DE2056970A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Radar unterstützung von Schiffen beim Anlegen - Google Patents

Description

Patentanwälte Dlpl.-Ing. R. B ■..·: C T Z sen.

Dipi-ing. κ. LAr.^riscHT 293-16.339P I9.II.I970

Dr.-Ing. R. E _; Ιϊ Γ Ζ Jr.

a München 22, Steinsdorfstr. 10

Minister of Aviation Supply in Her Britannic Majesty's
Government of the United Kingdom of Great Britain and
Northern Ireland, LONDON, Großbritannien

Verfahren und Vorrichtung zur Radarunterstützung
von Schiffen beim Anlegen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Radarunterstützung von Schiffen bei der Ansteuerung eines Liegeplatzes (kurz Anlegen genannt).

Die Schwierigkeiten beim Anlegen großer Schiffe wie
Supertanker sind bereits seit längerem bekannt, so daß verschiedene Verfahren in Erwägung gezogen worden sind, um die bekannten Verfahren zur Messung von Ort und Geschwindigkeit von Schiffen zu ergänzen₀

Um die gro'fiten Schiffe zu ihren Liegeplätzen zu füh- .. reu, ist ein Sensorsystem erforderlich, das den Ort und die Richtung eines Schiffes, wenn es sich innerhalb 3OO m vom

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Kai oder· dgl. befindet, mit einer Genauigkeit von + 1 ,2 m ständig mißte Das System muß den Ort, die Geschwindigkeit und die Beschleunigungen des Schiffes in leicht ablesbarer Form dem Steuermann mitteilen, wobei es sehr wünschenswert ist, daß die Messungen automatisch ohne Verwendung sich bewegender Bauteile oder ohne menschlichen Einsatz durchgeführt und verarbeitet werden»

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Sekundärradar beim ™ Anlegen großer Schiffe anzuwenden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat eine erste und eine zweite Hauptradarstation (master radar) axaf einem ersten Objekt in Zusammenarbeit mit einer ersten und einer zweiten Radarantwortstation (radar transponder) auf einem zweiten Objekt, zwischen dem und dem ersten Objekt eine Relativbewegung möglich ist, wobei die Vorrichtung eine Messung der gegenseitigen entfernung und der Richtung zwischen dem ersten und dem zweiten Objekt vornehmen kann durch Messung a) der Entfernung zwischen der ersten Hauptradarstation und der ersten Radarantwortstation, b) der Entfernung zwischen der ersten Hauptradarstatiori und der zweiten Radarantwortstation, c) der Entfernung zwischen der zweiten Hauptradarstation und der ersten Radarantwortstation und d) der Entfernung zwischen der zweiten Hauptradarstation und der zweiten Radarstation und der zweiten Radarantwortstation.

In nebengeordneter Lösung hat die erfindungsgemäße Vorrichtung eine erste und eine zweite Radarantwortstation auf einem ersten Objekt in Zusammenarbeit mit einer ersten und einer zweiten Hauptradarstation auf einem zweiten Ob-

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jekt, zwlsöheh dem und dem ersten Objekt eine Relativbewegung möglich ist» wobei die Vorrichtung eine Messtang der .gegenseitigen Entfernung und der Richtung zwischen dem ersten Und dem zweiten Objekt vornehmen kann durch Messung a) der Entfernung zwischen der ersten Häüptradarstation' Und der ersten Radaräntwortstation, b) der Entfernung zwischen der ersteh Häüptradarstation und der zweiten Radaräntwortstationj e) der Entfernung zwischen der zweiten Häüptradarstation und der ersten Radarantwortstation» Und d) der Entfernung zwischen der zweiten Häüptradarstation und der zweiten Radaräntwortstation»

Das erste Und zweite Objekt können ein Schiff bzw* ein Kai öder sonstiges Wasserbauwerk und umgekehrt sein» Wählweise können sie ein Frachtschiff und ein Leichter sein* Öäs Scliiff kann ein Bildschirm- oder Sichtgerät habend das dein Steuermann die Entfernung und die Richtung seines Schiffes zuni Kai oder dgl* angibt.

Vorzugsweise haben die Hauptradarstationen Impulsradar eiltfernüngsmeßsysteme, wobei ein derartiges System, aufweist einen Generator zur Erzeugung einer Folge von zeitlich regelmäßigen Impulsen, einen Generator für die Erzeugung eines Satzes von ersten Impulsen, die jeweils zeitlich relativ zu einem Radarsendeimpuls so gelegen sind, daß ein festes Intervall zwischen ihnen und dem Radarsendeimpuls besteht, und deren zeitliche Steuerung statistisch zufällig im Vergleich zur Impulsfolge ist, einen Generator zur Erzeugung eines Satzes von zweiten Impulsen, die je-. wells gleichzeitig mit einem Radarempfangsimpuls auftreten, so daß definiert werden eine Zwischenimpulsperiode erster

Art als diejenige Periode, die mit einem ersten Impuls be-ϋϋ) vgl, auch die dt. Patentanmeldung mit demselben Prioritatstag (19,11»1969) und dem Aktenzeichen 56 555/69 der brit. Ursprungsanftreldung (unser Zeichen: 63&P)

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ginnt und mit; dem nächst; auiftretenden zweiten Impuls endet, und eine Zwischenitnptilsperio.de zweiter Art als diejenige Periode, die mit einem zweitem Impuls beginnt und mit dem nächst auftretenden ersten Impuls endet, einen Zähler, eine Einrichtung, die das Einspeisen, der Impulsfolge in den Zähler für die Dauer eehrerer Zwischenimpulsperioden derselben oder "verschiedener Art erlaubt, und eine Einrichtung: zur Gewinnung aus dem Zähler des Zählerstands, dividiert durch die Zahl der Zwischenimpulsperioden, während deren Dauer die Impulsfolge in den Zähler· eingespeist wurde.

Wahlweise können die Hauptradarstationen Impulsradarentferaungsmeßsysterne haben, die aufweisen einen Impulsradarsender, einen Generator zur Erzeugung· eines Zeitsteuersignals, eine Einrichtung zur Steuerung des Impulsradarsenders, um einen Impuls zu einem Zeitpunkt auszustrahlen, der durch das Zeitsteuersignal gesteuert ist, einen Generator zur Erzeugung eines Satzes von ersten Impulsen, die jeweils so relativ zeitlich zu einem Radarsendeimpuls gesteuert sind, daß ein festes Intervall zwischen ihnen und dem Radarsendeimpuls existiert, einen Generator zur Erzeugung eines Satzes von zweiten Impulsen, die jeweils gleichzeitig mit einem Radarempfangsimpuls auftreten, so daß definiert werden eine Zwischenimpulsperiode ereter Art als diejenige Periode, die mit einem ersten Impuls beginnt und mit dem nächst auftretenden zweiten Impuls endet, und eine Zwischenimpulsperiode zweiter Art als diejenige Periode, die mit einem zweiten Impuls beginnt und mit dem nächstauftretenden ersten Impuls endet, einen Zähler, einen Generator zur Erzeugung mehrerer Folgen von Impulsen, die die gleiche Frequenz, jedoch verschiedene Phasenlagen zueinandfer haben, wobei die verschiedenen Phasen gleichmäßig-

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zwischen O und 2 JT ve ic teilt und'die mehreren Impulsfolg-en genau relativ zum Zeltsteuersignal zeitlich gesteuert sind, eine Einrichtung;, die das Einspeisen der Impulsfolgen in den Zähler für die,Dauer mehrerer Impulsperioden derselben oder verschiedener Art erlaubt, und eine Einrichtung" zur Gewinnung aus dem Zähler des Zählerstands, dividiert durch die Zahl der Zwischenimpulsperioden, während deren Sauer die Impulsfolge in den Zähler eingespeist wurde.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert« Es zeiseii!

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Schiffsanlegesteuervorrichtung ,, wobei das Kai die Hauptradarstation und das Schiff die Radarantwortstationen trägt;

.Fig. 2 eine Planskizze, die Entfernungen und Winkel zeigt, die aus den durch die Vorrichtung von Fig. 1 gewonnenen Radardaten errechnet werden können;

Fig. 3 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Anlegesteuervorrichtung;

Fig» k das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Radarantwortstationen}

Fig. 5 das Blockschaltbild einer Hauptradarstation,} und

Fig* 6 das Blockschaltbild eines Teils eines abgewan-

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del ten Ausi'iihruii_;;sbeispiel s dor tlnup tradarstationο

Das Sensorsystem bestimmt allein don Ort des Schiffes während vieler Zeitintervalle beim Scliiffsan 1.e/--o.i.. Aufeinanderfolgende Ortsmessungon ermöglichen, dal; die Geschwindigkeit und Beschleunigung; in allen drei. Freiheitsgradet. berechnet werden können, und die verarbeitete Information P wird durch ein spezielles Sichtgerät auf der 'Kommandobrücke angezeigt.

Fig. 1 ist die Draufsicht auf eine Schiffsanlegesteuervorrichtung, wobei ein Kai J zwei Hauptradarstationen M1 und M2 und ein Schiff S zwei Radarantwortstationen T1 und T2 trägt. Die Hauptradarstationen M1 und M2 sind an bekannten Orten auf dem Kai J angeordnet und an einen Rechner C angeschlossen. Ferner sind die beiden Antwortstationen T1 und T2 an bekannten Orten auf dem Schiff S montiert. Bei der Positionierung der Hauptradarstationen M1 und M2 und der Antwortstationen T1 und T2 besteht beträchtliche Freik heit; wichtig ist nur, daß die Orte nach ihrer Wahl in den Rechner C eingegeben werden,

Der Schiffsort wird bestimmt durch Messung von vier Entfernungen R1, R2, R3 und R^. Die Entfernungen R1 und R2 sind definiert als die Abstände der Antwortstation T1 bzw. T2 von der Hauptradarstation M1» Die Abstände R3 und R^ sind definiert als die Entfernung der Antwortstation T1 bzw. T2 vqn der Hauptradarstation M2.

Die Hauptradarstationen M1 und M2 haben eine gemeinsame Sendefrequenz f„, auf die beide Antwortstationen T1

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und T2 abgestimmt sind. Die Antwortstation T1 antwortRt nut' einer Freque
anderen Frequenz.

nut' einer Frequenz f und die Antwortstation T2 stif eiier

Die eben beschriebene Vorrichtung arbeitet wie fol.^ts Der Rechner C ist so programmiert, daß er die Messungsfolge steuert, indem er seinerseits die Entfernungen H1, R2,, ^T*3 und Rk abruft. Wenn der Rechner C z. B. die Entfernung R1 abruft, steuert er die Hauptradarstation M1 an, so daß sie die Frequenz f* in der unten anhand von Fig_o 5 beschriebenen Weise empfangen kann. Die Hauptradarstation M1 beginnt dann Impulse auszusenden, die durch beide Antwortstationen T1 und T2 empfangen werden, die auf der Frequenz f.. bzu. f antworten. Da jedoch zu diesem Zeitpunkt die Hauptradarstation M1 nur die Frequenz f.. empfangen kann, wird zu diesem Zeitpunkt die Entfernung R1 berechnete Die Entfernungen R2, R3 und R^ werden in ähnlicher Weise berechnet.

Auf diese Weise werden die vier Entfernungen Rf, R2, R3 und Rk in den Rechner C eingegeben, der auch die trigonometrischen Berechnungen vornimmt, um den Ist-Schiffsort SA relativ zum Soll-Schiffsort SR (vgl. Fig. 2) anzugeben» Die Bug- und Heckentfernung RB bzw_o RS werden zusammen mit ihren Geschwindigkeiten und Beschleunigungen sowie der Längsschiffprojektion RM und deren Geschwindigkeit berechnet, außerdem der Winkel DC, den die Mittellinie des Schiffs S mit dem Kai bildet_s und dessen Änderungsgeschwindigkeit.

Außer diesen Rechnungen glättet der Rechner C die Daten und überprüft sie auf Fehler, Das wird auf zwei verschiedenen Wegen vorgenommen: Große Entfernungsänderungen ' innerhalb kurzer Zeit sind unmöglich, so daß die vorhan-

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denen Daten auf ihre Plausibilität im Vergleich zu vorhergehenden Daten überprüft werden können? außerdem kann, wenn vier Entfernungsmeßwerte erhalten werden, eine Prüfung im Hinblick auf die Verträglichkeit dieser Meßwerte durchgeführt und benutzt werden, um fehlerhafte Meßwerte zurückzuweisen.

Fig. 1 zeigt die Hauptradarstatxonen M1 und M2 und den Rechner C auf dem Kai J angeordnet, so daß ein Funk-

ψ datenkanal benutzt werden muß, um das Sichtgerät auf der

Kommandobrücke M zu betreiben. Zu diesem Zweck hat der Rechner C einen VHF-Sender TV, während die Brücke B einen VHF-Empfänger RV aufweist. Die Anordnung von Hauptradarstationen und Antwortetatxonen ist ziemlich symmetrisch, so daß die Hauptradarstationen M1 und M2 und der Rechner C vorteilhafterweise sich auf dem Schiff S befinden können, während die Antwortstationen T1 und T2 auf dem Kai J angeordnet sind. Wenn die Hauptradarstationen M1 und M2 und der Rechner C sich auf dem Schiff S befinden, ist nur ein Kabel nötig, um den Rechner C an das Sichtgerät auf der Brücke B anzuschließen. In manchen Fällen kann es nötig

k sein, mehr als zwei Hauptradarstationen und/oder mehr als

zwei Antworetstationen auf dem Schiff oder an der Küste zu haben, und zwar aufgrund von Abdeck- oder Verschleierungseffekten oder anderen Gründen.

Fig. 3 zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Anlegesteuervorrichtung. Die Vorrichtung wird durch den Rechner C gesteuert, der eine der Hauptradarstationen, zum Beispiel die Station M1 ansteuert, damit diese eine der Entfernungen, z. B. die Entfernung R1, mißt. Wenn das erledigt ist, wird die Entfernung R2 abge-

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rufen, und anschließend befiehlt der Rechner der Hauptradarstation M2, die Entfernungen R3 und R 4 nacheinander zu messen. Die vier Entfernungen werden in etwa 1 see gemessene J.)ie Berechnungen werden durchgeführt, und die verarbeitete Information wird zu einem Sichtgerät D über einen üatenkanal DL weitergeleitet, der ein Kabel, ein Punkkanal oder ein anderer Kanal sein kann_o Die Folge wird etwa jede 10 see wiederholt. In den Rechner werden auch eingespeist die Orte der Hauptradar- und Antwortstationen sowie die Gezeitenhöhe über einen Eingang I, da die Geometrie dreidimensional ist.

Der Vorteil einer Radar- plus Antwortstation-Vorrichtung ist der, daß zu einem beliebigen Zeitpunkt eine Hauptradarstation nur auf die gewünschte Antwortstation anspricht. Da die Antwort der einen Antwortstation au" einer Frequenz übermittelt wird, die von der der anderen Antwortstation ujd von der der Hauptstation selbst verschieden ist, kann weder eine Verwechslung zwischen den Antwortstationen auftreten, noch können normale Radarechos erfaßt werden,, Deshalb körnen Weitwinkel-A-ritennen (sogar Allrichtungs-Antennen) benutzt werdenj es sind Also keine sich bewegende Teile erforderlich, was den Aufbau einer einfachen und damit billigen Vorrichtung gestattet»

Figo h zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Antwortstationen, die sehr einfach sind. Die Antwortstation T1 besteht aus einem Radarempfänger RR1, der auf die Frequenz f„ abgestimmt und an einen Radarsender RT1 gekoppelt ist, der auf die Frequenz f₁ abgestimmt · istc Die Antwortetation T2 besteht aus einem Radarempfän- · ger RR2, der auf die Frequenz f„ abgestimmt und an einen

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Piadarsender RT2 gekoppelt ist, der auf die Frequenz f₀

abgestimmt ist. Das Senden von der einen oder anderen

Hauptradarstation bewirkt, daß beide Antwortstationen T1

und T2 antworten, und zwar mit ihrer Eigenfrequenz f

bzw, f_?.

Fig. 5 zeigt das Blockschaltbild der Hauptradarstationen, bestehend jeweils aus einem Sender, einem Empfänger und logischen oder Verknüpfungsschaltungen, die das Ψ Zeitintervall zwischen Senden und Empfang messen und die Antwort über das Datenkabel in den Rechner eingeben.

Die Hauptradarstation kann entweder von Hand oder über den Rechner C, wie oben unter Berücksichtigung von Fig. 3 beschrieben, gesteuert werden. Ein erster Handeingang 1 schaltet die Steuerung auf den Rechner um» Ein zweiter Handeingang 3 veranlaßt die Hauptradarstation, die Entfernung zur Antwortstation T1 kontinuierlich zu messen. Ein dritter Handeingang 5 bewirkt, daß. die Hauptradarstation die Entfernung zur zweiten Antwortstation T2 kontinuierlich mißt. Ein Eingang 7 vom Rechner C wird verwendet, um anzuzeigen, daß die Radarstation die Entfernung zur Antwortstation T1 messen muß. Ein Eingang 9 vom Rechner C wird verwendet, um anzuzeigen, daß die Radarstation die Entfernung zur Antwortstation T2 messen muß. Der Eingang 7 ist an ein UND-Glied 11 angeschlossen, das durch den Handeingang 1 aufgesteuert wird, wenn der Handeingang betätigt wird. Der Eingang 9 ist an ein UND-Glied 13 angeschlossen, das durch Betätigen des Handeingangs 1 aufgesteuert wird. Sowohl der Ausgang des UND-Glieds 11 als auch der Ausgang des Handeingangs 3 sind an einen ersten Überlagerungsoszillator 15 angeschlossen. Das Ausgangssi-

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gnal des UND-Glieds 13 und das Ausgangssignal des Handeingangs 5 schalten einen zweiten Überlagerungsoszillator ein. Der Ausgang des UND-Glieds 11 und des UND-Glieds sind an ein ODER-Glied 19 angeschlossen, dessen Ausgang zusammen mit den Ausgängen der Handeingänge 3 "und 5 mit einem zweiten ODER-Glied 21 verbunden ist_o Der Ausgang des ODER-Glieds 21 dient zum Einschalten eines 1-kHz-Pulsfrequenz-Generators 23» der einen Radarsender 25 erregt und einen 256-Zustände-(d. h. 8-Stufen)-Zähler 27 in Betrieb setzt»

Ein 60-MHz-Taktimpulsgenerator 29 ist an einen 18-Bit-Zähler 31 über ein Hauptzeitgatter 33 angeschlossen, das in Wirklichkeit eine bistabile Schaltung ist und durch den Sender 26 geöffnet wird«

Das Hauptzeitgatter 33 wird in folgender Weise geschlossen. Der augenblicklich eingeschaltete der beiden Überlagerungsoszillatoren 15 und 17 ist an den Radarempfänger 35 angeschlossen. Eine Verknüpfungsschaltung 37 dient zum Erfassen ,des Auftretens oder Zählens eines Empfängerimpulses. Wenn ein Empfangerimpuls vorhanden ist, sperrt die Verknüpfungsschaltung 37 das Hauptzeitgatter 33· Wenn andererseits kein Impuls empfangen wird, wird die ganze Vorrichtung nach einer Zeit zurückgesetzt, die einer Entfernung entspricht, die größer als die maximal erwartete ist, und zwar durch die Verknüpfungsschaltung 37, die das Hauptzeitgatter 33 sperrt und die Zähler 27 und 31 auf Null setzt. Ein zweites Ausgangssignal vom ODER-Glied 19 führt dieselbe Funktion zu Beginn jedes Entfernungsmeßzyklus aus.

Ein Satz von Anzeigeröhren 39 in der Hauptradarstation

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wird benutzt, um die gemessene Entfernung anzuzeigen, ins besondere für manuelle Eingabe» Für die automatische Über tragung von Radardaten zum Rechner werden drei Ausgangssi gnale verwendet. Die Bestätigung dafür, welche Entfernung augenblicklich gemessen wird, wird über Ausgänge k3 und k abgegeben, die vom Glied 11 bzw, 13 versorgt werden. Das
Ausgangssignal des Zählers 27 wird in den Rechner C einge speist, um diesem mitzuteilen, daß eine Entfernung· gemessen wird. Der Istwert der gemessenen Entfernung ist der
fc vom Zähler 31 angezeigte Wert, und dieser Wert wird ebenfalls in den Rechner eingegeben.

Der Betrieb läuft folgendermaßen ab:

Die Hauptradarstation arbeitet normalerweise bei betätigtem Handeingang 1, so daß sie durch den Rechner C gesteuert wird. Wenn der Rechner C eine zu messende Entfernung abruft, wird der entsprechende Überlagerungsoszillator 15 bzw. 17 eingeschaltet, so daß der Empfänger 35 Signale von der gewünschten Antwortstation T1 bzw. T2 empfangen kann. Der Sender 25 wird eingeschaltet und das
Hauptzeitgatter 33 geöffnet, so daß die schnellen Taktimr pulse vom Taktimpulsgenerator 29 zum 18-Bit-Zähler laufen

können. Das Gatter 33 wird durch den Empfängerimpuls geschlossen, so daß die Anzahl der im Zähler 31 gespeichorten Impulse proportional der Entfernung ist. Die Entfernung; wird 256mal in Abständen von 1 msec gemessen, wonach der 25^-Zähler 27 den Sender 25 abschaltet und dem Rechner C meldet, daß die Entfernung gemessen ist. Wenn der
Rechner C den Entfernungsmeßwert empfangen hat, gibt er
ein Signal ab, das beide Zähler 27 vlxiü 31 rücksetzt und
den Überlagerungsoszillator 15 bzAV„ 17 ausschaltet. Die

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Hauptradarstation kann dann erforderlichenfalls eine andere Entfernung messen«

Das 60-MHz-Taktinipuls-Zählsystem mißt die Entfernung mit einem grundsätzlichen Stufenzähler von 2_sk in für eine einzige Messung· Dtirch 25^faches Messen der "Entfernung und Bestimmen eines Mittelwerts ist jedoch der Stufenfehler um V256¹ oder das lofache atif 15O mm verringert. Das ergibt sich aus dem Umstand, daß der Taktimpulsgenerator 29 statistisch zufällig vom Pulsgenerator 23 betrieben wird.

Wenn die ausgewählte Antwortstation sich außerhalb der Reichweite der Hauptradarstation befindet, so daß kein Rücklaufimpuls empfangen wird, wird die Vorrichtung nach einer sehr großen Entfernung entsprechender Zeit durch die Verkntlpfungsschaltung 37 zurückgesetzt.

Die Sender in den Hauptradarstationen und Antwortstationen sind identisch (abgesehen von ihrer Abstimmung auf verschiedene Frequenzen), ebenso die Empfänger bis auf den Unterschied, dai3 die Hauptradarstationen zwei Überlagerungsoszillatoren haben. Die Stationen können also unter Verwendung von üblichen Bausteinen aufgebaut werden, wobeinur eine Abstammung auf geeignete Frequenzen vorgenommen werden muß.

Die Handeingänge 3 und 5 dienen dazu, eine Hauptradarstation und zwei AntwortStationen unabhängig vom Rechner zu benutzen, um eine einzelne Entfernung zu tnessen» Der geeignete Überlagerungsoszillator 15 bzw« 17 wird eingeschaltet, und die Anzeigeröhren 39 werden so erregt, daß . sie die gemessene Entfernung am Ende jeder 256 Zählstäii-le d(iK 'Zählers 2"/

SAD OWGiNAL 109826/1506 ^L

- Ik -

Die oben anhand von Fig. 5 beschriebene Vorrichtung ermöglicht eine Interpolation zwischen Entf eximn^sschx'itteti durch statistisch zufälligen Betrieb eines schnellen Taktimpulsgenerators hinsichtlich der Pulsfrequenz. Eine wahlweise Interpolation beruht auf eintim systematischen Abtasten von Entfernungszählständen und wird jetzt anhand von Fig. ö beschrieben werden:

Fig. 6 zeigt das Blockschaltbild eines Teils einer

ψ abgewandelten Hauptradarstation. Ein Entfernungsoszillator

51 hat eine Frequenz von 37»5 MHz, und sein Ausgangssignal wird in eine Kette von drei 90 -Phasenschiebern 53» 55 und 57 nacheinander über einen voreingestellten Phasenschieber 59 eingespeist, der eine Phasenänderung von etwa 45° einführt.

Das Ausgangssignal des Entfernungsoszillators 51 wird auch in einen Zähler 61 eingespeist, ,der die Frequenz durch 2 , d. h. 32 768, teilt« Das Ausgangssignal des Zählers 61 ist ein Pulesignal mit einer Pulsfrequenz von etwa 1 kHz und dient zum Triggern des (nicht in Figo 6 gezeigten) Senders, Das Ausgangssignal des Zählers 61 wird auch einem zweistufigen Zähler 63 über eine Verzögerungseinrichtung 65 zugeführt, die das Signal um »ine Zeit T verzögert. Das Ausgangssignal des zweistufigen Zählers 6l wird einem Leitungstrenner 67 zugeführt, der vier Ausgänge hat, die nacheinander durch aufeinanderfolgende Ausgangsimpulse vom Zähler 61 erregt werden» Diese vier Ausgänge sind an vier getrennte UND-Glieder 69, 71» 72 und 73 angeschlossen. Diο Atisgänge der Phasenschieber 59 j 53» 55 und 57 sind an die getrennten UND-Glieder 60, /1, 7'2 bzxv'. 73 angeschlossen. Die Ausgangssignale der vier Ui;l.)-(rlie-

BAD ORIGtNAL

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der 69, 71f 72 und 73 werden in die Eingänge eines einzigen ODER-Glieds 75 eingespeist, dessen Ausgangssignal dem Eingangsgatter eines Entfernungszählers wie des Zählers 31 in Fig. 5 über eine Impulsquadrierschaltung 77 zugeführt wird.

Das eben beschriebene Ausführungsbeispiel arbeitet wie folgt: Durch die Kette der Phasenschieber 59» 53t 53 und 57 werden vier Versionen des Ausgangssignals des Entfernungsoszillators 51 den vier UND-Gliedern 69, 71, 72 bzw, 73 zugeführt. Diese vier Versionen unterscheiden sich voneinander in der Phase, d, Ii. sie sind um h^> , 135 » 225 bzw, 315 gegen das Ausgangssignal des Entfernungsoszillators 51 verschoben. Diese vier Versionen werden ihrerseits (durch ein noch zu beschreibendes Verfahren) in den Impulsquadrierer 37 über das ODER-Glied 75 eingespeist. Das quadrierte Ausgangssignal vom Impulsquadrierer 77 wird den Eingangsgattern eines Entfernungszählers zugeführt, der ähnlich dem Entfernungszähler 31 in Fig· 5 aufgebaut ist.

Dadurch werden die Radarentfernungen ihrerseits durch Zählen von vier verschiedenen Versionen des Ausgangssignals des Entfernungsoszillators 51 gemessen. Die Summe der vier Entfernunßsmeßwerte kompensiert daher teilweise den Fehler, der durch die endliche Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Perioden des Entfernungsoszillator-s verursacht wird. Anders ausgedrückt, ein Viertel der Summe der vier Entfernungsmeßwerte gibt die Radareutfernung mit einer Genauigkeit an, die viermal so groß wie die einzelnen Entfernungsmeßwerte ist, d. h. + t/8 einer Entfernungsstufe.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Sender so ge-

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steuert, daß er einen Seiideinipuls zu einem Zeitpunkt abgibt, der genau in bezug auf den Entfernungsoszillator· 51 gesteuert ist, nämlich alle 32 768 Perioden des Entfernuiiicsoszillators 51· Der beste Zeitpunkt zum Wechseln von einer Zählphase zur nächsten ist daher unmittelbar nach einer Periode, die der maximalen erwarteten Entfernung entspricht. Das wird durch die Verzögerungseinrichtung 05 vorgenommen, die eine Verzögerungszeit T hat, die größer als die maximal erwartete Entfernung, jedoch kleiner als t die Sendepulsperiode ist. Wahlweise kann ein geeignetes

zeitlich gesteuertes Signal vom Zähler 61 abgeleitet werden. Auf diese Weise erreicht ein Impuls den zweistufigen Zähler 63, bevor ein Sendertriggerimpuls in den Sender eingespeist wird, um ihn zur Abgabe eines neuen Sendeimpulses zu veranlassen. Dalier werden die vier Ausgänge vom Leitungstrenner 67 zu aufeinanderfolgenden Zeiten erregt und umgeschaltet, bevor der Sender einen Sendeimpuls abgibt.

Zum leichteren Verständnis sind im oben anhand von Fig. 6 beschriebenen Ausführungsbeispiel vier Versionen des Entfernungsoszillators 51 für die Interpolation vorge-P sehen. In der Praxis sollte man jedoch eine größere Anzahl

benutzen, zum Beispiel acht.

Wenn die Mitteilung durch eine Sonderzweckeinrichtung auf einem kontinuierlich verfolgten Ziel wie beim Schiffsanlegen durchgeführt werden muß, stört eine fehlende Antwort den Zählerstand, da der Zähler 31 in Fig, 5 über den Zeitpunkt hinaus abläuft, zu dem er hätte angehalten werden sollen. Eine Möglichkeit zur Vermeidung eines derartigen Fehlbetriebs besteht darin, den Zähler 31 mit dem etnp-

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fangenen Signal zu starten und ihn mit einem Impuls, entsprechend der maximalen Entfernung, anzuhalten, der vom Ejitfernungsoszillator durch den gesendeten Radarinipuls gewonnen wirdc Der Zähler 31 wird auf die m-fache maximale Entfernung am Ende jedes Zyklus von m Entfernungsabtastungen rückgesetzt, und der Oszillator 23 (Fig. 5) bzw. 51 (Figo 6) wird verwendet, um Eins vom Gesamtzählerstand für jede i-^R-Periode zu subtrahieren.

Bei der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Impulsradar-Entfernungs-Meßvorrichtung werden die Hauptradarstationen so gesteuert, daß sie Impulse an beide Antwortstationen abgeben, aber Impulse von einer ausgewählten der beiden Antwortstationen empfangen. Eine Abwandlung- dieser Vorrichtung, die in mancher Hinsicht als besser zu bezeichnen ist, benutzt die selektive Ansteuerung oder Adressierung der gewünschten Antwortstation durch Senderimpulscodierungo Zum Beispiel kann eine Hauptradarstation so aufgebaut sein, daß sie ein aus zwei Impulsen bestehendes Ausgangssignal hat, wobei die Zeitdifferenz zwischen den beiden Impulsen für die beiden Antwortstationen verschieden ist. Die einzelnen Antworetstationen werden so gesteuert, daß sie nur auf ein Paar von Impulsen ansprechen, die einen richtigen Zeitabstand haben. Das erlaubt nicht nur eine Unterscheidung der Abfragesignale, sondern bietet auch einen gewissen Schutz vor Interferenzen, so daß die Antwortstationen nicht durch die Interferenzsignale getriggert werden. Aus dem gleichen Grund kann es wünschenswert sein, die Antwortstationen-Antworten zu codieren.

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Claims (2)

Patentansprüche

1. Vorrichtung·;, insbesondere zur Radarunterstutzung von Schiffen beim Anlegen, gekennzeichnet durch eine erste und eine zweite Hauptradarsfcation (MI, H2) auf einem ersten Objekt (j) in Zusammenarbeit mit einer ersten und einer zweiten Radarantwortstation (T1, T2) auf einem zweiten Objekt (s), zwischen dem und dem ersten ™ Objekt eine Relativbewegung möglich ist» wobei die Vorrichtung eine Messung der gegenseitigen Entfernung und der Richtung zwischen dem ersten und dem zweiten Objekt vornehmen kann durch Messung a) der Entfernung zwisehen der ersten Hauptradarstation und der ersten Radarantwortstation, b) der Entfernung zwischen der ersten Hauptradarstation und der zweiten Radarantwortstation, c) der Entfernung zwischen der zweiten Hauptradarstation und der ersten Radarantwortstation und d) der Entfernung zwischen der zweiten Hauptradarstation und der zweiten Radarantwortstation.

ψ 2. Vorrichtung, insbesondere zur Radarunterstützung

von Schiffen beim Anlegen, gekennzeichnet durch eine erste und eine zweite Radarantwortstation auf einem ersten Objekt in Zusammenarbeit mit einer ersten und einer zweiten Hauptradarstation auf einem zweiten Objekt, zwischen dem und dem ersten Objekt eine Relativbewegung möglich ist, wobei die Vorrichtung eine Messiing der gegenseitigen Entfernung und der Richtung zwischen dem ersten und dem zweiten Objekt vornehmenkann durch Messung a) der Entfernung zwischen der ersten Hauptrariarstatiori und der ersten Radarantwore ts tation, b) der. Fntfer-

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nung zwischen der ersten Hauptradarstation und der zweiton Radarantwortstation, c) der Entfernung zwischen der zweiten Hauptradarstation und der ersten Radarantwortstation und d) der Entfernung¹ zwischen der zweiten Hauptradarstation und der zweiten Radarantwortstation.

3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Hauptradarstation aufweisen einen Generator (29) zur Erzeugung einer Folge von zeitlich regelmäßigen Impulsen, einen Generator für die Erzeugung eines Satzes von ersten Impulsen, die jeweils zeitlich relativ zu einem Radarseiideimpuls so gelegen sind, daß ein festes Intervall zwischen ihnen und dem Radar sendeiippuls besteht, und deren zeitliche Steiierung statistisch zufällig im Vergleich zur Impulsfolge ist, einen Generator zur Erzeugung eines Satzes von zweiten Impulsen, die jeweils gleichzeitig mit einem Radarempfangsimpuls auftreten, so daß definiert werden eine Zwisehenimpulsperiode erster Art als diejenige Periode, die mit einem ersten Impuls beginnt und mit dem näclis tauf tretenden zweiten Impuls endet, und eine Zwischenimpulsperiode zweiter Art als diejenige Periode, die mit einem zweiten Impuls beginnt und mit dem nächstauftretenden ersten Impuls endet, einen Zähler (3"Ot eine Einrichtung, die das Einspeisen der Impulsfolge in den Zähler für die Dauer mehrerer Zwischenimpulsperioden derselben oder verschiedener Art erlaubt, und eine Einrichtung zur Gewinnung aus dem Zähler des Zählerstands, dividiert durch die Zahl der Zwischenimpulsperioden, während deren Dauer die Impulsfolge in den Zähler eingespeist wurde (Fig. 5)·

k, Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge-

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kennzeichnet, daß die erste und die zweite Hauptradarstation aufweisen einen Impulsradarsender, einen Generator zur Ex-zeugung eines Zeitsteuersignals, eine Einrichtung' zur Steuerung des Impulsradarsenders, um einen Impuls zu einem Zeitpunkt auszustrahlen, der durch das Zeitsteuersignal gesteuert ist, einen Generator zur Erzeugung eines Satzes von ersten Impulsen, die jeweils so relativ zeitlich zu einem Radarsendeimpuls gesteuert sind, daß ein festes Intervall zwischen ihnen und dem Radarsendeimpuls

™ existiert, einen Generator zur Erzeugung eines Satzes von

zweiten Impulsen, die jeweils gleichzeitig mit einem Radarempfangsimpuls auftreten, so daß definiert werden eine Zwischenimpulsperiode erster Art als diejenige Periode, die mit einem ersten Impuls beginnt und mit dem nächstauftretenden zweiten Impuls endet, und eine Zwischeriimpulsperiode zweiter Art als diejenige Periode, die mit einem zweiten Impuls beginnt und mit dem nächstauftretenden ersten Impuls endet, einen Zähler, einen Generator (51, 59» 53» 55» 57) zur Erzeugung mehrerer Folgen von Impulsen, die die gleiche Frequenz, jedoch vefschiedene Phasenlagen zueinander haben, wobei die verschiedenen Phasen gleichmäßig zwischen 0 und

2 JF verteilt und die mehreren Impulsfolgen genau relativ zum Zeitsteuersignal zeitlich gesteuert sind, eine Einrichtungj die das Einspeisen der Impulsfolgen in den Zähler für eine Dauer von mehreren Impulsperioden derselben oder verschiedener Art erlaubt, und eine Einrichtung zur Gewinnung aus dem Zähler des Zählerstands, dividiert durch die Zahl der Zwischenimpulsperioden, während deren Dauer die Impulsfolge in den Zähler eingespeist wurde (Flg. 6).

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

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dadurch gekennzeichnet, daß die erste (Ml) und die zweite Ilauptradarstation (M2) aufweisen eine Einrichtung zum Empfang von Radarantwortsignalen von der ersten Radarantwortstation (Ti) unter Ausschluß der zweiten Radarantwortstation (T2) und eine Einrichtung zum Empfang von Radarantwortsignalen von der zweiten Radarantwortstation unter Ausschluß der ersten Radarantwortstation.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die erste Radarantwortstation (TI) auf einer anderen Frequenz (f..) als die zweite Radarantwortstation (Τ2) antwortet, daß die Einrichtung zum Empfang von Radarantwortsignalen von der ersten Radarantwortstation unter Ausschluß der zweiten Radarantwortstation aufweist einen Überlagerungsoszillator (15) mit einer solchen Frequenz, daß die Hauptradarstation nur Signale von der ersten Radarantwortstation unter Ausschluß der zweiten Radarantwortstation empfangen kann, und daß die Einrichtung zum Empfang von Radarantwortsignalen von der zweiten Radarantwortstation (Τ2) unter Ausschluß der ersten Radarantwortstation aufweist einen Überlagerungsoszillator (1?) mit einer solchen Frequenz, daß die Hauptradarstation nur Signale von der zweiten Radarantwortstation unter Ausschluß der ersten Radarantwortstation empfangen kann.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die erste Radarantwortstation (TI) auf codierte Abfrageradarsignale mit einem ersten Code und die zweite Hadarantwortstation auf codierte Abfrageradarsignale mit einem zweiten Co<ie antwortet, daß die Einrichtung zum Emp-. fang von Radarantwortsignalen von der ersten Radnrantwort-

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station unter Ausschluß der zweiten iiadarantworts tation eine Einrichtung hat, die die abfragende Hauptradarstation so steuert, daß sie ein codiertes Radarsignal mit dem ersten Code aussendet, und daß die Einrichtung- zum Empfang von Radarantwortsignalen von der zweiten Radarantwortstation unter Ausschluß der ersten Radarantwortstation eine Einrichtung hat, die die abfragende TIauptradarstation so steuert, daß sie ein codiertes Radarsignal mit dem zweiten Code aussendet,

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Rechner (c), der die erste (Ml) und die zweite Hauptradarstation (MS) so steuern kann, daß sie die Entfernungen gemäß a), b), c) und d) messen, und der die gegenseitige Entfernung der beiden Objekte (j, S) und die Richtung zwischen ihnen berechnet.

S). Schiff mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1,3-8.

10. Schiff mit einer Vorrichtung nach Anspruch 2.

11. Schiff nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch einen Rundfunkempfänger, der mit einem Rundfunksender auf dem zweiten Objekt für den Empfang der Entfernungsdatea auf dem Schiff zusammenarbeitet.

12. Schiff nach einem der Ansprüche 9 - 11, gekennzeichnet durch ein Sichtgerät, das die Entfernung und die Richtung des Schiffs relativ zu irgendeinem anderen Objekt anzeigte

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13· Verfallen ?ur Steuerung des Anlegens von Schiffen, dadurch gekennzeichnet, daß die jCn tfornungen zwischen einer ersten Hauptradarstation und jeder von zwei Radarantwortstationen sowie die Entfernungen zwi srliPii einer zweiten ITauptradar station und jeder der beiden Radarantwortstationen gemessen werden, daß die erste und zweite Hauptradarstation au bekannten Orten· auf dem anzulegenden Schiff und die beiden Radarantwortstatioiieii an bekannten Orten relativ y,u dem gewünschten Anlegeplatz angeordnet werden.

1k» Verfahren zur Steuerung des Anlegens von Schiffen, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung (R1 , R2) zwischen einer ersten Hauptradarstation (Ml) und jeder von zwei Radarantwortstationen (TI , 2) sowie die Iüiitf ermm-en (R')f Rh) zwischen einer zweiten Hauptradarstationen (&2) und jeder der beiden Radarantwortstatiouen gemessen werden, daß die erste und zweite Hauptradarstation an bekannten Orten relativ zum gewünschten Anlegeplatz (j) und die beiden Radarantwortstationen an bekannten Orten auf dem anzulegenden Schiff (s) angeordnet werden (Fig. 1) ₀

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