DE1548521B2

DE1548521B2 - Verfahren zur darstellung des geschwindigkeitsvektors eines bewegtzieles bei einem radargeraet

Info

Publication number: DE1548521B2
Application number: DE19661548521
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing.; Hänsch Dietmar Dipl.-Ing.; 8000 München Honold
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-08-19
Filing date: 1966-08-19
Publication date: 1971-11-04
Also published as: DE1548521A1

Description

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Es ist bekannt, bei dem Bildschirm eines Radar- Einsparung an Speicher- und Recheneinrichtun-

geräts angezeigten Bewegtzielen deren Geschwindig- gen.

keit und die Richtung des Geschwindigkeitsvektors Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungs-

mit einem Strich darzustellen, der bei dem jeweils beispiels näher erläutert:

letzten Zielpunkt beginnt. Derartige Darstellungen 5 In F i g. 1 ist bei einem nachleuchtenden Bildschirm sind vor allem dann von Wichtigkeit, wenn z. B., um (PPI-Darstellung) mit dem Mittelpunkt O ein Ziel-Kollisionen zu vermeiden, die zukünftige Entwicklung punkt Z dargestellt, dessen bisherige Zielbahn als in einem zu überwachenden Raum angezeigt werden gestrichelte Linie angedeutet ist, wobei die Helligkeit soll. Bekannte Verfahren zur Darstellung des Ge- in Richtung auf den neuesten Zielpunkt Z zunimmt, schwindigkeitsvektors arbeiten so, daß eine Anzahl io Die Koordinaten des letzten Zielpunktes Z sind mit von zeitlich aufeinanderfolgenden Bahnpunkten eines x_z und y_z bezeichnet. Der Azimut-Winkel, unter dem Bewegtzieles gespeichert und daraus durch einen der Zielpunkt Z vom Mittelpunkt O des Bildschirmes automatischen Rechenvorgang die neueste Richtung aus erscheint, ist mit ß, der Winkel der Tangente UT des Zieles ermittelt wird. Nach diesem ersten Rechen- an den neuesten Zielpunkt Z gegenüber der x-Achse Vorgang muß aus der nur die Radialgeschwindigkeit 15 ist mit α bezeichnet. Die Länge der Tangente UT' liefernden Dopplerfrequenzverschiebung die tatsäch- setzt sich aus den beiden Größen UD' und UE' liehe Geschwindigkeit in der jeweiligen neuesten zusammen, welche die Katheten eines rechtwinkeligen Bewegungsrichtung berechnet werden, wobei zur Dreiecks bilden, dessen Hypotenuse UT' ist. Aus den Darstellung der Größe der Geschwindigkeit bei eingezeichneten Winkelwerten ergibt sich, daß folgende bekannten Anordnungen ein Strich konstanter Länge 20 Bezeichnungen gelten:
verwendet wird, bei dem durch einen aufgetasteten

Punkt od. dgl. eine Information über die Größe der Y — &—ß

jeweiligen Geschwindigkeit gegeben wird. Da vor den ^und

geschilderten Arbeitsvorgängen auch noch durch eine tjj·, _ UD' _ UD'

Sucheinrichtung (Joystick, Rolling Ball) das jeweilige 25 cosy cos(oc—ß)
Ziel auf dem Bildschirm koordinatenmäßig erfaßt

werden muß, sind die bekannten Verfahren zur In F i g. 2 ist in Form eines Blockschaltbildes

Anzeige von Geschwindigkeitsvektoren sowohl hin- derjenige Teil eines Dopplerradargeräts dargestellt,

sichtlich des manuellen als auch hinsichtlich des welcher für die Ermittlung und Darstellung des

Aufwandes für die Rechenanlagen sehr aufwendig. 30 Geschwindigkeitsvektors benötigt wird. Der Winkel ß,

Der vorliegenden Erfindung, welche sich auf ein welcher dem jeweiligen Azimut-Winkel der Antenne Verfahren zur Darstellung des Geschwindigkeits- entspricht, wird von der Antennenwelle abgeleitet vektors eines Bewegtzieles auf dem nachleuchtenden und z. B. über eine mechanische Welle 5 einem aus Bildschirm eines Dopplerradargerätes bezieht, liegt den Elementen 1, 2 und 3 bestehenden Differentialdie Aufgabe zugrunde, vor allem den Aufwand an 35 drehmelder zugeführt, dessen Netzanschluß mit 4 Rechnern und an Rechenoperationen zu verringern. bezeichnet ist. Der Winkel a, der dadurch gewonnen Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß ein wird, daß von Hand z. B. durch einen Steuerknüppel auf dem Bildschirm am letzten Zielpunkt beginnender (joy stick) am Zielpunkt Z ein Strich in die Richtung Strich von Hand durch eine auf das Ablenksystem der Tangente UT' an die Zielbahn gebracht ist, wird wirkende Steuereinrichtung in eine tangentiale Lage 40 mittels einer Welle 6 übertragen und an dem Punkt 7 zu der angezeigten Zielbahn gebracht wird und daß auf zwei Wellen 8 und 9 aufgezweigt, wobei die aus der der Radialgeschwindigkeit proportionalen Winkelstellung « über die Welle 8 in das Element 2 Dopplerfrequenzverschiebung die tatsächliche Ge- des Differentialdrehmelders eingespeist wird. An der schwindigkeit für die eingestellte Richtung der Tan- Welle 10, welche mit dem Element 3 des Differentialgente an die angezeigte Zielbahn durch einen Rechner 45 drehmelders verbunden ist, ergibt sich eine Winkelermittelt und die Länge des den Geschwindigkeits- drehung, welche dem Winkel γ = cc—β proportional vektor darstellenden Striches proportional der Größe ist. Der gestrichelt umrandete, bisher beschriebene dieser tatsächlichen Geschwindigkeit eingestellt wird. Teil I des Radargeräts ersetzt somit zusammen mit Bei diesem Verfahren übernimmt also der nachleuch- dem Bildschirm die bei bekannten Radargeräten tende Bildschirm die Aufgabe des sonst zur zukünf- 5° verwendeten Speicher- und Rechnereinrichtungen. Im tigen Bahnbestimmung notwendigen Datenspeichers, Teil II des Radargeräts wird aus der über die Anschlußwährend die Fähigkeit des menschlichen Sehens, an klemme 11 zugeführten Dopplerfrequenz in der Umeine gegebene Kurve mit hoher Genauigkeit eine formstufe 12 eine Spannung UD gebildet, deren Größe Tangente anzulegen, die Funktion des Rechners über- der Größe der Dopplerfrequenzverschiebung direkt nimmt, welcher sonst erst aus den gespeicherten 55 proportional ist und die deshalb der Geschwindigkeit Bahndaten die Richtung der künftigen Bewegung des Zieles in radialer Richtung entspricht. Von einer ermitteln muß. Die Einstellung des zur Kennzeichnung Wechselspannungsquelle 13 aus wird eine zeitlich der Geschwindigkeit dienenden Striches bringt zu- konstante Spannung Uo abgegeben, welche nach nächst gegenüber dem bekannten Verfahren kaum Durchlauf eines Regelverstärkers 14 die Größe UTaufeinen größeren Aufwand, weil auch dort mittels einer 60 weist. Diese Spannung wird über die Leitung 15 Sucheinrichtung das jeweilige Ziel gesucht und koordi- einem Resolver 16 zugeführt, in den über die Welle 10 natenmäßig gekennzeichnet werden muß. Der zusatz- die Winkelinformation γ = oc—ß eingespeist wird, liehe Aufwand beim erfindungsgemäßen Verfahren Während der Sinusausgang 17 des Resolvers 16 ledigbesteht also lediglich darin, daß nach Aufsuchen des lieh mit einem Widerstand abgeschlossen ist, wird die neuesten Zielpunktes nur noch der Strich in die 65 am Cosinusausgang 18 anfallende Spannung UT- cosy Richtung der Tangente gelenkt werden muß. Während dem Differenzverstärker 19 zugeführt, wo sie mit der also der manuelle Aufwand gegenüber dem bekannten der Dopplerfrequenzverschiebung und damit der Verfahren kaum größer ist, ergibt sich eine erhebliche Radialgeschwindigkeit proportionalen Spannung UD

verglichen wird. Die Differenzspannung Δ U wird so lange dem Regelverstärker 14 über die Leitung 20 zugeführt, bis die Spannungen UD und UT-cosy genau übereinstimmen. Der Ausblendeinrichtung 21 wird nach Abschluß des Regelvorganges somit eine Spannung UT zugeführt, für die nachfolgende Voraussetzung gilt:

UT=-^-.
cosy

In einem Sinus-Cosinus Potentiometer 22 werden aus der Spannung UT die Größen UT · sin cc und UT · cos α gebildet, welche einem aus den Elementen 23 und 24 gebildeten zusätzlichen Ablenkjoch des Bildschirmes 25 zugeführt werden. Über eine Leitung 26 a werden die bei der manuellen Einstellung der Tangente UT' an den neuesten Zielpunkt Z gewonnenen und in einem Speicher 26 festgehaltenen Zielkoordinaten Xz, y_z einem Torgenerator 27 zugeführt. Wird die Steuereinrichtung (joy stick) nach Einstellung auf einen Zielpunkt stehen gelassen, so bildet sie in dieser Stellung den Speicher 26, der als eigenes Bauelement nur dann notwendig wird, wenn mit ein und derselben Steuereinrichtung nacheinander mehrere Ziele markiert werden sollen. Aus der Einrichtung 28 werden die laufenden (d. h. augenblicklich angezeigten Koordinatenwerte) dem Torgenerator 27 zugeführt, der dann, wenn der Ablenkstrahl die Zielkoordinaten x_z bzw. y_z des Zielpunktes Z erreicht, in diesem bestimmten Teilbereich des Bildschirmes die Einblendung des Geschwindigkeitsvektors UT' auslöst. Dieser zeigt durch die den Ablenkjochen 23 und 24 zugeführten Spannungsgrößen UT · sin α bzw. UT ■ cos « bereits nach Größe und Richtung genau die richtige Geschwindigkeit an. Wie aus F i g. 1 ersichtlich, ist nämlich der Teilvektor von UT' in der .v-Richtung UT' · cos « und der Teilvektor von UT in der v-Richtung UT ■ sin «.

Der beschriebene analoge Rechenvorgang kann auch durch einen digitalen Rechenvorgang ersetzt werden. Eine besonders einfache Methode zur Einblendung der Markierung ist gegeben, wenn man jede n-te Ablenkperiode ausschließlich zum Schreiben des oder der Geschwindigkeitsvektoren verwendet (»Interlace«). In diesem Fall genügt ein einziges Ablenkjoch, weil der Ablenkstrahl bis zum Ort eines Ziels verläuft, dessen neuester Zielpunkt durch einen Joystick oder Rolling Ball manuell bestimmt wurde und dort so lange verweilt, daß genügend Zeit zum Schreiben des Geschwindigkeitsvektors UT zur Verfügung steht.

Da der auf diese Weise geschriebene Geschwindigkeitsvektor von Z aus nach zwei entgegengesetzten Richtungen geht und nur eine der Richtungen dem tatsächlichen Geschwindigkeitsvektor entspricht, ist es zweckmäßig, den zweiten Teil dunkel zu tasten.

Hierzu dient ein mit dem Potentiometer 22 verbundener Quadrantenschalter, dessen Sektoren mit a, b, c, d bezeichnet sind. Je nach der Stellung des Quadrantenschalters, d. h. je nach Größe des Winkels 5 oc, wird der entsprechende, dem eigentlichen Geschwindigkeitsvektor entgegengesetzte Teilstrich dunkel getastet.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Darstellung des Geschwindigkeitsvektors eines Bewegtzieles auf dem nachleuchtenden Bildschirm eines Dopplerradargerätes, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf dem Bildschirm am letzten Zielpunkt beginnender Strich von Hand durch eine auf das Ablenksystem wirkende Steuereinrichtung in eine tangentiale Lage zu der angezeigten Zielbahn gebracht wird und daß aus der der Radialgeschwindigkeit proportionalen Dopplerfrequenzverschiebung die tatsächliche Geschwindigkeit für die eingestellte Richtung der Tangente an die angezeigte Zielbahn durch einen Rechner ermittelt und die Länge des den Geschwindigkeitsvektor darstellenden Striches proportional der Größe dieser tatsächlichen Geschwindigkeit eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mittels eines Differential-Drehmelders aus dem von der Antenne gelieferten Zielazimutwinkel β und aus dem von Hand eingestellten Neigungswinkel« der Bahntangente gegen die .Y-Achse die Winkelgröße γ = cc—β gebildet wird, daß aus der von einem Hilfsoszillator gelieferten, gegebenenfalls über einen Regelverstärker geführten Wechselspannung UT in einem Resolver die Spannung UT · cos γ gebildet und diese mittels eines Regelkreises an eine der Dopplerfrequenz proportionale Spannung UD angeglichen wird und daß von einer Steuer-Torschaltung bei den Zielkoordinaten des in seiner Geschwindigkeit zu erfassenden Zieles in zwei zueinander senkrechten Richtungen eine der Spannung UT-sin λ bzw. UT · cos α proportionale Strahlablenkung mittels eines Ablenkjoches vorgenommen wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede «-te Ablenkperiode ausschließlich zum Schreiben des oder der Geschwindigkeitsvektoren benutzt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Zielpunkt ausgehende, der tatsächlichen Geschwindigkeit entgegengesetzte Teil des die Geschwindigkeit darstellenden Striches dunkel getastet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen