DE3106100C2

DE3106100C2 -

Info

Publication number: DE3106100C2
Application number: DE3106100A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Phys. Dr.rer.nat. 8035 Gauting Dietrich; Bernd Dipl.-Phys. 8011 Kirchheim Kunkel; Sigmund Dipl.-Phys. 8013 Haar Manhart; Halldorsson Dipl.-Phys. 8000 Muenchen Thorsteinn
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Dietrich Klaus Dipl-Phys Dr Rer Nat 8726 Go
Priority date: 1981-02-19
Filing date: 1981-02-19
Publication date: 1983-10-06
Also published as: DE3106100A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Hinderniswamvorrichtung mit farbkodierter Entfernungsanzeige und einem einen vorgebbaren Raumwinkel abtastenden und objektspezifische Merkmale wie Lage, Entfernung und Annäherung von Objektpunkten feststellenden Radargerät für Luft-, Raum- oder Wasserfahrzeuge.

Für tieffliegende Flugkörper, wie z. B. Hubschrauber im zivilen oder militärischen Einsatz, aber auch beliebige andere Flugkörper als auch Wasserfahrzeuge, kann ein automatisches Hinderniswarnsystem von vitaler Bedeutung sein. Bisher ist es üblich, bordseitige optische und Mikrowellenhinderniswarnsysteme zu verwenden. Diese bieten jedoch entweder nur Objektanzeige aufsichtschirmen oder Entfernungsanzeigen über alphanumerische Darstellung, was z. B. für alleinnavigierende Hubschrauberpiloten einen schnellen und ständig aktualisierten Überblick erschwert.

Aus der DE-PS 12 34 811 ist ein Flugzeugradargerät zur Kollisionswarnung und/oder Instrumentenblindlandung bekannt, bei dem ein vorgegebener Raumbereich von dem Radarsystem punktweise abgetastet wird und zu jedem abgetasteten Bildpunkt die Entfernung des Bildpunktes zum Flugkörper bestimmt wird. Die einzelnen Bildpunkte werden auf einem Bildschirm koordinatengetreu wiedergegeben, wobei die Entfernung des Bildpunktes farblich kodiert wird. Mit diesem Gerät erhält man vom Raumbereich ein farbkodiertes Entfernungsbild, welches unter Verwendung von nur einer Wellenlänge, der Wellenlange der Radarstrahlung, erzeugjjSiurde.

Ein sbfches System erfordert vom Benutzer ein hohes Maß an Erfahrung und Aufmerksamkeit, um die Objekte eines im Mikrowellenbereich aufgenommenen Bildes mit den Objekten im sichtbaren Bereich sicher korrelieren zu können.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Hinderniswarnvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der dem Benutzer ein schneller und sich ständig selbst aktualisierender Überblick über Objekte im Bereich seines Flugweges geliefert wird, wobei die Aussage bereits fertig korreliert ist und vom Benutzer nur noch entgegengenommen werden muß.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst.

Durch diese einfache Vorrichtung wird dem Benutzer in Sekundenbruchreilen ein äußerst rasches Erkennen von Hindernissen und neuen Hindernissen bei Ausweichmanövern im Tiefflug ermöglicht Außerdem ist durch das hochauflösende Bild der Kamera eine gute Objekterkennung und Orientierung möglich. Hindernisse und bewegte Objekte werden durch die Farbkodierung kräftig hervorgehoben und sind daher leicht zu erkennen, wobei der Farbton den Grad der Gefährdung durch Hindernisse signalisiert Das Bild der Kamera kann von einer Kamera für sichtbares, infrarotes und thermalinf; arotes Spektrum geliefert werden, so daß z. B. Einsatz bei Nacht und schlechten Wetterverhältnissen möglich wird.

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist ein akustisches Alarmsignal auslösbar, wenn die Objektentfernung einen kritischen unteren Grenzwert unterschreitet, oder ein oberer Grenzwert für die Objektgeschwindigkeit überschritten wird, wobei den akustischen Alarm auslösende Objekte auf dem Farbmonitor durch eine eigene Farbe gekennzeichnet werden. Durch diese Erweiterung kann ein Hubschrauberpilot als Benutzer bei notwendigen Ausweichmanövern von nahen Hindernissen sich am Farbmonitor schnell orientieren, sich dann weiter vom akustischen Warnsystem leiten lassen und sich ansonsten voll auf die Flugmanöver konzentrieren.

Die Erfindung ist anhand der einzigen Figur näher erläutert.

Die wesentlichen Komponenten der Hinderniswamvorrichtung sind ein Radargerät 10, eine Kamera 11, ein Farbmonitor 12, ein akustisches Warnsystem 13 und eine elektronische Kontrolleinheit 14.

Bei dem Radargerät 10 kann es sich sowohl um ein Entfernungsradar und/oder Dopplerradar, optisches Radar, Sonar oder Mikrowellenradar handeln. Die Kamera 11 für sichtbares oder ultraviolettes, infrarotes, thermisches Infrarotlicht oder für spezielle Spektrallinien, kann auch ein Teil des Radarsystems sein oder einen Teil des Radarsystems mitbenutzen. Die elektronische Kontrolleinheit 14 dient der Speicherung, Verarbeitung, Farbkodierung der Radar- und Kameradaten und zur Weitergabe dieser Daten an den Farbmonitor 12 und das akustische Warnsystem 13.

Die Funktion der Hinderniswamvorrichtung beginnt zunächst mit dem Radargerät 10, welches einen vorgegebenen Raumwinkel kontrolliert, der an die Flugbewegung des Flugkörpers angepaßt sein kann. Das Radargerät 10 liefert für jeden Objektpunkt innerhalb dieses Raumwinkels die Daten, -Y-Koordinate des Objektpunktes, K-Koordinate des Objektpunktes, Entfernung des Objektpunktes und die Geschwindig-

keitskomponente des Objektpunktes in Richtung des Radarstrahls. Je nach Anforderungen an die Hinderniswarnvorrichtung kann bei dem Einsatz als reinem Entfernungswarngerät auch auf die Geschwindigkeitskomponente des Objektpunktes verzichtet werden.

Das Abtasten des Raumwinkels durch das Radargerät 10 kann zeilenweise, spiralförmig, au; konzentrischen Kreisen, oder auf vielen ähnlichen geschlossenen Kurvenzügen erfolgen, wobei eine nicht geradlinige Abtastung bevorzugt wird, um z. B. geradlinige Dranthindernisse durch ausreichend hohe Echo-Statistik erkennen zu können.

Zur Erhöhung der zeitlichen Auflösung kann die Abtastung des Raumwinkels in mehreren Teilbildern, von z. B. 2, 4, 6 Teilbildern erfolgen, analog zum Abtastverfahren mit 2 Teilbildern bei der gegenwärtigen Fernsehnorm.

Die vom Radargerät 10 gelieferten Koordinaten der Bildpunkte werden für zwei Bildspeicher 15, 16 mittels Adressenkontrolle 17 als Adresse verwendet. Bei dieser Ausführung ist vorgesehen, daß die Geschwindigkeitsdaten dem Bildspeicher 16 und die Entfernungsdaten dem Bildspeicher 15 zugeführt werden. Die Bildpunktkoordianten werden der Adressenkontrolle 17 mitgeteilt. In den Bildspeichern 15, 16 wird pro Bildpunkt die Entfernung und Objektgeschwindigkeit oder auch andere Größen wie z. B. das Verhältnis Objektgeschwindigkeit dividiert durch die Entfernung abgespeichert. Die weitere Verarbeitung dieser Daten innerhalb der elektronischen Kontroileinheit 14 erfolgt dadurch, daß die Ausgangsdaten der Bildspeicher 15, 16 Speicher-Flip-Flops 18,19 zugeführt werden.

Mit Hilfe der Komparatoren 22, 23 und der Speicher 18,19 wird in dem Speicher-Flip-Flop 20 die größten im Bild auftretende Objektgeschwindigkeit, und im Speicher-Flip-FIop 21 die kleinste im Bild auftretende Objektentfernung gespeichert. Einer dieser Werte wird über den Digital-Analog-Konverter 28 und den spannungsabhängigen Tonfrequenzgenerator (VCO) 40 dem akustischen Warnsystem 13 zugeführt. ^o

Die Entfernungsdaten des Bildspeichers 15 werden direkt dem Digital-Analog-Konverter (DAC) 24 und invertiert dem DAC 25 zugeführt, entsprechend die Geschwindigkeitsdaten des Bildspeichers 16 dem DAC 26 und invertiert dem DAC 27. An dem Ausgang des DAC 24 sind die zwei Schwellenkomperatoren 37 und 38 angeschlossen, an dem DAC 26 die Komperatoren 35 und 36.

Ist die Entfernung eines Bildpunktes kleiner als 51 oder seine Geschwindigkeit größer als Vl, dann erzeugt der Komperator 37 oder 35 ein Ausgangssignal. Der Monitor wird dann durch den FET-Schalter 29 (gesteuert vom ODER-Gatter 33) von der einfarbigen Wiedergabe des Videosignals des !Camerasystems 11 auf ferbkodierte Wiedergabe der Bildpunktentfernung oder Bildpunktgeschwindigkeit umgeschaltet Die Auswahl erfolgt über den vom Komperator 35 gesteuerten FET-Schalter 31. Unterschreitet die Büdpunktentfernung den Wert 52, oder überschreitet die Bildpunktgeschwindigkeit die Geschwindigkeit V2, dann erzeugt entweder der Komparator 38 oder 36 ein Ausgangssignal. In diesem Fall wird über das ODER-Gatter 34 akustischer Alarm ausgelöst, d. h. der spannungsabhängige Tonfrequenzgenerator 40 wird eingeschaltet Die Tonhöhe (Frequenz) des Generators ist abhängig von der den Alarm auslösenden Objektentfernung oder Objektgeschwindigkeit.

Mit dem FET-Schalter 30, gesteuert vom ODER-Gatter 34 wird der den Alarm auslösende Bildpunkt mit einer vorgegebenen A/armfarbe kodiert, deren Intensität abhängig von der Objektgeschwindigkeit oder Objektentfernung ist, gesteuert vom Komparator 36 und FET-Schalter 32. An den Stellen des Bildes, an denen die Objektenentfernung innerhalb der Grenzwerte 5i und S2 liegt, wobei 52 < 5| ist, werden farbige Bildpunkte erzeugt, deren Farbe abhängig von der Objektentfernung ist. Befinden sich Objekte z. B. in der Entfernung S] wird dies durch grüne Bildpunkte dargestellt, nähern sich die Objekte dem Entfernungsgrenzwert 52, dann geht die Farbe dieser Bildpunkte z. B. in 16 Stufen von grün in rot über. An den Stellen des Bildes, an denen die Objektgeschwindigkeit innerhalb der Grenzwerte Vi und V2 liegt, wobei V2 > V\ ist, werden ebenfalls farbige Bildpunkte erzeugt, deren Farbe abhängig von der Objektgeschwindigkeit ist. So werden z. B. Objekte mit der Geschwindigkeit Vi ebenfalls durch grüne Bildpunkte dargestellt. Erhöht sich die Geschwindigkeit der Objekte bis zum Grenzwert V2, geht die Farbe dieser Bildpunkte z. B. in 16 Stufen von grün in blau über.

Mit Hilfe der Hinderniswarnvorrichtung kann ein Benutzer z. B. ein Hubschrauberpilot von dem Anzeigeinstrument der Hinderniswarnvorrichtung die Daten, Ort des Hindernisses, Entfernung des Hindernisses, Unierschreitung einer kritischen Objektentfernung, Art des Hindernisses, Umgebung des Hindernisses, ob ruhendes oder bewegtes Hindernis, leicht ohne Gefährdung der Steuerung des Flugkörpers ablesen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hinderniswamvorrichtung mit farbcodierter Entfernungsanzeige und einem einen vorgebbaren Raumwinkel abtastenden und objektspezifische Merkmale wie Lage, Entfernung und Annäherung von Objektpunkten feststellenden Radargerät für Luft-, Raum- oder Wasserfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Kamera (11) ein elektronisches Bild des gleichen oder eines to größeren Raumwinkelbereichs unter Heranziehung der Werte vom Radargerät (10) liefert und eine Wiedergabe des Bildes auf einem Farbmonitor (12) derart erfolgt, daß alle Bildpunkte, deren zugehörige Objekte eine Entfernung kleiner als ein vorgebbarer Entfernungsschwellwert (Si) haben, entsprechend ihrer Entfernung verschiedenfarbig codiert werden und daß aile Bildpunkte mit einer Entfernung größer als dem vorgegebenen Entfernungsschwellwert (S 1) einfarbig dargestellt werden und das Bild der Kamera (11) liefern.

2. Hinderniswamvorrichtung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß alle Bildpunkte, deren zugehörige Objekte in Radarstrahlrichtung eine Geschwindigkeitskomponente größer Vl haben, verschiedenfarbig codiert werden, wobei die Farbe von der Objektgeschwindigkeit abhängig ist.

3. Hinderniswamvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein akustisches Warnsignal auslösbar ist, wenn die Objektentfernung einen unteren Grenzwert (S 2) unterschreitet oder ein oberer Grenzwert (V2) für die Objektgeschwindigkeit überschritten wird, wobei den akustischen Alarm auslösende Objekte auf dem Farbmonitor (12) durch eine eigene Farbe gekennzeichnet werden.