DE69121568T2

DE69121568T2 - Methode und system zur richtungsbestimmung

Info

Publication number: DE69121568T2
Application number: DE69121568T
Authority: DE
Inventors: Robert Alcock
Original assignee: RACAL RADAR DEFENCE SYSTEMS LT
Current assignee: RACAL RADAR DEFENCE SYSTEMS LT
Priority date: 1990-06-01
Filing date: 1991-05-31
Publication date: 1997-03-27
Anticipated expiration: 2011-06-01
Also published as: EP0532619B1; WO1991019208A1; DE69121568D1; ES2090338T3; US5389936A; GB2244620A; GB9012237D0; EP0532619A1

Description

TECHNISCHES SACHGEBIET

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System zur Peilung uns insbesondere auf eine Triangulations-Verarbeitungsvorrichtung zur Analyse von Anhäufungen von Peilungen, die von entfernten Quellen durch eine Gruppe von Peilstationen vorgenommen werden.

TECHNISCHER HINTERGRUND

Verfahren zur Peilung beinhalten die Berechnung eines Fixierungs-Konfidenzgrades (fix confidence score) für jede Strahlungsquelle, die von Peilstationen an bekannten getrennten Orten festgestellt wird, wobei jede Station eine Gruppe von Peilungen der Quellen, die sie feststellt, erzeugt, wobei jede Peilung einen vorgegebenen Fehler für die zugeordnete Station hat, und wobei ein Triangulationsprozeß verwendet wird, um die Positionen der Quellen zu fixieren. Die Lokalisierung eines Objekts durch Triangulation ist bei zivilen Anwendungen bekannt.
Die Erfindung kann beispielsweise zur überwachung von Schiffsbewegungen durch die Küstenwache angewendet werden. Auf Schiffen vorgesehene Radar- oder Radiogeräte können voneinander unterscheidbar sein durch Unterschiede der Quellenparameter wie Frequenz des Radar- oder Radiosignals, oder durch die Modulationseigenschaften wie Impulslänge, Impulswiederholungsfrequenz oder sogar die Impulsform. So kann es möglich sein, mit einem hohen Maß an Zuverlässigkeit allein auf der Basis der Parameteranpassung eine Kombination von Peilungen, die jeweils von den Peistationen vorgenommen wurden, einer bestimmten Quelle zuzuordnen. Auch eine Kombination von Peilungen kann scheinbar auf eine Position konvergieren, aber es kann keine Parameteranpassung vorhanden sein, in welchem Fall das Vorhandensein einer Quelle an einer solchen Position außer acht gelassen wird.
Die Quellen können jedoch in Parameterwerten angepaßt und nicht unterscheidbar sein. Dies ist wahrscheinlich im Falle von in Massenproduktion hergestellten Schiffs-Radargeräten. In diesem Falle müssen die von den Peilstationen vorgenommenen Peilungen auf einer geometrischen Basis analysiert werden, um einen Konfidenzgrad für jede scheinbare Konvergenz einer Gruppe von Peilungen auf eine Quelle zu erzeugen. In der Praxis wird ein Parameter-Anpassungs-Konfidenzniveau oder -grad mit einem geometrischen Konfidenzniveau oder -grad kombiniert, um ein Gesamt-Konfidenzniveau für jede scheinbare Quelle vorzusehen.
Archiv für Elektronik und Übertragungstechnik, Band 34, Nr. 5, Mai 1980, Seiten 199 - 206 offenbart ein Verfahren zur Bestimmung eines Fixierungs-Konfidenzgrades gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. DE-A-27 38 540 offenbart ein Peilsystem, das wenigstens drei Peilstationen und eine Triangulations-Verarbeitungsvorrichtung mit Eingängen verwendet, die im Gebrauch mit entsprechenden Peilstationen verbunden sind.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Bestimmung eines Fixierungs-Konfidenzgrades für jede Strahlungsquelle vorgesehen, die von Peilstationen an bekannten getrennten Orten in einem Peilsystem festgestellt wird, wobei jede Station eine Gruppe von Peilungen der Quellen, die sie feststellt, erzeugt, wobei jede Peilung einen vorgegebenen Fehler für die zugeordnete Station hat, wobei ein Triangulationsprozeß verwendet wird, um die Positionen der Quellen zu fixieren, wobei es wenigstens drei Peilstationen gibt, und wobei jeder feste Konfidenzgrad für eine Kombination von Peilungen gebildet wird, von denen eine jeweils von den entsprechenden Stationen vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Peilung von jeder der Kombinationen ihrerseits als eine auf eine Quelle gerichtete Speiche genommen wird, daß der Triangulationsprozeß einen Balken von Schnittpunkten entlang der Speiche für jede andere Peilung der Kombination erzeugt, wobei jeder Balken dem Fehler jeder anderen Peilung entspricht, daß die Zahl der Überlappungen zwischen Paaren von Balken entlang der Speiche zusammengerechnet wird, um einen Speichengrad zu erhalten, und daß die Speichengrade für alle Speichen der Kombination summiert werden, um den Fixierungs- Konfidenzgrad für eine Quelle zu bilden, die der Kombination zugeordnet werden kann.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Triangulations-Verarbeitungsvorrichtung für die Verwendung in einem Peilsystem vorgesehen, wobei die Vorrichtung wenigstens zwei Eingänge für die Verbindung mit entsprechenden Mitteln zur Ableitung von Peilinformationen von entsprechenden Peilstationen hat, die an Orten angeordnet sind, deren Positionen bekannt sind, wobei diese Informationen einem Fehler unterworfen sind, wobei die Vorrichtung gekennzeichnet ist durch Mittel zur Fixierungs- Konfidenzgrad-Bestimmung zum Bilden eines Fixierungs-Konfidenzgrades für eine Kombination von einzelnen Peilinformationen, wobei eine von jedem der Eingänge genommen wird, wobei die Mittel zur Fixierungs-Konfidenzgrad-Bestimmung so ausgebildet sind, daß sie eine einzelne Peilinformation jeder der Kombinationen als Speiche behandeln, die zu einer Strahlungsquelle gerichtet ist, und daß sie einen Balken von Schnittpunkten entlang der Speiche für jede andere einzelne Peilinformation der Kombination erzeugen, wobei jeder Balken der Größe des Fehlers jeder anderen einzelnen Peilinformation entspricht, wobei die Mittel zur Fixierungs-Konfidenzgrad-Bestimmung ferner so ausgebildet sind, daß sie einen Gesamtwert der Zahl der Überlappungen zwischen Paaren von Balken entlang der Speiche bilden, um einen Speichengrad zu erhalten, und um die Speichengrade für alle Speichen der Kombination zu kombinieren, um einen Fixierungs-Konfidenzgrad für eine Strahlungsquelle zu bilden, die der Kombination zugeordnet werden kann.
Mittels des Peilverfahrens und der Triangulations-Verarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung können zufällige Schnittpunkte von nur zwei Peilungen, die jeweils von nur zwei Peilstationen vorgenommen werden, keinen Konfidenzgrad erzeugen, da es dann nur einen Balken auf jeder Speiche gibt und keine überlappenden Balken möglich sind. Scheinbare Quellen bei solchen zufälligen Schnittpunkten werden daher zurückgewiesen.
Die Erfindung erkennt, daß in der Praxis alle Peilstationen einen zugeordneten Fehler bei der Peilmessung haben. Der Fehler kann eine Funktion des Ortes der Station oder eine Funktion der Peilgröße sein, die topografische Merkmale wie beispielsweise Hügel berücksichtigt. Auch können an einigen Orten bestimmte Entfernungen von Peilungen aufgrund von örtlichen Umständen überhaupt nicht meßbar sein. Im allgemeinen sind die Gruppen der von den Stationen erzeugten Peilungen in der Zahl nicht gleich.
Der Konfidenzgrad kann für gerade eine Peilung von jeder Quelle gebildet werden, aber ein Fixierungs-Konfidenzgrad kann für jede von allen möglichen Kombinationen von Peilungen gebildet werden, von denen jeweils eine von den Systemen vorgenommen wird, um eine Liste von Fixierungs-Konfidenzgraden für mögliche Fixierungen zu erzeugen. Die so gebildete Liste ist erschöpfend, aber sie enthält eine große Menge von redundanten Graden.
Für den Fall, daß wenigstens vier Peilstationen vorhanden sind, die mit entsprechenden Eingängen der Triangulations-Verarbeitungsvorrichtung verbunden sind, können die redundanten Grade in jenen Fällen vermindert werden, bei denen in einer gegebenen Kombination von Peilungen jede Speiche einen Speichengrad hat, der größer als Null ist, indem in der Liste die Fixierungs-Konfidenzgrade für alle Kombinationen von Peilungen unterdrückt werden, die durch Ersatz irgendeiner Peilung der gegebenen Kombination durch eine andere Peilung derselben Gruppe wie die eine ersetzte Peilung erzeugt werden. Wenn beispielsweise bei vier Peilstationen alle vier Speichen einer Kombination jeweils einen Nicht-Null-Grad erzeugen, dann werden beliebige drei von ihnen zusammengenommene auch einen Nicht-Null-Grad erzeugen, wenn sie mit einer anderen Peilung der Gruppe der vierten Speiche genommen werden. Dies bedeutet, daß die vierte Speiche keinen Grad mit den ersten drei Speichen für die Kombination insgesamt erzeugen muß, um einen Nicht-Null-Grad zu erzeugen. Aber die ersten drei Speichen der Kombination definieren keine neue Fixierung. Sie sind lediglich Teil der ursprünglichen Vier-Speichen-Fixierung. Wenn sie in einer anderen Kombination auftauchen, sollten sie und der von ihnen erzeugte Grad aus der Liste als redundant gestrichen werden.
Ein alternatives Verfahren zur Verminderung von redundanten Graden, wenn wenigstens vier Peilstationen vorhanden sind, geht davon aus, daß bei einer gegebenen Kombination von Peilungen, wenn eine Peilung ignoriert wird und die übrigen Peilungen noch einen Fixierungs-Konfidenzgrad größer als Null erzeugen, dieser Fixierungs-Konfidenzgrad in der Liste erhalten bleibt, aber daß die Fixierungs-Konfidenzgrade für alle folgenden vollständigen betroffenen Kombinationen, die die verbleibenden Peilungen enthalten, in der Liste unterdrückt werden. Bei beispielsweise vier Peilstationen werden alle Kombinationen der Reihe nach für eine Untergruppe von drei Speichen geprüft, die alleine genommen einen Nicht-Null-Grad erzeugen. Diese werden als Fixierung genommen, und der Grad und die zugeordneten Peilungen werden festgehalten. Wenn die Prüfung fortschreitet, kann diese Untergruppe von drei Speichen ohne weiteres in einer Kombination in Verbindung mit einer anderen vierten Peilung auftauchen, die selbst mit der dreifachen Untergruppe keinen Grad macht. Die dreifache Untergruppe verleiht jedoch einen Nicht-Null-Grad an die Kombination insgesamt, die lediglich die dreifache Untergruppe neu identifiziert und von der Liste gestrichen werden sollte.
Ob ein Nicht-Null-Fixierungs-Konfidenzgrad für eine bestimmte Kombination von Peilungen erhalten wird oder nicht, hängt unter anderem von der Größe des Fehlers ab, der für jede Peilung angenommen wird. Die in der Rechnung angenommene Fehlergröße kann geändert werden, um einen anderen Fixierungs-Konfidenzgrad oder eine andere Liste von Fixierungs-Konfidenzgraden zum Vergleich mit dem ersten Grad oder der Liste von Graden zu erzeugen. Wenn beispielsweise die bei allen Peilstationen angenommenen Fehler vermindert werden, werden die Konfidenzgrade größtenteils vermindert. Wenn jedoch der Konfidenzgrad für bestimmte Fixierungen hoch bleibt, wird die tatsächliche Konfidenz in diesen Fixierungen verbessert. Alternativ kann bekannt sein, daß eine bestimmte Peilstation aufgrund von atmosphärischen Zuständen oder des örtlichen Terrains Strahlungs-Ausbreitungsprobleme haben kann. Ein größerer Wert des Peilfehlerwinkels E (für dieses System) kann dann Fixierungen erzeugen, wo verdächtig wenige gewesen sein können, wenn andere Informationen in Betracht gezogen werden. Im allgemeinen kann eine Änderung der Fehlerwerte behilflich sein, schwierige Situationen zu lösen oder mehr Informationen zu erzeugen.
Für eine gegebene Gruppe von angenommenen Fehlerwerten für die Peilstationen kann ein Nicht-Null-Bewertungspegel ausgewählt werden, unterhalb von dem jede scheinbare Fixierung als falsch zurückgewiesen wird.
Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfassen die Mittel zur Fixierungs-Konfidenzgrad-Bestimmung Rechenmittel, die jeder Peilung einen Fehler zuordnen, der für die zugehörige Station vorgegeben ist, wobei Kombinationsmittel zur Bildung von Kombinationen von Peilungen vorgesehen sind, die jeweils von allen Stationen vorgenommen werden, wobei Analysierungsmittel vorgesehen sind, um einen Triangulationsprozeß durchzuführen, bei dem eine Peilung aus jeder der Kombinationen als Speiche vorgenommen und ein Balken für den Schnitt durch jede der anderen Peilungen der Kombination mit der Speiche erzeugt wird, wobei jeder Balken dem Abstand zwischen der unteren und oberen Grenze des vorgegebenen Fehlers für die entsprechende Station entspricht, wobei Mittel zum Zusammenzählen der Zahl von Überlappungen zwischen Paaren von Balken entlang der Speiche vorgesehen sind, um einen Speichengrad zu erhalten, und wobei Mittel vorgesehen sind, um die Speichengrade für alle Speichen der Kombination zu summieren, um einen Fixierungs-Konfidenzgrad zu bilden.
Gemäß einen dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Peilsystem vorgesehen, das wenigstens drei Peilstationen umfaßt, die an Orten angeordnet sind, deren Positionen bekannt sind, und es ist eine Triangulations-Verarbeitungsvorrichtung vorgesehen, deren Eingänge im Gebrauch mit entsprechenden Peilstationen verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Triangulations-Verarbeitungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend nur beispielsweise unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen stellen dar:
Fig. 1 eine typische Verteilung von Signalsendern und Peilstationen,
Fig. 2 eine Gruppe von idealisierten Peilungen von Sendern;
Fig. 3 die Situation von Fig. 2 mit hinzugefügten Peilfehlern;
Fig. 4 die Erzeugung von Fehlerbalken entlang einer Speiche;
Fig. 5 die möglichen Überlappungssituationen für drei Balken auf einer Speiche;
Fig. 6, 7 und 8 die trigonometrischen Berechnungen, die zur Erzeugung eines Balkens benötigt werden;
Fig. 9 eine Nomenklatur, die zur Beschreibung der Enden eines Balkens verwendet wird;
Fig. 10 die für Balken auf einer Speiche in Überlappungs- Tests verwendete Nomenklatur;
Fig. 11 den ersten Teil eines Computerprogramm-Fließdiagramms, das die Fixierungsanalyse ausführt;
Fig. 12 den zweiten Teil des Fließdiagramms, das feste Deskriptoren zuordnet und einen Test für redundante Fixierungen macht, und
Fig. 13 die Redundanz-Tests in größeren Einzelheiten.

BESTE ART ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

In Fig. 1 sind drei Signalsender 1, 2 und 3, die beispielsweise auf Schiffen angeordnete Radaranlagen sein können, im Norden einer Küste 4 dargestellt. Sie können Radarsignale 9, 10, 11 in einem Versuch aussenden, um die Küste zu identifizieren oder andere Schiffe zu orten. Auf der landeinwärtigen Seite der Küste sind vier Peilstationen 5, 6, 7 und 8 an getrennten Orten an Positionen angeordnet, die der Küstenwache bekannt sind, die die Schiffe lokalisieren und identifizieren möchte, um die Navigationen zu kontrollieren oder in einem Notfall eingreifen zu können. Die schematisch dargestellten Stationen 5, 6, 7 und 8 sind mit Mitteln ausgerüstet, um die Peilung zu messen, von der ein Signal ankommt. Die Peilungs-Meßmittel können Gruppen von Antennen enthalten und Mittel zur Messung der Phase und Amplitude der an jeder Antenne empfangenen Signale, um die Peilung zu berechnen. Es sind verschiedene solcher Peilungs-Meßmittel bekannt und brauchen hier nicht weiter beschrieben zu werden, da sie für das Verständnis der Erfindung ohne Bedeutung sind.
Fig. 2 zeigt eine idealisierte Situation, bei der zwei Sender EM1 und EM2 und drei Peilstationen A, B und C in gleichem Abstand entlang einer geraden Linie angeordnet sind. Die Linien (oder Speichen) 12, 13, 14, 15, 15 und 17 sind fehlerfreie Peilungen der Sender, die an den Peilstationen abgeleitet werden. Abgesehen von irgendwelchen Unterschieden in den Parametern, z.B. der Frequenz usw. werden die Sender durch ein Zusammentreffen von drei Peilspeichen unterschieden. Das Zusammentreffen erlaubt auch die Lokalisierung der Sender unter Verwendung einer Triangulation, um die Senderpositionen zu berechnen, indem beispielsweise der bekannte Abstand der Stationen A und B und die Winkel 18 und 19 verwendet werden, die an den Stationen A und B zum Sender EM1 eingenommen werden.
Fig. 3 zeigt eine realistischere Situation, bei der Peilfehler hinzugefügt worden sind. Der zuständigen Bedienungsperson bleiben nun die Probleme beispielsweise der Festlegung überlassen, welche der drei Schnittpunkte der Speichen 20, 21 und 22 der Quelle EM1 zuzuordnen sind, welche Bedeutung den drei Schnittpunkten 22, 23 und 24 beizumessen ist, und ob dem einzelnen Schnittpunkt 25 irgendein Gewicht beigemessen werden sollte.
Fig. 4 zeigt die ersten Schritte zur Ausführung eines Beispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Zunächst sind dort wenigstens drei Peilstationen vorgesehen, bei diesem Beispiel vier Peilstationen A, B, C und D. Dann wird eine Kombination von Peilungen vorgenommen, jeweils eine von den vier Stationen, und eine von ihnen wird als Speiche genommen, die zu einer Quelle oder einem Sender gerichtet ist, bei diesem Beispiel die Speiche 30 von dem System A. Das Triangulationsverfahren erzeugt einen Balken 31 von Schnittpunkten entlang der Speiche 30 für die Peilung B, wobei der Balken 31 dem Fehler ±E der Peilung entspricht. In gleicher Weise werden Balken 32 und 33 für die Peilungen C bzw. D erzeugt. Dann werden die Peilungen B, C und D der Reihe nach als Speichen 34, 35 bzw. 36 genommen, und es werden entlang jeder Speiche drei Balken durch die vorgenommenen drei Peilungen mit ihren Fehlern erzeugt.
Fig. 5 zeigt die möglichen Überlappungen, die zwischen den Balken entlang einer Speiche und den zugeordneten Graden auftreten können. Der Grad wird gleich der Anzahl der überlappenden Balken gemacht. In (a) sind die drei Balken getrennt wie in Fig. 4, und der Überlappungsgrad ist als 0 dargestellt. In (b) überlappen sich zwei Balken, aber der dritte ist getrennt, und der Überlappungsgrad ist 1. Jeder der drei Balken kann der nicht überlappende sein, und so kann ein Überlappungsgrad von 1 auf dreierlei Weise entstehen. Beim Zählungen von Überlappungen insgesamt ist dies irrelevant, aber in einem geschriebenen Computerprogramm zur Ausführung des Verfahrens, und was später noch erläutert wird, erhalten die Balken gegebene unterscheidende Identitäten. Die Tests für die Überlappung müssen für alle Kombinationen von Balken bei diesem Programm vorgenommen werden. In Fig. 5(c) treten zwei Überlappungen auf. In diesem Fall könnte der überbrückende Balken 40 jeder der drei Balken sein, und auch dies muß bei dem Programm berücksichtigt werden. In Fig. 5(d) überlappen sich alle drei Balken, der Grad ist drei, aber dies kann nur auf eine Weise erfolgen, und es ist ein Test in dem Programm ausreichend.
Die Überlappungs-Grade für alle vier Speichen der Kombination von Peilungen von den Stationen A, B, C und D werden auf diese Weise bestimmt und summiert, um den Fixierungs-Konfidenzgrad für eine Quelle zu bilden, der der Kombination zugeordnet werden kann. Somit ist der maximale Fixierungs-Konfidenzgrad 12 für die Situation von Fig. 4, erzeugt durch einen Überlappungsgrad von 3 auf allen vier Speichen.
Fig. 6 veranschaulicht die trigonometrische Berechnung, die notwendig ist, um die Entfernung von einer Peilstation zum Schnittpunkt von zwei Peilungen zu berechnen. Von den beiden dargestellten Peilstationen ist angenommen, daß sie auf der X-Achse eines willkürlichen Koordinatensystems liegen und X-Koordinaten X1 und X2 haben. Der Abstand L der Systeme ist gegeben durch
L = X2 - X1.
Bei Anwendung der Sinusregel auf das Dreieck
R1/sin (90+A2) = R2/sin (90-A1) = L/sin (A1-A2),
woraus sich ergibt
R1/cos A2 = R2/cos A1 = L/sin (A1-A2).
Wenn man schreibt SN = sin (A1-A2), dann ist
R1 = L cos A2/SN (1)
und R2 = L cos A1/SN (2).
Fig. 7 veranschaulicht die Berechnung von Entfernungen für Systeme mit willkürlichen X- und Y-Koordinaten. Unter Verwendung der Nomenklatur von Fig. 7,
L² = (X2 - X1)² + (Y2 -Y1)²
A3 = arctan (Y2 - Y1)/(X2 - Y1).
Unter Anwendung der Sinusregel wie zuvor sind die Entfernungen
R1 = L cos (A2 + A3)/SN
R2 = L cos (A1 + A3)/SN.
Mit den Entfernungen zum bekannten Schnittpunkt kann die Position und die Länge eines Schnittbalkens entlang einer Speiche berechnet werden. Gemäß Fig. 8 ist DR1 die halbe Länge eines Balkens entlang einer Speiche von dem ersten System und gegeben durch
DR1 = R2 . D/SN (3)
In gleicher Weise ist DR2 die halbe Länge eines Balkens entlang einer Speiche des zweiten Systems gegeben durch
DR2 = R1 . E/SN (4).
Fig. 9 gibt eine Nomenklatur an, die zur Beschreibung der Abstände der Enden eines Balkens von einem Peilsystem benutzt wird.
R11 = R1 - DR1, ein Ende (5)
und R12 = R1 + DR1 , das andere Ende (6).
In dem zu beschreibenden Computerprogramm werden andere Nomenklaturen aufgrund der Erfordernisse der Computersprache BASIC verwendet, in der es geschrieben ist. Fig. 10 zeigt diese Nomenklaturen und ihre Beziehung.
In Fig. 10 ist angenommen, daß eine Station A die Speiche liefert und daß Stationen B, C und D die Balken durch Schnitt mit der Speiche A liefern. B1, B2, C1 usw. sind Balken-End-Deskriptoren. P1, P2, Q1 usw. sind Abstände von der Station A zu den Enden der Balken P, Q usw. und entsprechen den oben gegebenen Entfernungen R11 und R12.
Überlappungen werden durch Vergleich der Werte von Balken- End-Abständen von der Station A getestet. Es folgt nun eine Testsequenz in Tabellenform, in der Balken-End-Abstände durch irgendeinen der gedanklichen integralen Werte von 1 bis 6 gegeben sind, um die gemachten Tests, den zugeteilten Deskriptor und den Grad zu veranschaulichen.
In der vierten Reihe erstreckt sich beispielsweise der Balken P von 1 bis 3 und überlappt demzufolge den Balken Q, der sich von 2 bis 4 erstreckt. Der Balken R (5T 6) liegt jedoch außerhalb der Balken P und Q. Somit ist PQ = 1, aber QR = PR = 0. Der Deskriptor U ist für diesen Fall 4 und unterscheidet ihn von den Fällen der zweiten und dritten Reihe, wo auch nur eine Überlappung auftritt und damit in jedem Falle der Grad 1 ist.
Die Logik der obigen Überlappungs-Tabelle wird auf alle vier Speichen in dem Beispiel von Fig. 4 angewendet, und es werden die durch alle vier Speichen erzielten Grade zusammengenommen, um den endgültigen Fixierungs-Konfidenzgrad zu erzeugen, der durch einen Deskriptor F in dem Programm angezeigt wird, in derselben Weise, daß Q2 ein Deskriptor für einen einzelnen Speichengrad ist.
Es folgt nun eine Beschreibung des Computerprogramms unter Bezugnahme auf die in Fig. 11, 12 und 13 dargestellten Fließdiagramme.
Gemäß Fig. 11 werden die von den vier Peilstationen A, B, C und D (Fig. 4) gewonnenen Winkel der Peilungen bei 50 in das Programm eingegeben. Jede Station erzeugt eine Liste von Peilungen, so daß NA-Peilungen in der Liste A, NB-Peilungen in der Liste B usw. vorhanden sind. Später in dem Programm wird jeder Peilung in einer Liste ein Index zugeordnet, Indices H(1) bis H(NA) für die Liste A, I(1) bis I(NB) für die Liste B, J(1) bis J(NC) für die Liste C und K(1) bis K(ND) für die Liste D. Wenn die Peilungen von den Peilstationen ankommen, werden sie bei 52 in die vier Listen einsortiert. Bei diesem Beispiel ist aus Einfachheitsgründen angenommen, daß die vier Stationen kolinear sind und auf der X-Achse eines willkürlichen kartesischen Koordinatensystems angeordnet sind. Ihre Positionen XA, XB usw. werden bei 51 zusammen mit dem Peilfehlerwinkel E in das Programm eingegeben.
In den Stufen 53, 54 und 55 wird die Nomenklatur von Fig. 6, 8 und 9 angewendet. Somit werden in 53 zwei Stationen bei X1 und X2 zusammen mit einem Winkel A1 und A2 bei jeder ausgewählt. In der Stufe 54 werden die Berechnungen der Gleichungen (1), (2), (3) und (4) ausgeführt, wie in Fig. 6 und 8 veranschaulicht. In der Stufe 55 werden die Berechnungen der Gleichungen (5) und (6) ausgeführt, um die Abstände der Enden der beiden sich schneidenden Balken entlang ihrer Speichen von ihren entsprechenden Systemen in Fig. 9 zu erhalten. Das Programm kehrt dann über die Leitung RF zur Stufe 53 zurück, um ein anderes Winkelpaar aus derselben Kombination von vier Winkeln wie A1 und A2 auszuwählen, um ein anderes Balkenpaar zu berechnen. Dieses Verfahren wird fortgesetzt, bis alle zwölf Balken, drei entlang jeder von vier Speichen, für eine Kombination von Peilungen berechnet worden sind.
In der Stufe 56 erfolgt die Änderung von der Nomenklatur von Fig. 9 zu der von Fig. 10, und die drei Balken P, Q und R entlang jeder Speiche werden für die Logik der obigen Überlappungsliste zusammengenommen, um den U-Deskriptor zu erzeugen, z.B. U1 für die erste Speiche. Das Programm kehr dann über die Leitung 59 zu einer anderen Gruppe von drei Balken entlang einer anderen Speiche zurück. Somit werden in vier Zyklen U1 , U2, U3 und U4 für eine Kombination von Peilungen erzeugt.
Fig. 12 ist eine Fortsetzung von Fig. 11 an den Verbindungen 60 und 61. In 62 wird der Deskriptor U für jede Speiche in den Speichengrad S umgewandelt, und in 63 werden die Gruppen von Deskriptoren U1, U2, U3, U4 in den festen Deskriptor F umgewandelt.
Die folgende Tabelle zeigt die in der Stufe 63 des Programms bewirkte Umwandlung. F Deskriptoren identifizieren bestimmte Kombinationen von Speichen.
Beispielsweise ist F = 1, wenn alle Speichen einen Null-Grad haben, F = 2, 3, 4 oder 5 im Falle einer dreifachen Fixierung, F = 6 für eine vierfache Fixierung, F = 7 für eine dreifache Untergruppe, und schließlich F = 8 für eine vierfache Untergruppe.
Es sei beispielsweise in der mit U(1) startenden Reihe der Deskriptor für die Speiche A betrachtet. Fig. 10 zeigt die Anordnung der Balken. Für die dreifache Fixierung ABC sei angenommen, daß die Balken B und C sich überlappen und bewirken, daß PQ = 1 ist, wie in der Überlappungs-Testliste oben gezeigt ist, und U(1) = 4. Für die dreifache Fixierung ABD ist angenommen, daß die Balken B und D sich überlappen und bewirken, daß PR = 1 und U(1) = 2. Für die dreifache Fixierung ACD ist angenommen, daß sich die Balken C und D überlappen und bewirken, daß QR = 1 und U(1) = 3. Die dreifache Fixierung BCD bezieht nicht die Speiche A ein, und es gibt keinen relevanten Wert für U(1). Die Werte für U(2), U(3) und U(4) werden in gleicher Weise abgeleitet.
Die Spalten werden vertikal gelesen, um F abzuleiten. Beispielsweise für die ABD-Kombination von Speichen:
Wenn U(1) = 2 oder U(2) = 2 oder U(4) = 4 ist, dann ist F = 3.
Das Programm kehrt dann über 61 nach 53 in Fig. 11 zurück, um eine andere Kombination von Peilungen auszuwählen und ihren festen Deskriptor zu berechnen. Dieser Zyklus wird NA . NB . NC . ND mal wiederholt, so daß allen Kombinationen von vier Peilungen, von denen jeweils eine aus den vier Listen vorgenommen wurde, ein Wert F zugeordnet wird, wobei der Wert F mit seinen Gruppen von Peilungs-Indices H, I, J und K zugeordnet wird. Dies ist am Eingang zur nächsten Stufe 64 dargestellt, wo der Prozeß der Sortierung der Liste von Werten F zur Entfernung redundanter Informationen beginnt.
Um die bei der Listen-Sortierung vorhandenen Probleme zu veranschaulichen, wird ein Beispiel einer Gruppe von Peilungen nachfolgend angegeben.
Bei dieser Gruppe von Peilungen wird ein Wert F 3 x 4 x 2 x 5 oder 120 mal berechnet, jeder mit seinen Peil-Indices. Die redundante Information unterteilt sich in zwei Kategorien.
1) Vierfache Untergruppen, oder vier Speichen-Fixierungen.
Wenn beispielsweise Peilungen A(1), B(2), C(2) und D(3) zu einer Fixierung mit einem Nicht-Null-Grad auf allen vier Speichen führen, dann gibt es vier Gruppen von Peilungen, die auch zu Fixierungen mit einem Grad führen. Zuerst gibt es die Gruppe, die aus A(1), B(2), C(2) gebildet wird, die mit jeder D-Peilung mit Ausnahme von D(3) genommen wird. Somit gibt es vier Peilkombinationen in dieser Gruppe. Dann wird die Gruppe aus A(1), B(2) und D(3) mit jeder C-Peilung mit Ausnahme von C(2) genommen, was nur eine Kombination in dieser Gruppe ergibt. In gleicher Weise haben Gruppen aus A(1), C(2), D(3) und B(2), C(2), D(3) drei und zwei Kombinationen. Alle diese neun Kombinationen sind redundant, da sie sich auf dieselbe Fixierung beziehen wie die ursprüngliche Vier-Speichen-Fixierung. Sie sollten daher alle aus der Liste von Werten F zurückgewiesen werden. Somit sollten die Peil-Indices einer Vier-Speichen-Fixierung festgehalten werden, wenn sie auftritt, so daß die Peil-Indices aller nachfolgenden Fixierungen mit Graden mit ihnen verglichen werden können.

2) Dreifache Untergruppen.

Wenn beispielsweise die Peilungen A(1), B(2), C(2) selbst eine Fixierung mit einem Grad ergeben, dann gibt es anscheinend eine Fixierung für jede Kombination von Peilungen, die diese drei, vorgenommen mit jeder D-Peilung, enthält, insgesamt fünf Kombinationen. Vier dieser fünf Kombinationen sollten zurückgewiesen werden, da sie tatsächlich eine Wiederholung der ersten der fünf sind. Somit müssen Drillinge von Peilungen auf Nicht- Null-Grade geprüft werden. Sobald ein solcher Drilling entsteht, müssen seine Peil-Indices festgehalten und als Fixierung ausgegeben werden. Folglich wird diese Kombination, wenn sie erneut in Kombination mit irgendeiner anderen D-Peilung entsteht, zurückgewiesen.
Um sich mit diesen beiden Kategorien von redundanter Information zu befassen, stellt das Programm alle Vier-Speichen-Fixierungen fest und notiert die zugehörigen Peil-Indices, und es stellt auch alle Drei-Speichen-Fixierungen fest und notiert die zugehörigen Peil-Indices. Die Stufe 64 des Programms notiert die Vier-Speichen-Fixierungs-Peil-Indices, und die Stufe 65 speichert weitere Indices und identifiziert redundante Fixierungen. Der Ausgang der Stufe 66 sind die F-Werte und die Peil-Indices von nicht redundanten Fixierungen. Die in 65 ausgeführten Tests sind in größeren Einzelheiten in Fig. 13 angegeben.
In Fig. 13 wird im Kasten 70 ein Test durchgeführt, um einen bestimmten Wert von F zu finden, beispielsweise F = 2. Wenn JA, werden die zugehörigen Peil-Indices im Kasten 71 getestet, um zu sehen, ob sie Teil einer bekannten Vierfach-Untergruppe sind. Ist dies der Fall, werden sie bei 72 zurückgewiesen. Ist dies nicht der Fall, werden sie in 73 getestet, um zu sehen, ob sie Teil einer bekannten Dreifach-Untergruppe 74 sind. Ist dies nicht der Fall, werden die Indices bei 75 als neue Dreifach-Fixierung notiert und bei 76 für die Verwendung in nachfolgenden Tests von anderen Gruppen von Peil-Indices gespeichert.
Die angegebenen Beispiels gelten für eine Gruppe von vier Peilstationen. Natürlich sind vier Stationen das mögliche Minimum, wenn die obigen Redundanztests gemacht werden sollen. Es können jedoch auch mehr als vier Stationen verwendet werden, zum Beispiel fünf, wo dann fünffache oder vierfache Untergruppen den Platz der vierfachen und dreifacher Untergruppen in den obigen Beispielen einnehmen würden.
Es sei bemerkt, daß ein Nicht-Null-Grad für eine Fixierung ausgewählt werden kann, unterhalb von dem jede scheinbare Fixierung als falsch zurückgewiesen wird.
Nach Lesen der vorliegenden Offenbarung sind für den Fachmann andere Modifizierungen augenscheinlich. Solche Modifizierungen können andere Merkmale beinhalten, die in ihrer Bemessung, in der Herstellung und im Gebrauch von Peilsystemen und Vorrichtungen sowie Teilen davon bereits bekannt sind, und die anstatt oder zusätzlich zu hier bereits beschriebenen Merkmalen verwendet werden können.

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT

Die vorliegende Erfindung ist bei Peilsystemen anwendbar.

Claims

1.) Verfahren zur Bestimmung eines Fixierungs-Konfidenzgrades für jede Strahlungsquelle (EM1, EM2), die von Peilstationen (A, B, C, D) an bekannten getrennten Orten in einem Peilsystem festgestellt werden, wobei jede Station eine Gruppe von Peilungen der Quellen, die sie feststellt, erzeugt, wobei jede Peilung einen vorgegebenen Fehler für die zugeordnete Station (A, B, C, D) hat, wobei ein Triangulationsprozeß verwendet wird, um die Positionen der Quellen (EM1, EM1) zu fixieren, wobei es wenigstens drei Peilstationen gibt, und wobei jeder feste Konfidenzgrad für eine Kombination von Peilungen gebildet wird, von denen eine jeweils von den entsprechenden Stationen (A, B, C, D) genommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Peilung von jeder der Kombinationen ihrerseits als eine auf eine Quelle (EM1, EM2) gerichtete Speiche genommen wird, daß der Triangulationsprozeß einen Balken (P, Q, R) von Schnittpunkten entlang der Speiche für jede andere Peilung der Kombination erzeugt, wobei jeder Balken (P, Q, R) dem Fehler jeder anderen Peilung entspricht, daß die Zahl der Überlappungen zwischen Paaren von Balken entlang der Speiche zusammengerechnet wird, um einen Speichengrad zu erhalten, und daß die Speichengrade für alle Speichen der Kombination summiert werden, um den Fixierungs-Konfidenzgrad für eine Quelle zu bilden, die der Kombination zugeordnet werden kann.

2.) Triangulations-Verarbeitungsvorrichtung für die Verwendung in einem Peilsystem, wobei die Vorrichtung wenigstens drei Eingänge für die Verbindung mit entsprechenden Mitteln zur Ableitung von Peilinformationen von entsprechenden Peilstationen (A, B, C, D) hat, die an Orten angeordnet sind, deren Positionen bekannt sind, wobei diese Informationen einem Fehler unterworfen sind, gekennzeichnet durch Mittel zur Fixierungs-Konfidenzgrad-Bestimmung zum Bilden eines Fixierungs-Konfidenzgrades für eine Kombination von einzelnen Peilinformationen, wobei eine von jedem der Eingänge genommen wird, wobei die Mittel zur Fixierungs-Konfidenzgrad-Bestimmung so ausgebildet sind, daß sie eine einzelne Peilinformation jeder der Kombinationen als Speiche behandeln, die zu einer Strahlungsquelle gerichtet ist, und daß sie einen Balken von Schnittpunkten (P, Q, R) entlang der Speiche für jede andere einzelne Peilinformation der Kombination erzeugen, wobei jeder Balken (P, Q, R) der Größe des Fehlers jeder anderen einzelnen Peilinformation entspricht, wobei die Mittel zur Fixierungs-Konfidenzgrad-Bestimmung ferner so ausgebildet sind, daß sie einen Gesamtwert der Zahl der Überlappungen zwischen Paaren von Balken entlang der Speiche bilden, um einen Speichengrad zu erhalten, und um die Speichengrade für alle Speichen der Kombination zu kombinieren, um einen Fixierungs-Konfidenzgrad für eine Strahlungsquelle zu bilden, die der Kombination zugeordnet werden kann.

3.) Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Fixierungs-Konvergenzgrad-Bestimmung angepaßt sind, um einen Fixierungs-Konvergenzgrad für jede von allen möglichen Kombinationen von einzelnen Peilinformationen zu erzeugen, von der eine von jedem Eingang genommen wird, und um eine Liste von Fixierungs-Konfidenzgraden für alle möglichen Fixierungen zu erzeugen.

4.) Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät wenigstens vier Eingänge hat, und daß die Mittel für die Fixierungs-Konvergenzgrad-Bestimmung so ausgebildet sind, daß in einer gegebenen Kombination von einzelnen Peilinformationen, wenn eine einzelne Information ignoriert wird und die verbleibenden Einzelinformationen noch einen Fixierungs-Konfidenzgrad größer als Null erzeugen, jener Fixierungs-Konvergenzgrad in der Liste erhalten bleibt, aber die Fixierungs-Konfidenzgrade für alle folgenden angetroffenen vollständigen Kombinationen, die die restlichen einzelnen Peilinformationen enthalten, in der Liste unterdrückt werden.

5.) Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät wenigstens vier Eingänge hat und daß die Mittel für die Fixierungs-Konvergenzgrad-Bestimmung so ausgebildet sind, daß, wenn bei einer gegebenen Kombination von einzelnen Peilinformationen jede der Speichen einen Speichengrad hat, der größer als Null ist, die Fixierungs-Konfidenzgrade für alle Kombinationen von einzelnen Peilinformationen, die durch Ersatz irgendeiner Einzelinformation der gegebenen Kombination durch eine andere Einzelinformation derselben Gruppe wie die eine ersetzte erzeugt werden, in der Liste unterdrückt werden.

6.) Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel für die Fixierungs-Konvergenzgrad-Bestimmung so ausgebildet sind, daß, wenn eine gegebene Kombination von einzelnen Peilinformationen, wenn eine Einzelinformation ignoriert wird und die verbleibenden Einzelinformationen noch einen Fixierungs-Konfidenzgrad kleiner als Null erzeugen, jener Fixierungs-Konfidenzgrad in der Liste erhalten bleibt aber die Fixierungs-Konfidenzgrade für alle nachfolgenden angetroffenen vollständigen Kombinationen, die die restlichen Peilungen enthalten, in der Liste unterdrückt werden.

7.) Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Triangulations-Verarbeitungsmittel angepaßt sind, um einen von Null abweichenden Gradpegel auszuwählen, unter dem jede scheinbare Fixierung als schädlich zurückgewiesen wird.

8.) Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Fixierungs-Konvergenzgrad-Bestimmung Rechenmittel umfassen die jeder Peilung einen Fehler zuordnen, der für die zugehörige Station vorgegeben ist, daß Kombinationsmittel zur Bildung von Kombinationen von Peilungen vorgesehen sind, die von einem von jeder der Stationen genommen werden, daß Analysierungsmittel vorgesehen sind, um einen Triangulationsprozeß durchzuführen, bei dem eine Peilung aus jeder der Kombinationen als Speiche genommen und ein Balken (P, Q, R) für den Schnitt durch jede der anderen Peilungen der Kombination mit der Speiche erzeugt wird, wobei jeder Balken dem Abstand zwischen der unteren und oberen Grenze des vorgegebenen Fehlers für die entsprechende Station entspricht, daß Mittel zum Zusammenzählen der Zahl von Überlappungen zwischen Paaren von Balken entlang der Speiche vorgesehen sind um einen Speichengrad zu erhalten, und daß Mittel vorgesehen sind, um die Speichengrade für alle Speichen der Kombination zu kombinieren, um einen Fixierungs-Konfidenzgrad zu bilden.

9.) Peilsystem mit wenigstens drei Peilstationen (A, B, C, D), die an Stellen angeordnet sind, deren Positionen bekannt sind, und einen Triangulations-(Prozessor) wie in einem der Ansprüche 2 bis 8 beansprucht, das im Gebrauch mit entsprechenden Peilstationen (A, B, C, D) verbunden ist.