DE3803893A1 - Verfahren zur radarbilddarstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Darstellung eines mit einem dreidimensional arbeitenden, d.h. die Entfer­ nung, den Azimut und die Elevation von Gelände- und Bewegtziel­ punkten erfassenden Radargerät ausgemessenen Geländeausschnitts auf einem Bildschirm als perspektivisches Bild, in dem die Azimutwinkelinformationen von Geländepunkten und Bewegtzielen als x-Achsen-Informationen (x-Achse = Horizontalachse eines rechtwinkligen Koordinatensystems) und die Elevationswinkelin­ formationen dieser Geländepunkte und Bewegtziele als y-Achsen- Informationen (y-Achse = Vertikalachse des Koordinatensystems) aufgebaut werden.

Bei einem dreidimensional messenden Radargerät, das also sowohl die Entfernung, den Azimut als auch die Elevation von Zielen und des Geländes funkmeßtechnisch erfaßt, lassen sich von den gemessenen Gelände- und Zieldaten bei üblicher Darstellungsform nur jeweils eine oder zwei Koordinaten zur Anzeige bringen. Es bestehen z.B. die Möglichkeiten der Darstellung der Entfernung allein in einem sogenannten A-Scope, der Entfernung und des Azimuts in einem sogenannten B-Scope oder die in der Radartech­ nik besonders gebräuchliche Darstellung der Entfernung und des Azimuts im sogenannten PPI-Scope.

Häufig wird aber eine wie beim fotografischen Verfahren übliche perspektivische Darstellung des Geländes gewünscht, weil z.B. bei Anwendung in Luftfahrzeugen durch die Darstellung der Höhe und der Neigung des Horizontes eine Information über die Lage des Luftfahrzeugs gegenüber dem Erdboden gewonnen werden kann oder weil z.B. beim Tiefflug in bergigem Gelände eine Darstel­ lung gewählt werden soll, an die der Beobachter bei guter optischer Sicht durch Betrachtung mit seinen Augen gewöhnt ist.

Eine solche perspektivische Darstellung ist z.B. aus der DE-PS 25 43 373 und der DE-PS 25 43 312 bekannt. Bei diesen bekannten Einrichtungen erfolgt die perspektivische Darstellung eines Geländeausschnitts zwar in der dem Auge vertrauten Form, aber die Entfernungsinformationen sind für den Betrachter oft nicht klar genug entnehmbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine wenig aufwendige Möglichkeit anzugeben, durch die sich in einer der üblichen Sehgewohnheit angepaßten perspektivischen Radarbild-Darstellung alle drei mit dem Radargerät gemessenen Dimensionen von Geländepunkten und Bewegtzielen in einer klaren und einprägsamen Form vom Betrach­ ter auch wieder entnehmen und erkennen lassen.

Gemäß der Erfindung, die sich auf ein Verfahren der eingangs genannten Art bezieht, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Entfernungsinformationen der Geländepunkte und Bewegtziele in zur Darstellung auf einem Mehrfarbenbildschirm geeignete Farbinformationen (Chrominanz) umgesetzt werden, derart, daß jeweils einem Entfernungsinkrement eine bestimmte, unterscheid­ bare Bildfarbe zugeordnet ist, daß analog zur jeweiligen Echo­ signalamplitude der Geländepunkte die Helligkeit der zugeordne­ ten Bildsignale gesteuert wird, und daß die Echosignale von Bewegtzielpunkten mit konstanter, gegenüber den feststehenden Geländepunkten kontrastierender Helligkeit angezeigt werden. Die Radar-Ausgangssignale bestehen aus den Geländeechosignalen, das sind Radardaten mit niedrigem Verarbeitungsgrad in großer Datenmenge, sowie aus den Bewegtzielechosignalen, das sind Radardaten hohen Verarbeitungsgrades in vergleichsweise geringer Datenmenge. Die Echosignalamplitude wird für die Bilddarstel­ lung nur bei den Geländesignalen benutzt, nicht jedoch für die Bewegtzielsignale, da die Entscheidung über das Vorhandensein dieser Ziele nicht der Beobachter, sondern die Signalverarbei­ tung trifft. Die Bewegtziele werden mit konstanter, von den Festzielen kontrastierender Helligkeit evtl. mit zusätzlichen Attributen angezeigt, z.B. mit Blinken.

Die durch das Verfahren nach der Erfindung erreichte perspekti­ vische Darstellung des Radarbildes ermöglicht ein günstiges Zusammenwirken mit anderen optischen Sensoren, z.B. mit Fern­ sehsensoren oder Infrarotsensoren. Es ist eine gemeinsame Bilddarstellung der verschiedenen Sensoren möglich. Auch ein Mischen bzw. Überblenden zwischen den einzelnen, von verschie­ denen Sensoren stammenden Informationen ist realisierbar.

Für die Bildschirmanzeige werden die vom Radargerät gelieferten Echoamplituden in Helligkeitsamplituden umgesetzt. Dabei ist zu beachten, daß einerseits eine Unterscheidungsmöglichkeit zwi­ schen bewegten Zielen und Geländesignalen erhalten bleibt, und daß andererseits die Geländedarstellung selbst eine Eigendyna­ mik besitzt. Übliche für die Darstellung der Radarbilder ver­ fügbare Farbmonitore erlauben eine Helligkeitsquantisierung der drei Farben (rot, grün, blau) unabhängig voneinander in jeweils z.B. 16 Stufen. Diese 16 Amplitudenstufen lassen sich z.B. wie folgt aufteilen:
Geländeamplitudenbereich: Stufe 3 ... 15
abgeschattete Gebiete: Stufe 0.

Die untersten Amplitudenstufen bleiben aus Erkennbarkeitsgrün­ den ungenutzt. Die Geländeamplitude wird logarithmisch auf die Stufen 3 ... 15 aufgeteilt.

Die Zielentfernung wird in Farbwerte umgesetzt. Es ist dabei vorteilhaft, eine Farbskala mit möglichst ausgeprägten Unter­ schieden zu benützen. Die verwendete Farbskala besteht in zweckmäßiger Weise aus unterschiedlichen Farbmischungen, denen jeweils eine Zielentfernung zugeordnet ist.

Bei kleinen Elevationswinkeldifferenzen ist es unvermeidlich, daß sich die Elevationswinkel aufeinanderfolgender Entfernungs­ inkremente auf dem Bildschirm überdecken. Da der Radarhorizont­ linie eine besondere Bedeutung zukommt, wird bei kleinen Ele­ vationswinkeldifferenzen dem jeweiligen Geländepunkt mit der größeren Entfernung bei der Farbgebung Vorrang verliehen. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß die Farbe der Bildpunkte auf der obersten Linie die Entfernung des Sichthorizontes unter der im allgemeinen zutreffenden Vorraussetzung, daß das Gelände genügend Echoamplitude liefert, angibt. Eine je nach Abschat­ tungsentfernung unterschiedlich gefärbte Linie zeigt dem Bild­ schirmbeobachter somit nicht nur den Sichthorizont an, sondern auch die jeweils zugehörige Horizontentfernung.

Es wird noch darauf hingewiesen, daß aus dem Aufsatz von G. Schmidt: "Farbfernsehdarstellung von Radarbildern" in der Zeitschrift "Elektrisches Nachrichtenwesen", Band 52, Nr. 1, 1977, Seiten 151 bis 155 die Darstellung von Radarbildern auf Farbfernsehschirmen bekannt ist. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um eine perspektivische Darstellung von Radarbildern, sondern um die übliche PPI-Darstellung nach Umsetzung auf einen Farbfernsehmonitor, wobei Radarsignale in unterschiedlichen Farben dargestellt werden können.

In zweckmäßiger Weise wird bei dem dreidimensional arbeitenden Radargerät für das Verfahren nach der Erfindung die Eleva­ tionsfindung durch eine Interferometermessung über zwei oder mehr vertikal übereinander angeordnete, gleich ausgerichtete und gleiche Antennenrichtdiagramme aufweisende Empfangsantennen vorgenommen. Der wesentliche Vorteil des Interferometerverfah­ rens besteht in der gleichzeitigen Verarbeitung des gesamten Elevationsbereiches. Alternativlösungen zur Höhenfindung bei Radargeräten mit Bleistiftstrahl-Antennen erfordern im allge­ meinen einen größeren Zeitbedarf, da alle Elevationswinkel getrennt vermessen werden müssen, oder einen größeren Aufwand bei gleichzeitiger Vermessung.

Claims (8)

1. Verfahren zur Darstellung eines mit einem dreidimensional arbeitenden, d.h. die Entfernung, den Azimut und die Elevation von Gelände- und Bewegtzielpunkten erfassenden Radargerät aus­ gemessenen Geländeausschnitts auf einem Bildschirm als perspek­ tivisches Bild, in dem die Azimutwinkelinformationen von Gelän­ depunkten und Bewegtzielen als x-Achsen-Informationen (x-Achse = Horizontalachse eines rechtwinkligen Koordinatensystems) und die Elevationswinkelinformationen dieser Geländepunkte und Bewegtziele als y-Achsen-Informationen (y-Achse = Vertikalachse des Koordinatensystems) aufgebaut werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernungsinformationen der Geländepunkte und Bewegtziele in zur Darstellung auf einem Mehrfarbenbildschirm geeignete Farbinformationen (Chrominanz) umgesetzt werden, derart, daß jeweils einem Entfernungsinkrement eine bestimmte, unterscheid­ bare Bildfarbe zugeordnet ist, daß analog zur jeweiligen Echo­ signalamplitude der Geländepunkte die Helligkeit der zugeordne­ ten Bildsignale gesteuert wird, und daß die Echosignale von Bewegtzielpunkten mit konstanter, gegenüber den feststehenden Geländepunkten kontrastierender Helligkeit angezeigt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer möglichst ausgeprägte Unterschiede aufwei­ senden Farbskala, die aus unterschiedlichen Farbmischungen be­ steht, denen jeweils eine Entfernung zugeordnet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Echosignale von Bewegtzielen mit zusätzlichen Attributen, z.B. mit Blinken, angezeigt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall kleiner Elevationswinkeldifferenzen, bei denen sich die Elevationswinkel aufeinanderfolgender Entfernungsin­ kremente auf dem Bildschirm überdecken, dem jeweiligen Gelände­ punkt mit der größeren Entfernung bei der Farbgebung Vorrang verliehen wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem dreidimensional arbeitenden Radargerät die Elevations­ findung durch eine Interferometermessung über zwei oder mehr vertikal übereinander angeordnete, gleich ausgerichtete und gleich geformte Antennenrichtdiagramme aufweisende Empfangs­ antennen vorgenommen wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Kombination mit anderen optischen Sensoren, z.B. mit Fernsehsensoren oder Infrarotsensoren.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine gemeinsame Bilddarstellung der verschiedenen Sensoren.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den einzelnen, von verschiedenen Sensoren stammenden Informationen gemischt oder übergeblendet wird.