DE2056970C - Sekundarradarsystem zur Steuerung des Anlegens von Schiffen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Sekundärradarsystem mit Abfragestationen und Antwortstationen zur Steuerung des Anlegens von Schiffen an einer Anlegestelle.

Durch die deutsche Auslegeschrift 1 255 156 ist ein Sekundärradarsysterr *nit einer auf einem Schiff, also auf einem Fahrzeug, angebrachten Abfragestation und mit an festen Orten stehenden Nebensiationen sowie mit mindestens einer ebenfalls auf einem Fahrzeug angebrachten Zusatzstation bekannt. Sowohl die Nebenstationen als auch die Zusatzstationen sind durch die Hauptstation gesteuert. Durch bestimmte Phasenvergleiche können die Positionen der verschiedenen Fahrzeuge bzw. Schiffe, d. h. die verschiedenen Entfernungen von den Fahrzeugen zu den Nebenstationen (Antwortstationen) bestimmt werden, weil die Phasen der Signale den Laufzeiten dieser Signale entsprechen.

Die Verwendung von Radar oeim Anlegen von Schiffen, also beim Ansteuern eines Liegeplatzes, ist für sich durch die Druckschrift »Ausschuß für Funkortung: Lehrbücherei der Funkortung« (herausgegeben von L. Brandt), Band 3; The Institution of Navigation: Radar in der Seeschiffahrt (herausgegeben von F. J. W y 1 i e), Garmisch-Partenkirchen, 1955, S. 348 bis 350, bekaniu. In der zuletzt genannten Druckschrift ist auf S. 249 bis 251 ein insbesondere mit einem Feuerschiff zusammenhängendes Sekundärradarsystem beschrieben. Dabei handelt es sich um Antwortbaken, welche insbesondere die Messung des Abstandes zwischen dem Radargerät und der Antwortbake gestattet.

Wenn Schiffe anlegen, treten besondere Schwierigkeilen auf, falls die Schiffe groß sind, also wenn es sich z. B. um Supertanker handelt. Diese Schwierigkeiten sind schon seit längerem bekannt.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Sekundärradarsystem mit Abfragestationen und Antwortstationen zur Steuerung des Anlegens von Schiffen an einer Anlegestellt, z. B. an einem Kai, anzuwenden, wobei das System den Ort, die Geschwindigkeit bzw. die Beschleunigungen des Schiffes feststellt. Hierzu ist ein System erforderlich, welches den Ort, die Richtung, die Geschwindigkeit bzw. die Beschleunigung des Schiffes ständig ,-.uch dann ausreichend genau mißt, wenn sich das Schiff nur wenige hundert Meter vom Kai entfernt befindet. So kann z. B. eine Genauigkeit der Entfernungsmessungen von _:b 1,2 m in einem Umkreis von 300 m gefordert sein. Das System soll auch gestatten, den Ort, die Geschwindigkeit bzw. die Beschleunigungen des Schiffes in leicht ablesbarer Form dem Steuermann mitzuteilen, wobei auch die Möglichkeit geschaffen werden soll, daß die Messungen automatisch ohne Verwendung sich bewegender Bauteile oder ohne menschlichen Einsatz durchgeführt und verarbeitet werden.

Das Sekundärradarsystem mit Abfragestationen und Antwortstationen zur Steuerung des Anlegens von

ίο Schiffen an einer Anlegestelle ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch die Anwendung des an sich bekannten Prinzips, in jeder von zwei Abfragestationen, die an bekannten, voneinander entfernten Orten der Anlegestelle oder des Schiffes angeordnet sind, die beiden Entfernungen zu jeder von zwei Antwort-Stationen, die an bekannten, voneinander entfernten Orten des Schiffes bzw. ^;er Anlegestelle angeordnet sind, mehrmals aufeinanderfolgend zu messen, mit der Maßgabe, daß ein elektronischer Rechner vorgesehen

ao ist, welcher aus den vier gemessenen Entfernungen den kürzesten Bugabstand und den kürzesten Heckabstand von der Anlegestelle, die Projektion des r.och zurückzulegenden Weges auf die Anlegestelle und den Winkel, den die Schiffsmittellinie mit der Anlegestelle bildet, sowie die Änderungen dieser Werte pro Zeiteinheit errechnet.

Hierbei können die Abfragestationen jeweils durch eine Hauptradarstation und die Antwortstationen jeweils durch eine Radarantwortstation gebildet sein.

Im folgenden werden das Schiff bzw. die Orte der An-.legesteile, an denen die Antwortstationen oder Abfragestationen angeordnet sind, als erstes bzw. zweites Objekt bezeichnet.
Das erste und zweite Objekt könr^n ein Schiff bzw ein Kai oder sonstiges Wasserbauwerk und umgekehrt sein. Wahlweise können sie ein Frachtschiff und ein Leichter sein. Das Schiff kann ein Bildschirm- oder Sichtgerät haben, das dem Steuermann die Entfernung und die Richtung seines Schiffes zum Kai od. dgl.

angibt.

Vorzugsweise habendie Hauptradarstationen Impulsradaientfernungsmeßsysteme, wobei ein derartiges System — wie andernorts vorgeschlagen (Patentanmeldung P 20 56 926.0) — aufweist einen Generator zur Erzeugung einer Folge von zeitlich regelmäßigen Impulsen, einen Generator für die Erzeugung eines Satzes von ersten Impulsen, die jeweils seitlich 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 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 nächst auftretenden zweiten Impuls endet, und eine Zwischenimpulsperiode zweiter Art als diejenige Periode, Hie mit einem zweiten 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 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.
Wahlweise können die Huuptradarstutioncn Impuls.

ladarentfernungsmeßsysteme 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 Zeit- S steuersignal 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 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 Im- ao pulsen, die die gleiche Frequenz, jedoch verschiedene Phasenlagen zueinander haben, wobei die verschiedenen Phasen gleichmäßig zwischen 0 und 2 π verteilt und die mehreren Impulsfolgen genau relativ zum Zeitsteuersignal zeitlich gesteuert sind, eine Einrichtung, die das Einspeisen der Impulsfolgen in den Zähler für die Düucr mehrerer IfniHilsnerioden 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.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

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

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

F i g. 3 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Anlegesteuervorrichtung;

F i g. 4 das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Radarantwortstationen;

F i g. 5 das Blockschaltbild einer Hauptradarstation und

F i g. 6 das Blockschaltbild eines Teils eines abgewandelten Ausführungsbeispiels der Hauptradarstation.

Das Sensorsystem bestimmt allein den Ort des Schiffes während vieler Zeitintervalle beim Schiffsanlegcn. Aufeinanderfolgende Ortsmessungen ermöglichen, daß die Geschwindigkeit und Beschleunigung in allen drei Freiheitsgraden berechnet werden können, und die verarbeitete Information wird durch ein spezielles Sichtgerät auf der Kommandobrücke angezeigt.

F i g. 1 ist die Draufsicht auf eine Schiffsanlegesteucrvorrichtung, wobei ein Kai J zwei Hauptradarstationen M\ und Ml und ein Schiff S zwei Radaranlwortstationen 7*1 und 7*2 trägt. Die Hauptradarstationen AfI und Ml sind an bekannten Orten auf dem Kai J angeordnet und an einen Rechner C angeschlossen. Ferner sind die beiden Antwortstationen 7*1 und 7*2 an bekannten Orten auf dem Schiff S montierl. Bei der Positionierung der Hauptradarstationen Mt und Ml und der Anlwnrtslationcn TX und Tl besteht beträchtliche Freiheil; wichtig ist nur, daß die Orte nach ihrer Wahl in den Rechner C eingegeben werden.

Der Schiffsort wird bestimmt durch Messung von vier Entfernungen Al, Rl, R3 und RA. Die Entfernungen Rl und Rl sind definiert als die Abstände der Aiitwortstationen TX bzw. Tl von der Hauptradarstation Ml. Die Abstände A3 und R4 sind definiert als die Entfernung der Antwortstation Tl bzw. Tl von der Hauptradarstation Ml.

Die Hauptradarstationen Ml und Ml haben eine gemeinsame Sendefrequenz /₃, auf die beide Antwortstationen Tl und Tl abgestimmt sind. Die Antwort-Station Π antwortet auf einer Frequenz /, und die Antwortstation Tl auf einer anderen Frequenz /,.

Die eben beschriebene Vorrichtung arbeitet wie folgt: Der Rechner C ist so programmiert, daß er die Messungsfolge steuert, indem er seinerseits die Entfernungen Al, Rl, A3 und A4 abruft. Wenn der Rechner C z. B. die Entfernung R1 abruft, steuert er die Hauptradarstation Ml an, so daß sie die Frequenz /_t in der unten an Hand von F i g. 5 beschriebenen Weise empfangen kann. Die Hauptradarstation Mi beginnt dann Impulse auszusenden, die durch beide Antwortstationen Π und Tl empfangen werden, die auf der Frequenz Z₁ bzw. /₈ antworten. Da jedoch zu diesem Zeitpunkt die Hauptradarstation Ml nur Hie Frequenz f. prnⁿfan^ffen kann wird zu diesem Zeitpunkt die Entfernung Al berechnet. Die Entfernungen Rl, R3 und A4 werden in ähnlicher Weise berechnet.

Auf diese Weise werden die vier Entfernungen Λ1, Rl, A3 und RA in den Rechner C eingegeben, der auch die trigonometrischen Berechnungen vornimmt, um den Ist-Schiffsort 5-4 relativ zum Soll-Schiffsort SR (vgl. F i g. 2) anzugeben. Die Bug- und Heckentfernung RB bzw. 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, 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 vorhandenen 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.

F i g. 1 zeigt die Hauptradarstationen Ml und MZ und den Rechner C auf dem Kai J angeordnet, so daß ein Funkdatenkanal 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 Antwortstationen ist ziemlich symmetrisch, so daß die Hauptradarstationen Ml und Ml und dei Rechner C vorteilhafterweise sich auf dem Schiff S befinden können, während die Antwortstationen TX und Tl auf dem Kai J angeordnet sind. Wenn die Hauptradarstationen MX und Ml und der Rechner C sich auf dem Schiff 5 befinden, ist nur ein Kabel nötig, um den Rechner C an das Sichtgerät auf der Brücke B anzi-schlicßen. In manchen Fällen kann es nötig sein, mehr als zwei Hauptradarstationen und/

056 970

- 7 8

oder mehr als zwei Antwortstationen auf dem Schiff vom Rechner C wird verwendet, um anzuzeigen, daC

oder an der Küste zu haben, und zwar auf Grund von die Radarstation die Entfernung zur Antwortstatior

Abdeck- oder Verschleierungscffekten oder anderen Tl messen muß. Der Eingang 7 ist an ein UND-Glied

Jründen. 11 angeschlossen, das durch den Handeingang 1 auf-

F i g. 3 zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungs- 5 gesteuert wird, wenn der Handeingang 1 betätigt wird beispiels der Anlegesteuervorrichtung. Die Vorrich- Der Eingang 9 ist an ein UND-Glied 13 angeschlossen tung wird durch den Rechner C gesteuert, der eine der das durch Betätigen des Handeingangs 1 aufgcsteueri Hauptradarstationen, z. B. die Station Ml ansteuert, wird. Sowohl der Ausgangdes UND-Glieds 11 alsauch damit diese eine der Entfernungen, z. B. die Ent- der Ausgang des Handeingangs 3 sind an einen erster fernung Rl, mißt. Wenn das erledigt ist, wird die Ent- 10 Überlagerungsoszillator 15 angeschlossen. Das Ausfernung Rl abgerufen, und anschließend befiehlt der gangssignal - des UND-Glieds 13 und das Ausgangs-Rechner der Hauptradarstation Ml, die Entfernungen signal des Handeingangs 5 schalten einen zweiter R3 und Ri nacheinander zu, messen. Die vier Ent- Überlagerungsoszillator 17 ein. Der Ausgang de« fernungen werden in etwa 1 Sekunde gemessen. Die UND-Glieds 11 und des UND-Glieds 13 sind an eir Berechnungen werden durchgeführt, und die ver- »5 ODER-Glied 19 angeschlossen, dessen Ausgang zuarbeitete Information wird zu einem Sichtgerät D sammen mit den Ausgängen der Handeingänge 3 und ί über einen Datenkanal DL weitergeleitet, der ein mit einem zweiten ODER-Glied 21 verbunden ist. Dei Kabel, ein Funkkanal oder ein anderer Kanal sein Ausgang des ODER-Gliedes 21 dient zum Einschalter kann. Die Folge wird etwa jede 10 Sekunden wieder- eines 1-kHz-Pulsfrequenz-Generators 23, der einer holt. In den Rechner werden auch eingespeist die Orte ac Radarsender 25 erregt und einen 256-Zustände-(d. h der Hauptradar- und Antwortstationen sowie die Ge- 8-Stufen)-ZähIer 27 in Betrieb setzt, zeitenhöhe über einen Eingang I, da die Geometrie Ein 60-MHz-Taktimpulsgenerator29 ist an einer dreidimensional ist. 18-Bit-Zähler31 über ein Hauptzeitgatter 33 ange-

Der Vorteil einer Radar- plus Antwortstation-Vor- schlossen, das in Wirklichkeit eine bistabile Schaltung richtung ist der, daß zu einem beliebigen Zeitpunkt as ist und durch den Sender 26 geöffnet wird, eine Hauptiadarstation nur auf die gewünschte Ant- Das Hauptzeitgatter 33 wird in folgender Weise ge Wortstation anspricht. Da die Antwort der einen Ant- schlossen. Der augenblicklich eingeschaltete der beider wortstation auf einer Frequenz übermittelt wird, die Überlagerungsoszillatoren 15 und 17 ist an den Radarvon der der anderen Antwortstation und von der der empfänger 35 angeschlossen. Eine Verknüpfungsschal-Hauptstation selbst verschieden ist, kann weder eine 30 tung 37 dient zum Erfassen des Auftretens oder Zäh-Verwechslung zwischen den Antwortstationen auf- lens eines Empfängerimpulses. Wenn ein Empfängertreten noch können normale Radarechos erfaßt impuls vorhanden ist, sperrt die Verknüpfungswerden. Deshalb können Weitwinkcl-Antennen (sogar schaltung 37 das Hauptzeitgatter 33. Wenn anderer-Allrichtungs-Antennen) benutzt werden; es sind also seits kein Impuls empfangen wird, wird die ganze Vorkeine sich bewegende Teile erforderlich, was den Auf- 35 richtung nach einer Zeit zurückgesetzt, die „iner Ent bau einer einfachen und damit billigen Vorrichtung fernung entspricht, die größer als die maximal erwargestattet. tete ist, und zwar durch die Verknüpfungsschaltung 37

F i g. 4 zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungs- die das Hauptzeitgatter 33 sperrt und die Zähler Ti beispiels der Antwortstation, die sehr einfach sind. Die' und 31 auf Null setzt. Ein zweites Ausgangssignal vorr

Antwortstation Tl besteht aus einem Radarempfänger 4a ODER-Glied 19 führt dieselbe Funktion zu Beginr

PR V, der auf die Frequenz /₃ abgestimmt und an einen jedes Entfernungsmeßzyklus aus.

Radarsender RTl gekoppelt ist, der auf die Fre- Ein Satz von Anzeigeröhren 39 in der Hauptradar-

quenz /, abgestimmt ist. Die Antwortstation Tl be- station wird benutzt, um die gemessene Entfernuni

steht aus einem Radarempfänger RR1, der auf die anzuzeigen, insbesondere für manuelle Eingabe. Füi

Frequenz/₃ abgestimmt und an einen Radarsender 45 die automatische Übertragung von Radardaten zum

RTlgekoppelt ist, derauf die Frequenz f₂ abgestimmt Rechner werden drei Ausgangssignale verwendet. Die

ist. Das Senden von der einen oder anderen Haupt- Bestätigung dafür, welche Entfernung augenblicklich

radarstation bewirkt, daß beide Antwortstationen Π gemessen wird, wird über Ausgänge 43 und 45 ab

und Tl antworten, und zwar mit ihrer Eigenfrequenz/, gegeben, die vom Glied 11 bzw. 13 versorgt werden

bzw. /j. So Das Ausgangssignal des Zählers 27 wird in den Rech-

F i g. 5 zeigt das Blockschaltbild der Hauptradar- ner C eingespeist, um diesem mitzuteilen, daß eint

Stationen, bestehend jeweils aus einem Sender, einem Entfernung gemessen wird. Der Istwert der gemessener

Empfänger und logischen oder Verknüpfungsschal- Entfernung ist der vom Zählei 31 angezeigte Weit, unc

tungen, die das Zeitintervall zwischen Senden und dieser Wert wild ebensfalls in den Rechner eingegeben

Empfang messen und die Antwort über das Daten- ₅₅ Der Betrieb läuft folgendermaßen ab: Die Haupt

kabel in den Rechner eingeben. radarstation arbeitet normalerweise bei betätigten

Die Hauptradarstation kann entweder von Hand Handeingang 1, so laß sie durch den Rechner C ge· oder über den Rechner C, wie oben unter Berück- steuert wird. Wenn de^r Rechner C eine zu messendt sichtigung von F i g. 3 beschrieben, gesteuert werden. Entfernung abruft, wird der entsprechende Über-Ein erster Handeingang 1 schaltet die Steuerung auf 60 lageningsoszillator 15 bzw. 17 eingeschaltet, so daC den Rechner um Ein zweiter Handeingang 3 veranlaßt der Empfänger 35 Signale von den gewünschte. Antdie Hauptradarstation, die Entfernung zur Antwort- wortsiation Tl bzw. Tl empfangen kann. Df r Senstation Tl kontinuierlich zu messen. Ein ditter Hand- der 25 wird eingeschaltet und das Hauptzei»gatter Λ? eingang 5 bewirkt, daß die Hauptradarstation die Ent- geöffnet, so daß die schnellen TaHimpuise 'om Taktfernung zur zweiten Antwortstation Tl kontinuierlich 65 impulsgenerator 29 zum 18-Bil-Zähler laufen können mißt. Ein Eingang 7 vom Rechner C wird verwendet, Das Gatter 33 wird durch den Empfängeritr.puls geum anzuzeigen, daß die Radarstation die Entfernung schlossen, so daß die Anzahl der im Zähler 3! gezur Anlwortstation Tl nassen muß. Hin Hingang 9 speicherten Impulse proportional der uniforming ist

Die Entfernung wird 256mal in Abständen von gänge sind an vier getrennte UND-Glieder 69, 71, 72 I msec gemessen, wonach der 256-Zähler 27 den und 73 angeschlossen. Die Ausgänge der Phasen-Sender 25 abschaltet und dem Rechner C meldet, daß schieber 59,53,55 und 57 sind an die getrennten UND-die Entfernung gemessen ist. Wenn der Rechnet C Glieder69,71,72bzw.73angeschlossen.Die Ausgangsden Entfernungsmeßwert empfangen hat, gibt er ein 5 signale der vier UND-Glieder 69,71,72 und 73 werden Signal ab, das beide Zähler 27 und 31 rücksetzt und in die Eingänge eines einzigen ODER-Glieds 75 einden Überlagerungsoszillator 15 bzw. 17 ausschaltet. gespeist, dessen Ausgangssignal dem Eingangsgatter Die Hauptradarstation kann dann erforderlichenfalls eines Entfernungszählers wie des Zählers 31 in F i g. 5 eine andere Entfernung messen. über einen Impulsformer 77 zugeführt wird.

Das 60-MHz-Taktimpuls-Zählsystem mißt die Ent- ίο Das eben beschriebene Ausführungsbeispiel arbeitet fernung mit einem grundsätzlichen Stufenzähler von wie folgt: Durch die Kette der Phasenschieber 59, 53, 2,4 m für eine einzige Messung. Durch 256faches ' 55 und 57 werden vier Versionen des Ausgangssignals Messen der Entfernung und Bestimmen eines Mittel- des Entfernungsoszillators 51 den vier UND-Gliedern werts ist jedoch der Stufenfehler um V256 oder das 69, 71, 72 bzw. 73 zugeführt. Diese vier Versionen 16fache auf 150 mm verringert. Das ergibt sich aus 15 unterscheiden sich voneinander in der Phase, d. h. sie dem Umstand, daß der Taktimpulsgenerator 29 sind um 45°, 135°, 225° bzw. 315° gegen das Ausgangsstatistisch zufällig vom Pulsgenerator betrieben wird. signal des Entfernungsoszillators 51 verschoben. Diese

Wenn die ausgewählte Antwortstation sich außer- vier Versionen werden ihrerseits (durch ein noch zu halb der Reichweite der Hauptradarstation befindet, beschreibendes Verfahren) in den Impulsformer 77 so daß kein Antwortimpuls empfangen wird, wird die 20 über das ODER-Glied 75 eingespeist. Das Ausgangs-Vorrichtung nach einer sehr großen Entfernung ent- signal vom Impulsformer 77 wird den Eingangsgattern sprechender Zeit durch die Verknüpfungsschaltung 37 eines Entfernungszählers zugeführt, der ähnlich dem zurückgesetzt. Entfernungszähler 31 in F i g. 5 aufgebaut ist.

Die Sender in den Hauptradarstationen und Ant- Dadurch werden die Radarentfernungen ihrerseits wortstationen sind identisch (abgesehen von ihrer Ab- «5 durch Zählen von vier verschiedenen Versionen des Stimmung auf verschiedene Frequenzen), ebenso die Ausgangssignals des Entfernungsoszillators 51 geEmpfänger bis auf den Unterschied, daß die Haupt- messen. Die Summe der vier Entfernungsmeßwerte radarstationen zwei Überlagerungsosziiiatoren haben. -kompensiert daher teilweise den Fehler, Her durch die Die Stationen können also unter Verwendung von endliche Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Perioden üblichen Bausteinen aufgebaut werden, wobei nur eine 3» des Entfernungsoszillators veiursacht wird. Anders Abstimmung auf geeignete Frequenzen vorgenommen ausgedrückt, ein Viertel der Summe der vier Entwerden muß. fernungsmeßwerte gibt die Radarentfernung mit einer

Die Handeingänge 3 und 5 dienen dazu, eine Haupt- Genauigkeit an, die viermal so groß wie die einzelnen

radarstation und zwei Antwortstationen unabhängig Entfernungsmeßwerte ist, d.h. ±V§ einer Ent-

vom Rechner zu benutzen, um eine einzelne Entfer- 35 fernungsstufe.

nung zu messen. Der geeignete Überlagerungs- Bei diesem Ausführungsbeirniel wird der Sender so Oszillator 15 bzw. 17 wird eingeschaltet, und die An- gesteuert, daß er einen Sendeimpuls zu einem Zeitpunkt zeigeröhren 39 werden so erregt, daß sie die gemessene abgibt, der genau in bezug auf den Entfernungs-Entfernung am Ende jeder 256 Zählstände des Zäh- oszillator 51 gesteuert ist, nämlich alle 32 768 Perioden lers 27 anzeigen. 40 des Entfernungsoszillators 51. Der beste Zeitpunkt

Die oben an Hand von F i g. 5 beschriebene Vor- zum Wechseln von einer Zählphase zur nächsten ist

richtung ermöglicht eine Interpolation zwischen Ent- daher unmittelbar nach einer Periode, die der maxi-

fernungsschritten durch statistisch zufälligen Betrieb malen erwarteten Entfernung entspricht. Das wird

eines schnellen Taktimpulsgencrators hinsichtlich der durch die Verzögerungseinrichtung 65 vorgenommen,

Pulsfrequenz. Eine wahlweise Interpolation beruht auf *5 die eine Verzögerungszeit 7" hat, die größer als die

einem systematischen Abtasten von Entfernungszähl- maximal erwartete Entfernung, jedoch kleiner als die

ständen und wird jetzt an Hand von F i g. 6 beschrie- Sendepulsperiode ist. Wahlweise kann ein geeignetes

ben werden: zeitlich gesteuertes Signal vom Zähler 61 abgeleitet

F i g. 6 zeigt das Blockschaltbild eines Teils einer werden. Auf diese Weise erreicht ein Impuls der

abgewandelten Hauptradarstation. Ein Entfernungs- 50 zweistufigen Zähler 63, bevor ein Sendertriggerimpul:

meßoszillator 51 hat eine Frequenz von 37,5 MHz₁ in den Sender eingespeist wird, um ihn zur Abgab«

und sein Ausgangssigr.al wird in eine Kette von drei eines neuen Sendeimpulses zu veranlassen. Dahei

90°-Phasenschiebern 53, 55 und 57 nacheinander über werden die vier Ausgänge vom Leitungstrenner 67 zi

einen voreingestellten Phasenschieber 59 eingespeist, aufeinanderfolgenden Zeiten erregt und umgeschaltet

der eine Phasenänderung von etwa 45° einführt. 55 bevor der Sender einen Sendeimpuls abgibt.

Das Ausgangssignal des Entfernungsmeßoszillators Zum leichteren Verständnis sind im oben an Ham

5) wird auch in einen Zähler 61 eingespeist, der die von F i g. 6 beschriebenen Ausführungsbeispiel vie

Frequenz durch 2", d. h. 32 768, teilt. Das Ausgangs- Versionen des Entfernungsmeßcszillators 51 für dt

signal des Zählers 61 ist ein Pulssignal mit einer Puls- Interpolation vorgesehen. In der Praxis sollte man je

frequenz von etwa 1 kHz und dient zum Triggern des 60 doch eine größere Anzahl benutzen, z. B. acht,

(nicht in F i g. 6 gezeigten) Senders. Das Ausgangs- Wenn die Mitteilung durch eine Sonderzweckeir

signal des Zählers 61 wird auch einem zweistufigen richtung auf einem kontinuierlich verfolgten Ziel wi

Zähler 63 über eine Verzögerungseinrichtung 65 zu- beim Schiffsanlegen durchgeführt werden muß, stöi

geführt, die das Signal um eine Zeit Γ verzögert. Das eine fehlende Antwort den Zählerstand, da d«

Ausgangssignal des zweistufigen Zählers 63 wird einem 63 Zähler 31 in F i g. 5 üb -.r den Zeitpunkt hinaus al

Leitungstrenner 67 zugeführt, der vier Ausgänge hat, läuft, zu dem er hätte angehalten werden sollen. Eir

die nacheinander durch aufeinanderfolgende Ausgangs- Möglichkeit zur Vermeidung eines derartigen Feh

impulse vom Zähler 61 erregt werden. Diese vier Aus- betriebs besteht darin, den Zähler 31 mit dem empfai

genen Signal zu starten und ihn mit einem Impuls, entsprechend der maximalen Entfernung, anzuhalten, der vom Entfernungsmeßoszillator durch den gesendeten Radarimpuls gewonnen wird. Der Zähler 31 wird auf die m-fache maximale Entfernung am Ende jedes Zyklus von m Entfernungsabtastungen rückgesetzt, und der Oszillator 23 (F i g. 5) bzw. 51 (F i g. 6) wird verwendet, um Eins vom Gesamtzählerstand für jede Δ Α-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 Senderimpulscodierung. 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 Antwortstationen 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Sekundärradarsystem mit Abfragestationen und Antwortstationen zur Steuerung des Anlegens von Schiffen an einer Anlegestelle, gekennzeichnet durch die Anwendung des an sich bekannten Prinzips, in jeder von zwei Abfragestationen (A/1, Ml), die an bekannten, voneinander entfernten Orten der Anlegestelle (J) oder des Schiffes angeordnet sind, die beiden Entfernungen (Al, Rl und R3, A4) zu jeder von zwei Antwortstationen (71, Tl), die an bekannten, voneinander entfernten Orten des Schiffes (S) bzw. der Anlegestelle angeordnet sind, mehrmals aufeinanderfolgend zu messen, mit der Maßgabe, daß ein eleH^ronischer Rechner (C) vorgesehen ist, welcher aus den vier gemessenen Entfernungen den kürzesten Bugabstand (RB) und de;> kürzesten blockabstand (RS) von der Anlegestelle, die Pro- ao jektion(/?A/) des noch zurückzulegenden Weges auf die Anlegestelle und den Winkel (DC), den die Schiffsmittellinie mit der Anlegestelle bildet, sowie die Änderungen dieser Werte pro Zeiteinheit errechnet. »5

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite, jeweils durch eine Hau^tradarstation gebildete Abfragestation (A/1, Λ/2), aufweif?n

einen Generator (29^V zur Erzeugung einer Folge von zeitlich regelmäßigen Ii pulsen,
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 Genrator 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 mitj einem ersten Impuls beginnt und mit dem nächstauftretenden 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 (31),

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 des Zählerstands, dividiert durch die Zahl der Zwischenimpulrperioden, während deren Dauer die Impulsfolge in den Zähler eingespeist wurde, aus dem Zähler (F i g. 5).

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite, jeweils durch eine Hauptradarstation gebildete Abfragestation aufweisen

einen Impulsradarsender,

einen Generator zur Erzeugung eines Zeitsteuersignals,

eine Einrichtung zur Steuerung des Impulsradarsenders, um einen Impuls zu einem Zeitpunkt auszustrahlen, der di.'rch 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 v/erden eine Zwischenimpulsperiode erster Art als Lejenige Periode, die mit einem ersten Impuls beginnt und mit dem nächstauftretenden 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 (51, 59, 53, 55, 57) zur Erzeugung mehrerer Folgen von Impulsen, die die gleiche Frequenz, jedoch verschiedene P^asenlagen zueinander haben, wobei die verschiedenen Phasen gleichmäßig zwischen 0 und 2 π verteilt und die mehreren Impulsfolgen genau relativ zum Zeitsteuersignal zeitlich gesteuert sind,
eine Einrichtung, die das Einspeisen der Impulsfolgen in den Zähler für eine Dauer von mehreren Impulsperioden derselben oder verschiedener Art erlaubt, und

eine Einrichtung zur Gewinnung des Zählerstands, dividiert durch die Zahl der Zwischenimpulsperioden, während deren Dauer die Impulsfolge in den Zähler eingespeist wurde, aus dem Zähler (F i g. 6).

4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, durch eine Radaranrwortstation (Ti) gebildete Antwortstation auf einer anderen Frequenz (/,) als die zweite, ebenfalls durch eine Radarantwortstation (Tl) gebildete Antwortstation antwortet, daß die erste und die zweite, durch jeweils eine Hauptradarstation gebildete Abfragestation (A/1, Ml) aufweisen eine Einrichtung zum Empfang von Radarantwortsignalen von der ersten Radarantwortstation (7*1) mit einem Überlagerungsoszillator (15) mit einer solchen Frequenz, daß die Hauptradarstation nur Signale von der ersten Radarantwortstation unter Ausschluß der zweiten Raaarantwortstation zu empfangen vermag, und eine Einrichtung zum Empfang von Radarantwortsignalen von der zweiten Radarantwortstation (Tl) mit einem Überlagerungsoszillator (17) mit einer solchen Frequenz, daß die Hauptradarstation nur Signale von der zweiten Radarantwortstation unter Ausschluß der ersten Radarantwortstation zu empfangen vermag.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, durch eine Radarantwortstation (Ti) gebildete Antwortstation auf codierte Abfragera.darsignale mit einem ersten Code und die zweite, ebenfalls durch eine Radarantwortstation (Tl) gebildete Antwortstation auf codierte Abfrageradarsignale mit einem zweiten Code antwortet, daß die erste und die zweite, jeweils durch eine Hauptradarstation gebildete Abfrageslation (M 1, Ml) aufweisen eine Einrichtung zum Empfang von Radarantwortsignalen von der ersten Radarantwortstation unter Ausschluß der zweiten Radarantwortstation mit einer Einrichtung, die die abfragende Hauptradarstation so

steuert, daß sie ein codiertes Radarsignal mit dem ersten Code aussendet, und eine Einrichtung zum Empfang von Radarantwortsignalen von der zweiten Radarantwortstation unter Ausschluß der ersten Radarantwortstation mit einer Einrichtung, die die abfragende Hauptradarstation so steuert, daß sie ein codiertes Radarsignal mit dem zweiten Code aussendet.

6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Rundfunkempfänger, der mit einem Rundfunksender für den Empfang der Entfernungsdaten auf dem Schiff zusammenarbeitet.

7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Sichtgerät, das die Entfernung und die Richtung des Schiffs relativ zu einem anderen Objekt anzeigt.