DE4124133C2 - Replayverfahren für eine Peilanordnung und Peilanordnung zum Ausführen des Replayverfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Replayverfahren für eine Peilanordnung, welche mit einem Replayspeicher, mit einer Anzeigevorrichtung und mit mehreren Peilkanälen so­ wie mit einem Mithörkanal ausgestattet ist, bei welchem Replayverfahren die azimutale Auflösung der in einem be­ stimmten Zeitintervall erfaßten Empfangssignale der Peilkanäle im Replayspeicher zwischengespeichert und auf Abruf auf der Anzeigevorrichtung zur Darstellung gebracht wird, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Er­ findung bezieht sich weiterhin auf eine Peilanordnung zum Ausführen des Replayverfahrens, welche Anordnung mit einem Replayspeicher, einer Anzeigevorrichtung und mit mehreren Peilkanälen sowie mit einem Mithörkanal ausgestattet ist, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.

In der Regel sind ortsbediente Peilgerätesätze, die z. B. nach dem Watson-Watt-Peilverfahren oder nach dem Interfe­ rometer-Peilverfahren arbeiten, mit der obengenannten Re­ play-Funktion ausgestattet, die es dem Operator erlaubt, das vergangene Peilgeschehen einzufrieren, um es dann auf der Anzeigevorrichtung wiederholt ablaufen zu lassen. Die Erfassungszeit dieses Speichers liegt meist zwischen 5 und 20 Sekunden. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus der DE 36 22 039 C2 bekannt.

Diese Möglichkeit der Konservierung der Peilergebnisse in Form der Peilkanalsignale der auf der Empfangsfrequenz in­ nerhalb der Peilbandbreite wirkenden elektromagnetischen Wellen erlaubt es dem Peilfunker im Prinzip, kurze und un­ klare Ereignisse zu rekonstruieren und den Aufklärungsauf­ trag durch Bestimmung des Einfallswinkels des betreffenden Signals zu erfüllen. Insbesondere bei kurzen Funksignalen in einem mit Störsignalen belegten Kanal oder mehreren kommunizierenden Sendestellen ist es jedoch dem Peilfunker selbst mit dieser Replay-Funktion häufig nicht möglich, seinen Peilauftrag zu erfüllen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, zum einen ein Re­ playverfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das selbst unter erschwerten Bedingungen die Erfüllung des Peilauftrags sicherstellt, und zum anderen eine Peilanord­ nung zum Ausführen dieses zu schaffenden Replayverfahrens anzugeben, die möglichst einfach im Aufbau ist und mög­ lichst präzise Peilergebnisse liefert.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe im Bezug auf das zu schaffende Replayverfahren ist durch die kennzeichnen­ den Merkmale des Patentanspruchs 1 wiedergegeben und in Bezug auf die anzugebende Peilanordnung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 8. Die übri­ gen Ansprüche enthalten vorteilhafte Aus- und Weiterbil­ dungen des erfindungsgemäßen Replayverfahrens (Ansprüche 2 bis 7) bzw. der erfindungsgemäßen Peilanordnung (Ansprüche 9 bis 11).

Der Replay-Speicher für die, in der Regel als Ellipsendar­ stellung präsentierte, azimutale Auflösung der erfaßten Empfangssignale der Peilkanäle beinhaltet bei den bekann­ ten Peilgerätesätzen nicht den demodulierten Nach­ richteninhalt, der aus dem azimutunabhängigen Empfangssi­ gnal des sogenannten Mithörkanals des Peilgeräts gewonnen wird.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß aber gerade das demodulierte NF-Signal den Peilfunker wesentlich bei der Azimutbestimmung der gesuchten, relevanten Empfangssi­ gnale unterstützt.

Dementsprechend sieht die Erfindung vor, daß bei einem Re­ playverfahren der eingangs genannten Art zusätzlich die aus den in diesem Zeitintervall (in dem die auch die Emp­ fangssignale der Peilkanäle erfaßt werden) erfaßten azimutunabhängigen Empfangssignalen des Mithörkanals abgeleiteten demodulierten Nachrichtensignale in einem weiteren Replayspeicher zwischengespeichert werden und zeitsynchron mit der azimutalen Auflösung der Empfangssi­ gnale der Peilkanäle zur Darstellung gebracht werden.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß mit dieser Lösung i. a. selbst unter er­ schwerten Bedingungen die Erfüllung des Peilauftrags ge­ währleistet ist, da neben der azimutalen Auflösung der Empfangssignale der Peilkanäle zusätzlich das zeitsynchron erfaßte demodulierte Niederfrequenz(NF)-Nachrichtensignal der zu peilenden Signalquelle auf Abruf dargestellt wird, wodurch dem Operator eine weitere Informationsquelle zur Verfügung gestellt wird, anhand der er die Peilung durch­ führen kann.

Weitere Vorteile der Erfindung, die in bevorzugten Aus- und Weiterbildungen der Erfindung ihren Ausdruck finden, sind:

• - wahlweise Speicherdauer des Nachrichtensignals NF von z. B. 6,4 bis 25,6 Sekunden
• - Synchronisation des Nachrichtensignal-Replays mit dem Peilbild-Replay und Ablauf in ursprünglicher Geschwindigkeit,
• - Abtastratenreduktion und Interpolation zur Verrin­ gerung des Speicherplatzbedarfs,
• - Kompandierung auf geringere Wortbreite und Expan­ dierung z. B. auf Ursprungswortbreite zur Verringe­ rung des Signalspeicherplatzes,
• - nichtlineare Kennlinie des Kompanders bzw. Expan­ ders, die einen konstanten Signal/Rauschabstand über den gesamten Aussteuerbereich gewährleistet,
• - nichtlineare Kennlinie des Kompanders bzw. Expan­ ders, die der Physiologie des menschlichen Ohres angepaßt ist.
• - Begrenzung der Wortbreite auf z. B. 8 Bit und damit Reduzierung der NF-Dynamik als einfache Alterna­ tive zum Kompressionsverfahren,

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die zwischengespeicherten Nachrichtensi­ gnale und die zwischengespeicherte azimutale Auflösung der Empfangssignale der Peilkanäle miteinander korreliert und das Ergebnis dieser Korrelation zusätzlich auf der An­ zeigevorrichtung angezeigt. Diese Korrelation des demodu­ lierten Signals mit der Peildarstellung erlaubt ins­ besondere die präzise Auflösung kommunizierender Stellen und das Peilen von u. U. sehr kurzen Signalen in einem mit Störsignalen belegten Kanal.

Mit dem Konzept von sychronisierten Replay-Speichern für die azimutbeschreibenden und die informationsbeinhaltenden Signale wird die Speicherung aller relevanten Signale er­ möglicht, so daß dem Peilfunker im Replay-Betrieb die gleichen Informationen wie im Echtzeitpeilbetrieb zur Ver­ fügung gestellt werden. Der Operator am Peilgerät kann durch Betätigen einer Stop-Taste das Peilgeschehen der letzten Sekunden einfrieren und danach beliebig oft in Echtzeit, d. h. in realer Geschwindigkeit ablaufen lassen.

Im Hinblick auf die gewünschte Zuverlässigkeit des Verfah­ rens erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn die Empfangssignale der Peilkanäle und/oder des Mithörkanals vor der Speicherung mit einer vorzugsweise im Bereich 30-­ 50 KHz, insbesondere bei 40 KHz liegenden Abtastrate ab­ getastet und digitalisiert werden und die digitalisierten Abtastwerte (jeweils) in dem (den) als Ringspeicher arbei­ tenden Replayspeicher(n) zwischengespeichert werden.

In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfin­ dung ist vorgesehen, daß in Peilanordnungen, in denen fernkommandierte Peilaufträge vorrangig ausgeführt werden, das erfindungsgemäße Replay-Verfahren zeitlich parallel zu und unabhängig von den fernkommandierten Peilaufträgen durchgeführt wird. Hierzu sei folgendes angemerkt: norma­ lerweise wird ein "ortsbedienter" Peiler von einem Opera­ tor am Ort bedient. Dieser Peiler kann aber auch von einer Zentrale oder einer anderen Stelle per Fernkommandierung gesteuert werden. Diese "vorrangigen" Peilaufträge werden direkt bearbeitet und liefern Peilergebnisse über entspre­ chende Datenstrecken (z. B. Telefonleitungen). Das beson­ dere an der besagten Weiterbildung der Erfindung ist, daß der Operator im Augenblick der Analyse mit Hilfe der Re­ play-Funktion nicht vom fernkommandierten Peilauftrag ge­ stört wird und diesen selbst auch nicht beeinflußt. Fern­ kommandierte "Vorrangpeilungen" und die Analyse des Re­ play-Speicher-Inhalts können daher parallel (gleichzeitig) ablaufen.

Im folgenden wird eine bevorzugte Realisierung des erfin­ dungsgemäßen Replay-Verfahrens für das demodulierte, azi­ mutunabhängige Empfangssignal, im weiteren als NF-Signal bezeichnet, anhand der einzigen Figur näher beschrieben.

Die Figur zeigt den prinzipiellen Aufbau eines (an sich bekannten) Mithörkanals, der in digitaler Signalverarbei­ tung realisiert ist und der gemäß der Erfindung zur Reali­ sierung der zusätzlichen Replay-Funktion auf das NF-Signal durch einen parallelen Verarbeitungszweig ergänzt ist und dadurch die Wiedergabe des NF-Signals ermöglicht.

Im einzelnen besteht der Mithörkanal aus einem am Eingang angeordneten A/D-Wandler 1, der über einen Bandfilter 2 und einen Tiefpaßfilter 3 mit einem in seiner Verstärkung einstellbaren Verstärker 4 verbunden ist, der seinerseits über einen Koordinatenwandler 5 mit einen Demodulator 6 verbunden ist. Der Demodulator 6 ist über eine erste Lei­ tung 16 direkt mit einem D/A-Wandler (z. B. einen 14 Bit- D/A-Wandler) verbunden, der seinerseits ausgangsseitig über einen Tiefpaßfilter 8 und einen Verstärker 9 mit dem Ausgang des Mithörkanals verbunden ist.

Das auf das ZF-Band abgemischte azimutunabhängige Emp­ fangssignal wird in dem A/D-Wandler 1 abgetastet und digi­ talisiert. Die digitalisierten Werte werden in den Filtern 2 und 3 gefiltert. Nach der Verstärkung im Verstärker 4 werden sie einer Koordinatenwandlung im Wandler 5 unterzo­ gen und anschließend im Demodulator 6 demoduliert. Der analoge NF-Ausgang wird durch die (z. B. 14 Bit-)D/A-Wand­ lung (7) der demodulierten digitalen Nachrichtensignale und anschließender Tiefpaßfilterung (8) und Verstärkung (9) der nunmehr analogen Nachrichtensignale erreicht.

Diese an sich bekannte Anordnung wird nach der Erfindung erweitert um einen parallelen Verarbeitungszweig 15, der ebenfalls den Demodulator 6 ausgangsseitig mit dem Eingang des D/A-Wandlers 7 verbindet und der aus einer Reihen­ schaltung aus einem Abtastratenreduktionsfilter 10, einem Kompander 11 mit vorzugsweise logarithmischer Kennlinie, dem bereits erwähnten weiteren Replayspeicher 12, einem Expander 13 mit vorzugsweise invers logarithmischer Kenn­ linie sowie einem Interpolationsfilter 14 besteht und der die Speicherung des digitalen NF-Signals und gegebenen­ falls die Wiedergabe dieses Signals realisiert. Anstelle des implementierten Kompressionsverfahren kann bei gerin­ geren Anforderungen an die NF-Dynamik auch eine einfache Begrenzung vorgesehen werden.

Den Kern dieser Erweiterung bildet der Replay-Speicher 12, dessen Größe die maximal speicherbare Signaldauer signifi­ kant bestimmt. Dieser Speicher wird vorteilhaft als Ring­ speicher organisiert, d. h. neue Abtastwerte werden an die nächstfolgende Adresse des Speicherbausteins geschrieben. Ist die adresshöchste Speicherzelle beschrieben, wird mit der adressniedrigsten fortgefahren und damit der alte In­ halt überschrieben.

Bei einer NF-Bandbreite von z. B. 4 KHz wird für die D/A- Wandlung eine höhere Wandelrate benötigt, um die Anforde­ rungen an das nachfolgende analoge Rekonstruktionstiefpaß­ filter 8 in Grenzen zu halten. Die Wandelrate liegt vorzugsweise im Bereich von 30-50 KHz und kann z. B. 40 KHz betragen. Bei einem 14 Bit D/A-Wandler z. B. wird für eine Speicherzeit von z. B. 10 Sekunden ein Gesamtspeicher von 5,6 MBit benötigt, bei 20 Sekunden sogar von 11,2 MBit.

Um den Replay-Speicher 12 auch mit geringerer Speicher­ größe kostengünstiger und platzsparender realisieren zu können, wird zunächst die dem Speicher 12 zugehende Abtastrate von z. B. 40 KHz durch das Abtastraten­ reduktionsfilter 10 vorzugsweise auf 20 bzw. 10 KHz redu­ ziert. Diese Reduktion wird beim Auslesen aus dem Replay- Speicher 12 durch das Interpolationsfilter 14 wieder auf die notwendige Abtastrate von z. B. 40 KHz erhöht.

Als weitere vorteilhafte Maßnahme kann der D/A-Wandler 7 nur mit geringer Wortbreite von z. B. 8 Bit betrieben wer­ den, was eine sehr einfache speichersparende Realisierung darstellt, die dann vorteilhaft angewandt werden kann, wenn die damit verbundene verringerte NF-Dynamik tolerier­ bar ist.

Kann eine stark reduzierte NF-Dynamik nicht in Kauf genom­ men werden, können alternativ hierzu die für die D/A-Wand­ lung benötigten und z. B. 14 Bit breiten Abtastwerte auf z. B. 8 Bit Wortbreite kompandiert in den Speicher einge­ schrieben, um beim Replay z. B. wieder auf ursprünglich 14 Bit expandiert zu werden. Diese Kompandierung von 14 auf 8 Bit bzw. Expandierung von 8 auf 14 Bit erfolgt mit dem Kompander 11 mit einer vorzugsweise logarithmischen bzw. mit dem Expander 13 mit einer vorzugsweise invers log­ arithmischen Kennlinie. Die Kennlinie der Kompandierung bzw. Expandierung wird vorteilhafterweise so gewählt, daß zum einen der Signal/Rauschabstand dieser Verarbeitung möglichst über den gesamten Aussteuerbereich in etwa kon­ stant bleibt und daß zum zweiten zweckmäßigerweise den physiologischen Eigenschaften des menschlichen Ohres Rech­ nung getragen wird, indem der minimale Signal/Rausch­ abstand immer über einem vorgegebenen und an den physiologischen Eigenschaften des menschlichen Ohres orientierten Grenzwert liegt.

Mit diesen Maßnahmen zur Verringerung des Speicherbedarf können mit der bevorzugten Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Mithörkanals nach Fig. 1 bei dem Einsatz von 1 MBit bzw. 2 MBit Speichern beispielsweise folgende Aufzeichnungszeiten realisiert werden:

Die hier beschriebenen Maßnahmen zur Reduktion des Spei­ cherplatzbedarf ohne einhergehende Verkürzung der Replay- Zeit vermeidet eine Verschlechterung der Signalqualität, die den Peilfunker im Replay-Betrieb in seiner Aufgabe be­ einträchtigen könnte.

Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das be­ schriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern sinngemäß auf andere Ausführungsbeispiele übertragbar ist. Insbesondere sind die im Zusammenhang mit dem Auführungs­ beispiel genannten Zahlenangaben zur Wortbreite des A/D- und D/A-Wandlers, zur Abtastrate, zur Reduzierung dieser Abtastrate und zu deren anschließenden Erhöhung nur als Beispiele anzusehen, die durch andere Zahlenangaben er­ setzt werden können. Auch ist es möglich, Kompander bzw. Expander mit anderen Kennlinien einzusetzen. Ferner kann die in der Figur dargestellte "hardwaremäßige" Lösung auch durch eine "softwaremäßige" Lösung ganz oder teilweise er­ setzt werden (zumindest in dem durch den A/D- und D/A- Wandler eingegrenzten "Digitalbereich" des Mithörkanals). Schließlich ist anzumerken, daß die Erfindung nicht nur auf die eingangs genannten Peilanordnungen beschränkt ist, die nach dem Watson-Watt- bzw. nach dem Interferometer- Peilverfahren arbeiten. Sie ist vielmehr ganz allgemein auf Peilanordnungen anwendbar, die eine visuelle Anzeige der Peilergebnisse (z. B. Ellipsendarstellung, Histogramm­ darstellung, Ortungswolkendarstellung bei SSL ("Single- Station-Location") usw.) besitzen und damit eine manuelle Auswertung durch den Operator erlauben.

Claims (11)

1. Replayverfahren für eine Peilanordnung, welche mit ei­ nem Replayspeicher, mit einer Anzeigevorrichtung und mit mehreren Peilkanälen sowie mit einem Mithörkanal ausge­ stattet ist, bei welchem Replayverfahren die azimutale Auflösung der in einem bestimmten Zeitintervall erfaßten Empfangssignale der Peilkanäle im Replayspeicher zwischen­ gespeichert und auf Abruf auf der Anzeigevorrichtung zur Darstellung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß zu­ sätzlich die aus den in diesem Zeitintervall erfaßten azimutunabhängigen Empfangssignalen des Mithörkanals abge­ leiteten demodulierten Nachrichtensignale in einem weite­ ren Replayspeicher zwischengespeichert werden und zeitsyn­ chron mit der azimutalen Auflösung der Empfangssignale der Peilkanäle zur Darstellung gebracht werden.

2. Replayverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die zwischengespeicherten Nachrichtensignale und die zwischengespeicherte azimutale Auflösung der Emp­ fangssignale der Peilkanäle miteinander korreliert werden und das Ergebnis dieser Korrelation zusätzlich auf der An­ zeigevorrichtung angezeigt wird.

3. Replayverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangssignale der Peilkanäle und/oder des Mithörkanals mit einer im Bereich von vorzugsweise 30-50 KHz, insbesondere bei 40 KHz lie­ genden Abtastrate abgetastet und digitalisiert werden und daß die digitalisierten Abtastwerte (jeweils) in dem (den) als Ringspeicher arbeitenden Replayspeicher(n) zwischenge­ speichert werden.

4. Replayverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalisierten Ab­ tastwerte vor der Zwischenspeicherung im (jeweiligen) Re­ playspeicher einer die Abtastrate vorzugsweise auf Werte im Bereich 5-25 KHz, insbesondere 10-20 KHz reduzierenden ersten Filterung unterzogen werden und daß die Abtastrate der zur Darstellung zu bringenden zwischengespeicherten Abtastwerte nach dem Auslesen aus dem (jeweiligen) Replay­ speicher mittels einer Interpolationsfilterung wieder auf eine höhere, vorzugsweise die ursprüngliche Abtastrate er­ höht werden.

5. Replayverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalisierten Ab­ tastwerte mit einer ersten Wortbreite von vorzugweise 12 bis 16 Bit, insbesondere 14 Bit vor der Zwischenspeiche­ rung mittels eines Kompanders mit vorzugsweise logarithmi­ scher Kennlinie auf eine zweite Wortbreite von vorzugs­ weise 6 bis 10 Bit, insbesondere 8 Bit kompandiert werden und daß die zur Darstellung zu bringenden zwischengespei­ cherten Abtastwerte nach dem Auslesen aus dem (jeweiligen) Replayspeicher mittels eines Expanders mit vorzugsweise invers logarithmischer Kennlinie auf eine dritte Wort­ breite expandiert werden, die vorzugsweise gleich ist der ersten Wortbreite.

6. Replayverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kennlinie der Kompandierung und/oder der Ex­ pandierung so gewählt wird, daß der Signal/Rauschabstand bei der Kompandierung bzw. der Expandierung zumindest über den größeren Teil des Aussteuerbereichs, vorzugsweise des gesamten Ansteuerbereichs konstant oder zumindest annä­ hernd konstant ist und daß der minimale Si­ gnal/Rauschabstand immer über einem nach physiologischen Eigenschaften des menschlichen Ohres ausgewählten Grenz­ wert liegt.

7. Replayverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che für eine Peilanordnung, in der fernkommandierte Peil­ aufträge vorrangig ausgeführt werden, dadurch gekennzeich­ net, daß das Replayverfahren zeitlich parallel zu und un­ abhängig von den fernkommandierten Peilaufträgen durchge­ führt wird.

8. Peilanordnung zum Ausführen des Replayverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welche Anordnung mit einem Replayspeicher, einer Anzeigevorrichtung und mit mehreren Peilkanälen sowie mit einem Mithörkanal ausgestattet ist, wobei die azimutale Auflösung der in einem bestimmten Zeitraum erfaßten Empfangssignale der Peilkanäle im Re­ playspeicher zwischengespeichert und auf Abruf auf der An­ zeigevorrichtung zur Darstellung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein ausgangsseitig mit der Anzeigevor­ richtung verbundener weiterer Replayspeicher (12) vorgese­ hen ist zur Zwischenspeicherung der aus den in diesem Zeitintervall erfaßten azimutunabhängigen Empfangssignale des Mithörkanals abgeleiteten demodulierten Nachrichtensi­ gnale.

9. Peilanordnung nach Anspruch 8, deren Mithörkanal ein­ gangsseitig einen A/D-Wandler (1), einen dem A/D-Wandler (1) nachgeschalteten Demodulator (6) und einen dem Demodu­ lator (6) nachgeschalteten D/A-Wandler (7) aufweist, da­ durch gekennzeichnet, daß der Demodulator (6) zum einen direkt (16) und zum anderen über den weiteren Replayspei­ cher (12) mit dem D/A-Wandler (7) verbunden ist.

10. Peilanordnung nach einen der Ansprüche 8 oder 9, da­ durch gekennzeichnet, daß in dem den weiteren Replay­ speicher (12) enthaltenden Parallelzweig (15) zwischen De­ modulator (6) und D/A-Wandler (7) dem Demodulator (6) ein Abtastratenreduktionsfilter (10) nach- und dem D/A-Wandler (7) ein Interpolationsfilter (14) vorgeschaltet ist.

11. Peilanordnung nach einen der Ansprüche 8 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß dem weiteren Replayspeicher (12) ein Kompander (11) mit vorzugsweise logarithmischer Kenn­ linie vor- und ein Expander (13) mit vorzugsweise invers logarithmischer Kennlinie nachgeschaltet ist.