DE2910263A1 - Sonar-ziel-winkelverfolgungssystem - Google Patents

Description

Patentanwälte ■ Dtp J.—.Frig., Curt Wallach

.ς -Dipl.-Ing. Günther-Koch

Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

0263 Dipl.-ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 ■ Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 13· März 1979

Unser Zeichen: 16 539 - Pk/Ne

Sperry Rand Corporation
New York, USA

Sonar-ZIeI-WinkeIverfolgungssystem

Patentanwälte pipK-lng. Curt Wallach Dipl.-Ing. Günther Koch Dipi.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-Ing. Rainer Feldkamo

29102p3

D-8000 München 2 ■ Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89} 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 15 . MärZ 1979

Unser Zeichen: \ß 5^9 -

Sperry Rand Corporation New York, USA

Sonar-Ziel-Winkelverfolgungssystem

Die Erfindung bezieht sich auf Sonar-Ziel-Winkelverfolgungssysteme, die eine Signalkorrelation verwenden.

Wie dies gut bekannt ist, können Unterwasser-Schallquellen erfaßt und ihre Peilungen aus den relativen Ankunftszeiten des Schalls an zwei mit Abstand angeordneten gerichteten Empfängern abgeleitet werden. Die Peilung oder die Azimuthposition der Schallquellen bezogen auf eine die beiden Empfänger verbindende Linie ist einer der Paktoren, die die Ankunftszeiten der Schallsignale an den Empfängern bestimmen. Selbstverständlich hängt die relative Pellung der Schallquelle nicht nur von der Bewegung der Schallquellen, sondern auch von der Bewegung, beispielsweise der Gierbewegung eines Fahrzeuges ab, das die Schallempfänger trägt. Entsprechend ist es wichtig, daß Wirkungen, die sich aus der Gierbewegung des eigenen Schiffes ergeben, neutralisiert werden, damit der Azimuthwlnkel der Schallquellen genau und mit minimalem Aufwand bestimmt wird.

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Eine weitere erwünschte Eigenschaft eines Unterwasser-ZIeI-erkennungssystems 1st die Fähigkeit, eine entfernte Schallquelle trotz des Vorhandenseins von rauschartIgen Schallsignalen feststellen zu können, die In der Nähe der Empfänger . entstehen. Derartige rauschartige Schallsignale werden typischerweise durch Wasserturbulenzen auf Grund der Bewegung des Schiffes, auf dem die Schallempfänger angeordnet sind, durch das Wasser hervorgerufen. Eine wirksame Lösung des

beProblems der Störunterdrückung steht in der Verwendung von Signalkorrelationstechniken bei den Zlelerkennungs- und -Verfolgungsgeräten. Die Störunterdrückung wird wesentlich durch eine Langzelt-Integration der korrelierten Signale verbessert. Die LangzeltIntegration erfordert jedoch andererseits, daß eine Stabilisierung gegen schnelle Änderungen der relativen Zielpeilung beispielsweise auf Grund der Gierbewegung des eigenen Schiffes vorgesehen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sonar-Ziel-Winkelverfolgungssystem der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem es möglich ist, rauschartige Schallsignale durch die Verwendung von Signalkorrelationstechniken zu unterdrücken während sich gleichzeitig keine verschlechterten Betriebseigenschaften bei Gierbewegungen ergeben.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Sonar-Ziel-Winkelverfolgungssystem mit zwei Signalmeßfühlern, die räumlich gegeneinander versetzt sind, erfindungsgemäß dadurch geBst, daß das System mit den jeweiligen Signalmeßfühlern gekoppelte Einrichtungen zur Quantisierung der Signale an den Ausgängen der Signalmeßfühler und erste und zweite, zwei Betriebsstellungen aufweisende Umschalter aufweist, daß jeder Umschalter zwei Eingänge aufweist, die In der einen Betriebsstellung mit zwei Ausgängen verbunden sind, während in der anderen Betriebsstellung die beiden Eingänge jeweils umgekehrt mit den beiden Ausgängen gekoppelt sind, daß jedes quantislerte

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Signal einem jeweiligen Eingang des ersten Umschalters zugeführt wird, während ein Ausgang des ersten Umschalters mit einem Eingang des zweiten Umschalters verbunden ist, daß eine veränderliche Verzögerung aufweisende Verzögerungseinrichtungen zwischen dem anderen Ausgang des ersten Umschalters und dem anderen Eingang des zweiten Umschalters eingeschaltet sind, daß Einrichtungen zur Steuerung der Verzögerung der eine veränderliche Verzögerung aufweisenden Verzögerungseinrichtungen sowie der Betriebsstellungen der ersten und zweiten Umschalter vorgesehen sind, daß ein Signalkorrelator mit den Ausgängen des zweiten Umschalters verbunden ist und ein Ausgangssignal· erzeugt, das die Korrelationsfunktion der Signale an den Ausgängen des zweiten Umschalters darstellt, und daß Signalintegratoreinrichtungen vorgesehen sind, die die Ausgangssignale empfangen.

Das erfindungsgemäße System kann weiterhin Einrichtungen aufweisen, die auf die Gierbewegung des Fahrzeuges, in dem das System eingebaut ist, ansprechen und die ein Steuersignal erzeugen, auf die die Einrichtungen zur Steuerung der Verzögerung der eine veränderliche Verzögerung aufweisenden Verzögerungseinrichtungen ansprechen.

Das erfindungsgemäße System ermöglicht eine Gierkorrektur bei Sonar-Ziel-Winkelverfolgungssystemen unter Verwendung einer Langzeit-Signalintegration der korrelierten Signale für die Bestimmung der Peilung der Schallquelle. Auf diese Weise kann weiterhin ein über einen Peilwinkel von ;5βθ° wirksames Zielverfolgungs-Sonarsystem geschaffen werden, das rauschartige Schallsignale durch die Verwendung der Signalkorrelationstechniken unterdrückt, ohne daß sich eine Verschlechterung der Betriebseigenschaften auf Grund von Gierbewegungen ergibt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zwei phasengesteuerte Hydrophon- oder Unterwassermikrophon-

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Anordnungen verwendet, die in einem festen Abstand voneinander entlang des Kiels eines Schiffes angeordnet sind. Die Wandlerelemente jeder Anordnung werden phasengesteuert und so kombiniert, daß Paare von sich überlappenden Strahlen erzeugt werden, wobei jedes Paar von Strahlen entlang einem jeweiligen Azimuthwinkel gegenüber der die beiden Anordnungen verbindenden Linie ausgerichtet ist. Die von einem ausgewählten Paar von Strahlen der phasengesteuerten Anordnungen empfangenen Signale werden quantisiert und abgetastet bevor sie kreuzkorreliert werden, um die genaue Peilung der Signalquelle (Ziel) innerhalb der gerichteten Strahlender Anordnungen zu bestimmen. Eine Kompensationsverzögerung wird in die Signaldaten eingeführt, die von der Anordnung abgeleitet werden, die den kürzeren Ausbreitungsweg zur Unterwasser-Schallquelle aufweist. Die eingeführte Verzögerung ist derart, daß Signale von einem Ziel an der Überkreuzungsachse der Strahlen in zeitliche Koinzidenz an den Eingängen.des Signalkorrelators gebracht werden. Die Verzögerungseinrichtung kann eine schnelle Änderung der Größe der Verzögerung entsprechend der Größe der Gierbewegung hervorrufen, die das das System tragende Schiff ausführt.

Die quantisierten, abgetasteten und in geeigneter Weise verzögerten Signale werden in einen digitalisierten Signalkorrelator verarbeitet, um ein Korrelogramm aller Signale zu liefern, die in dem ausgewählten Paar von gerichteten Strahlen empfangen werden, die von den phasengesteuerten Anordnungen geliefert werden. Das Korrelogramm wird durch eine Vielzahl von integrierten Spannungen erzeugt, die jeweils einen jeweiligen Punkt auf dem Korrelogramm darstellen. Rauschartige Signale und alle anderen Signale, die an den beiden Empfangsanordnungen nicht korreliert sind, werden als eine Funktion der Länge der Zeit, während der die oben erwähnten Spannungen integriert werden, unterdrückt und ausgeschieden. Im allgemeinen ist mit zunehmender Integrationszelt die Unterschei-

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dungswlrkung gegenüber rauschartigen Signale größer. Eine lange Integrationszeit wird teilweise durch die Verwendung der steuerbaren Verzögerung ermöglicht, die entsprechend der Gierbewegung des Schiffes eingestellt wird. Ein weiteres wesentliches Merkmal der bevorzugten Aus führungs form hlnslcht-r Hch der Erzielung einer langen Integrationszelt besteht in der Fähigkeit des Systems, eine Schallquelle oder ein Ziel mit der gleichen Verfolgungsrichtung unabhängig von dem Wert des Zielpeilwinkels zu dem Zeitpunkt, zu dem eine Gierbewegung des eigenen Schiffes auftritt, zu verfolgen.

Die Integrierten Spannungen werden in zeitlicher Aufeinanderfolge abgetastet, um eine Darstellung oder Anzeige zu erzielen, deren Aussehen ähnlich der gut bekannten Kathodenstrahlröhrendarstellung vom A-Typ Ist, jedoch mit der Ausnahme, daß die horizontale Abmessung der Darstellung der Zielpeilung entspricht. Zusätzlich Ist eine weitere Anzeigevorrichtung vorgesehen, um eine dauernde Aufzeichnung auf einer sieh kontinuierlich bewegenden Papierrolle herzustellen, wobei die Bedienungsperson aus dieser Aufzeichnung die Ziel-Azimuthrlchtung unter Signa!-/Rauschbedlngungen bestimmen kann, die unterhalb der Erfassungsmöglichkeiten der ersten Anzeige Hegen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. la und Ib zusammen ein vereinfachtes Schaltbild einer

Aus führungs form des Sonar-Ziel-Winkelverfolgungssystems;

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Fig. 2 eine Skizze der Zielverfolgungsgeometrie

zur Erleichterung des Verständnisses der Betriebsweise des Systems nach den Figuren la und Ib.

Bei der in den Figuren la und Ib dargestellten Ausführurigsform des Sonar-Ziel-Winkelverrolgungssystems umfaßt eine vordere Hydrophon- oder Unterwassermikrophon-Anordnung 5 eine Vielzahl von einzelnen Hydrophon-Elementen 6, die in einer kreisförmigen Konfiguration angeordnet sind. In einem repräsentativen Fall werden24 Elemente in der Anordnung verwendet. Die Elemente 6 sind einzeln mit vorderen Strahlformungsnetzwerken 7 verbunden, die Signalverzö'gerungs- und Signalkombinationsschaltungen einschließen, die in üblicher Weise eine Vielzahl von gerichteten Strahlmustern, wie z.B. das Muster 8 erzeugen. Bei einem System erwies es sich als zweckmäßig, 24 feste gerichtete Strahlen zu erzeugen, wobei jeder Strahl an den nächsten angrenzt und eine Winkelerstreckung von 15° aufweist, so daß die 24 Strahlen einen Winkel von vollen 360⁰ überdecken.

Eine hintere Hydrophon-Anordnung 9 und hintere Strahlformungsnetzwerke 10 entsprechen ihrem Aufbau und ihrer Funktion der vorderen Anordnung 5 bzw. den vorderen Netzwerken 7. Die Anordnungen 5 und 9 sind vorzugsweise entlang der Längsachse (Kiel) 12 eines Schiffes angeordnet, wobei die Mittelpunkte der Anordnungen durch einen Abstand von beispielsweise ungefähr 18,5 m (60 Fuß) getrennt sind. Die Fähigkeit des Sonar-Ziel-Winkelverfolgungssystems, eine Unterscheidung zugunsten von entfernten Schallquellen unter Ausschluß von in der Nähe befindlichen Quellen von rauschartigen Signalen (Wasserturbulenz auf Grund der Schiffsbewegung) herbeizuführen, wird durch die Verwendung eines großen Abstandes zwischen den Anordnungen verbessert. Aus Gründen der Klarheit, sind von der Vielzahl von aneinander angrenzenden gerichteten Strahlen, die sich auf Grund der Anordnungen und der Strahlformungsnetz-

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werke ergeben, lediglich zwei Strahlen 8 und 11 In der Zeichnung gezeigt. Die Strahlen 8 und 11 entsprechen einander in der Hinsicht, daß jeder Strahl entlang des gleichen Winkels θ gegenüber der Längsachse 12 des Schiffes ausgerichtet ist. Es Ist verständlich, daß die übrigen (nicht gezeigten) Strahlen, die von den Anordnungen und den Strahlflormungsnetzwerken erzeugt werden, entsprechende Paare bilden, die ähnlich den Strahlpaaren 8 und 11 sind, die jedoch unter anderen jeweiligen Winkeln θ gegenüber der Achse 12 ausgerichtet sind.

Jedes Paar von entsprechenden Strahlen, wie z.B. die Strahlen 8 und 11 empfangen Signale, die von einer (nicht gezeigten) Unterwasser-Schallquelle ausgehen, die innerhalb der durch die Strahlen überdeckten Winkelerstreckung liegt. In dem Strahl 8 empfangene Signale werden über eine Leitung I^ einem Begrenzerverstärker 14 zugeführt, In dem die Signale verstärkt und begrenzt und daher binär quantlsiert werden, so daß sich eine Folge von eine feste Amplitude jedoch eine veränderliche Dauer aufweisenden Rechteckschwingungssignalen ergibt, deren Nulldurchgangspunkte den Nulldurchgangspunkten der empfangenen Signale entsprechen. Die quantisierten Signale werden einem Abtasttor 15 zugeführt, das bei jedem Auftreten der Abtastimpulse leitend gemacht wird, die von einer Taktimpulsquelle 16 geliefert werden. Die Impulswiederholfrequenz der Taktimpulse kann durch die manuelle Einstellung eines Einstellknopfes I7 verändert werden. Die dem Abtasttor I5 zugeführten quantisierten Signale werden durch die Impulse der TaktImpulsquelle 16 abgetastet, um eine Serie von binären Impulsen am Ausgang des Abtasttores I5 zu erzeugen, die in eindeutiger Weise für die quantlslerte Signalfunktion charakteristisch ist.

Die abgetasteten quantisierten Impulse von dem Abtasttor I5 an einer Leitung 60 werden einem Umschalter oder einem Wendeschalter 61 zugeführt. In Abhängigkeit von der Betrlebsstel-

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lung des Umschalters 61 werden die Impulse an der Leitung 60 entweder direkt einem Umschalter oder Wendeschalter 62 oder zu diesem Umschalter 62 Indirekt über ein Verzögerungs-Schieberegister 6j5 und eine Verzogerungsauswahlmatrlx 64 zugeführt. Das Verzögerungsschieberegister 65 wird durch ein übliches Schieberegister mit einer Anzahl von Ausgängen 65 an den jeweiligen Stufen gebildet. Die Verzögerungsauswahlmatrix 64 verbindet einen der Ausgänge 65 mit einer Leitung 66, und zwar entsprechend dem Wert der Ziffern, die durch Digitalsignale dargestellt werden, die von einem Wellenwinkelcodierer 67 abgeleitet werden. Die Matrix 64 kann eine übliche Dlodenauswahlmatrlx sein, wie sie beispielsweise in der Literaturstelle "Digital Computer Components and Circuits" von R.K. Richards, D. Van Nostrand "Corporation,. I957, Seite 57, Fig. 2-12 (b) dargestellt ist. Durch Ändern des Wertes der durch die Digitalsignale von dem Codierer 67 dargestellten Ziffer wählt die Matrix 64 eine andere Anzapfung des Schieberegisters 63 aus, so daß Im Ergebnis die Länge des Registers 63 (in Schritten des Taktimpuls-Wiederhollntervalls) und damit die Verzögerung geändert wird, um die die abgetasteten quantislerten Datensignale verzögert werden, die durch das Schieberegister hindurchlaufen. Es sei weiterhin bemerkt, daß die wirksame Verzögerung der durch das Schieberegister 65 hinduranlaufenden Signale außerdem durch Ändern der Impuls-Wiederholfrequenz der Taktimpulse der TaktImpulsquelle 16 geändert werden kann, die über eine Leitung 68 zugeführt werden. Es ist zu erkennen, daß die Signale von einer Unterwasser-Schallquelle, die sich entlang der Achse der gerichteten Strahlen 8 und 11 befindet, unterschiedliche Weglängen bis zum Erreichen der jeweiligen Anordnungen 5 und 9 durchlaufen. Der Unterschied der Weglängen ist durch die Strecke Δ dargestellt, die der Abstand zwischen dem Mittelpunkt der Anordnung 9 und der Senkrechten 21 ist, die von dem Mittelpunkt der Anordnung 5 auf die Achse des Strahls 11 gezeichnet wird. Die durch das Schieberegister 65 eingeführte Sig-

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na!verzögerung wird zeltlich gleich der Ausbreltungsverzögerung gemacht, die die empfangenen Signale beim Durchlaufen der Strecke Δ erfahren. Die erforderliche Verzögerung wird dadurch eingegeben, daß die Bedienungsperson ein Handrad 69 einstellt (das in Pig. Ib angegeben, jedoch nicht als solches gezeigt 1st) wobei dieses Handrad 69 die Welle 70 eines Wellencodlerers über ein mechanisches Differential 7I antreibt.

In dem Strahl 11 empfangene Signale werden über eine Leitung 22, einen Begrenzerverstärker 23 und ein Abtasttor 24 einem zweiten Eingang des Umschalters 61 in einer Weise zugeführt,

die
die äquivalent zu der Welse ist/|weiter oben in Verbindung mit dem Verstärker 14 und dem Abtasttor I5 beschrieben wurde. Daher werden von einer Schallquelle, die sich entlang der Richtachsen der Strahlen 8 und 11 befindet, ausgehende Signale binär quantisiert, abgetastet und dann den jeweiligen Eingängen des Umschalters 61 zugeführt. Eines der zugeführten Signale wird von dem Umschalter 61 direkt dem Umschalter 62 zugeführt, während das andere Signal von dem Umschalter 61 über das Register 63 und die Matrix 64 dem anderen Eingang des Umschalters 62 zugeführt wird. Wie dies weiter unten zu erkennen Ist, wird der Schalter 61 jedesmal dann betätigt, wenn die relative Peilung der Unterwasser-Schallquelle durch. 90° und 270⁰ hindurchläuft während der Umschalter 62 jedesmal dann betätigt wird, wenn die Relativpeilung des Ziels durch 0° oder 18O° hindurchläuft. Die Signale an den Ausgängen dss Umschalters 62 werden den Eingangsstufen 1 und 1' von Schieberegistern 20 bzw. 25 zugeführt.

Die Register 20 und 25 sind die Eingangselemente eines Polaritäts-Koinzidenz-SIgnalkorrelators, der auf die binären quantisierten und abgetasteten Eingangssignale anspricht und eine Vielzahl von Ausgangespannungen liefert, die jeweilige Punkte auf dem Korrelogramm der Signale am Ausgang des. Um- ■

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schalters 62 darstellen. Ein geeigneter Korrelator ist ausführlich in der Literaturstelle "Implementation of the Correlation Process in the Manner of a Parallel Digital Computer" von R.W. Boyeil and Charles W. Olson, IRE International Convention Record, Vol. 9, Part 9, Seite 219 -(19.61) beschrieben. Kurz gesagt, wird das Signalkorrelogramm dadurch erzeugt, daß gleichzeitige Polaritätsvergleiche zwi-. sehen jeweiligen phasenverschobenen Paaren der Signale an den Leitungen 26 und 27 durchgeführt werden und die Ergebnisse der Vergleiche integriert werden. Wenn sich beispielsweise die Schallquelle entlang der Achsen der geächteten Strahlen 8 und 11 befindet, ergibt sich ein Korrelogramm-Maximum aus dem Polaritätskoinzidenz-Vergleich eines nicht phasenverschobenen Paares von quantisierten Signalen. Wenn sich andererseits die Quellen innerhalb der Strahlen 8 und 11, jedoch gegenüber deren Achsen versetzt, angeordnet sind, ergibt sich ein Korrelogramm-Maximum durch den Polaritatskoinz id enz -Vergleich von phasenverschobenen Signalen an den Leitungen 26 und 27. Die Größe der Phasenverschiebung, die erforderlich ist, um ein Korrelogramm-Maximum zu erzielen, ist proportional zur Winkelabweichung der Unter- wasser-Schallquelle von den Richtungsachsen der Strahlen / 8 und 11. Bei der Betriebsweise der beschriebenen Ausführungsform wird eine geeignete Verzögerung in eines der abgetasteten quantisierten Signale vor der Signalkorrelation (mit Hilfe des ^andrades 69, de_s Differentials 7I, des Cod lerers 67, der Matrix 64 und des Registers 63) derart eingeführt, daß die Signale beim Erreichen der Leitungen 26 und 27 an den Eingängen des Signalkorrelators im wesentlichen die gleiche Zeitphase aufweisen. Die Anzeigen, die die Bedienungsperson bei der Bestimmung der richtigen Einstellung des Handrades 69 leiten, werden im folgenden noch näher erläutert.

Die die Register 20 und 25 bildenden Stufen sind mit Koinzidenzdetektoren 28, 29, 50, 51, 32, 33 und 34 verbunden.

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ORIGiMAL INSPECTED

-yS-

Jeder Detektor ist so angeordnet, daß er ein Ausgangssignal liefert, wenn seine beiden Eingangssignale in ihrer Polarität übereinstimmen während er im übrigen kein Ausgangssignal erzeugt. Entsprechend wird, wenn die Ausgänge der Register 20 und 25, mit denen ein bestimmter Koinzidenzdetektor verbunden ist, den gleichen Zustand aufweisen (entweder beide "l" oder beide "θ") ein Ausgangs signal von dem Koinzidenzdetektor erzeugt. Wenndie Signale zeitlich in Phase den Stufen 1 und 1' der Register 20 bzw. 25 zugeführt werden, so werden die Signale durch die jeweiligen Register mit der Taktimpulswiederholfrequenz (Taktimpulswlederholfrequenz von der Quelle 16) verschoben und erreichen gleichzeitig die Stufen 2 und 2'. Lediglich der Koinzidenzdetektor J>1 empfängt Eingangssignale von den Stufen 2 und 2^!, so daß dieser Detektor j51 der einzige ist, der ein maximales mittleres Ausgangssignal für den Fall erzeugt, daß die Signale gleichzeitig den jeweiligen Registern 20 und 25 zugeführt werden. Dieser Zustand herrscht vor, solange die Bedienungsperson dauernd die richtige Größe der Zeitverzögerung durch Einstellen des Handrades 69 einführt.

Die Zielpeilung ändert sich selbstverständlich mit der unvorhersehbaren Steuerung und Bewegung der Schallquelle, die verfolgt wird. Entsprechend kann momentan der Zustand bestehen, daß ein kleiner Fehler bei der Einstellung des Handrades vorliegt. Dies heißk daß die eingeführte Zeitverzögerung nicht genau den richtigen Wert hat damit die abgetasteten quantisierten Signale zeitlich in Phase an den jeweiligen Eingängen der Register 20 und 25 erscheinen. Für den Fall, daß eine zu kleine Zeitverzögerung eingeführt wurde, kann beispielsweise das Eingangssignal an das Register 20 gegenüber dem Eingangssignal an das Register 25 um einen Betrag voreilen, der gleich der Periode der Taktimpulse von der Taktimpulsquelle 16 ist. In dem angenommenen Fall werden die Signale durch die Stufe 1 des Registers 20 hindurch-

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-yS-

verschoben und erreichen die Stufe 2 zur gleichen Zeit wie die Signale an der Leitung 27 die Stufe 1* des Registers erreichen. Ein Taktimpuls später wird das Signal in der Stufe 2 zur Stufe 5 verschoben und das Signal In der Stufe 1' wird zur Stufe 2¹ verschoben. Der Koinzidenzdetektor 52 empfängt Eingangssignale von den Stufen 5 und 2' , so daß lediglich dieser Detektor 52 ein maximales mittleres Ausgangssignal in dem zweiten angenommenen Fall erzeugt. Kein anderer Detektor als der Detektor 52 kann ein äquivalentes (maximales) Ausgangssignal erzeugen. Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß ein maximales Ausgangssignal von dem Detektor 51 anzeigt, daß die richtige Größe der Zeitverzögerung von der Bedienungsperson eingeführt wurde, während ein maximales Ausgangssignal von dem Detektor 52 anzeigt, daß die eingeführte Verzögerung in der Richtung fehlerhaft ist,Ydaß die Signale am Eingang des Registers 20 gegenüber den Signalen am Eingang des Registers 25 um ein Taktimpuls-Wiederholfrequenzintervall voreilen. Im letzteren Fall stellt die Bedienungsperson das handrad 69 neu ein, um eine Anzapfung an dem Register 65 benachbart zu der Anzapfung auszuwählen, die vorher verwendet wurde, so daß die Signale an den Eingängen der Korrelator-Schieberegister in zeitliche Phasenübereinstimmung gebracht werden. Wenn dies erfolgt 1st, wird der Peilwinkel des verfolgten Ziels durch die Winkelstellung des Handrades dargestellt. Es ist zu erkennen, daß die Handradposition tatsächlich die rechtweisende Peilung darstellt und nicht die relative Peilung des Ziels, und zwar auf Grund des Einganges 78 von dem Schiffskompaß an das Differential 7I.

Es wird bevorzugt, daß die digitalen, von dem Codierer 67 erzeugten Darstellungen eine Gosinusverteilung aufweisen. Das heißt, es wird bevorzugt, daß der Wert der von dem Codierer gelieferten digitalen Signale sich entsprechend dem Cosinus der Winkelstellung der Welle 70 ändert und nicht in

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einer direkten linearen Beziehung hierzu. Die Rate, mit der sich die Werte der Digitalsignale bei einer vorgegebenen Winkelbewegung der Welle 70 ändern, sind bei den O°- und I80°-Posltionen der Welle 70 am kleinsten und am größten für die Einstellungen bei 90° und 270⁰. Die Bevorzugung < einer coslnusförmlgen Codlerer-SIgnalvertellung ergibt sich aus der Eigenart der Geometrie des Zlelverfolgungssystems, wie es unter Bezugnahme aus FIg. 2 zu erkennen Ist. Von einem Ziel T ausgehende Schallsignale erreichen den Mittelpunkt der Empfangsanordnung 5 vor dem Erreichen des Mittelpunktes der Empfangsanordnung 9, und zwar auf Grund des kürzeren Ausbreitungsweges bis zur Anordnung 5. Die Anordnungen sind um die Entfernung Z entlang der Achse 12 voneinander getrennt. Der Unterschied der Längen der Ausbreitungswege (der eine Zeitverzögerung zwischen den von den Anordnungen empfangenen Signalen hervorruft) 1st durch die mit tv bezeichnete Entfernung dargestellt,. worin t die Zeitverzögerung zwischen dem Eintreffen der Signale an den Anordnungen 5 und 9 darstellt während ν die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls durch das Medium darstellt. Der relative Pellwinkel des Ziels T' ist durch θ dargestellt. Bei einer Betrachtung der dargestellten geometrischen Beziehung ist zu erkennen, daß sich die folgende Beziehung ergibt:

cos θ = vt/i

Der Ausdruck zeigt, daß die Zeitverzögerung t zwischen den Zeltpunkten des Empfangs der Signale an den beiden Anordnungen cosinusförmlg auf den relativen Peilwinkel des Ziels bezogen Ist. Daher müssen die von der Bedienungsperson eingeführten Zeitverzögerungen cosinusförmig auf die Winkelposition der Welle 70 (die die Relativpeilung des Ziels darstellt) bezogen werden damit die Position des Handrades 69 genau den rechtweisenden Peilwinkel des Ziels darstellt weil dies die erwünschten Ausgangsdaten sind.

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Selbstverständlich Ist es, wenn sich der Zielpeilwinkel für eine vorgegebene Einstellung des Handrades 69 ändert, so daß die Signale am Eingang des Registers 25 gegenüber den Signalen am Eingang des Registers 20 voreilen, erforderlich, die Einstellung des Handrades 69 In einer Richtung nachzustellen, die entgegengesetzt zu der Einstellung Ist, die In dem vorher diskutierten Fall erforderlich war, bei dem die Signale am Eingang des Registers 22 gegenüber den Signalen am Eingang des Registers 25 voreilen sollten. Wenn beispielsweise das Signal an der Leitung 27 gegenüber dem Signal an der Leitung 26 um einen Betrag voreilt, der gleich einem Impulswiederholintervall der Taktimpulse von der Taktimpulsquelle 16 Ist, so werden die Signale von der Stufe l^f zur Stufe 2' zur gleichen Zeit verschoben, zu der auch die entsprechenden Signale In die Stufe 1 hineinverschoben werden. Eine Takt-Impulsperlode später werden die jeweiligen Signale In die Stufen 2 und 5^f verschoben, die mit dem Koinzidenzdetektor 50 verbunden sind. Daher liefert ausschließlich der Detektor 50 ein maximales mittleres Ausgangssignal für den Fall, daß die Signale an der Leitung 27 gegenüber den Signalen an der Leitung 26 um eine Periode voreilen, die gleich einem Takt-Impuls-Wiederholintervall ist. Aus ähnlichen Gründen Ist es zu erkennen, daß der Koinzidenzdetektor 29 ein maximales Ausgangssignal liefert, wenn die Signale an der Leitung 27 gegenüber den Signalen an der Leitung 26 um eine Zeitperlode voreilen, die gleich zwei Taktimpuls-Wiederholintervallen 1st usw.

Es werden insgesamt sieben Signalvergleiche gleichzeitig durch die Detektoren 28 und 34 durchgeführt, wenn die abgetasteten quantisierten Signale gleichzeitig durch die Register 20 und 25 mit der Taktimpuls-Wiederholfrequenz hindurchverschoben werden. Ein maximales mittleres Ausgangssignal wird lediglich von einem der Detektoren 28 bis ^4 für eine vorgegebene Zelt-/Phasen-Beziehung zwischen den Signalen an den Eingängen der Register 20 und 25 erzeugt. Es sei bemerkt,

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- VS-

daß, obwohl vier Stufen in den Schieberegistern 20 und 25 dargestellt sind, eine größere Anzahl vorgesehen sein kann, wenn eine vergrößerte Winkelauflösung der Zielposition erwünscht ist. Bei typischen gerätemäßigen Ausführungen kann die Anzahl der Stufen jedes Schieberegisters 20 und 25 bis zu 50 betragen. Die zusätzlichen (nicht gezeigten) Stufen sind durch die gestrichelten Linien zwfehen den Stufen 2 und 3 und zwischen den Stufen 2' und 3¹ angedeutet.

Die an den Ausgängen jedes der Koinzidenzdetektoren 28 bis

34 erscheinenden Impulse werden durch einzelne Signalintegratoren 35 integriert. Jeder der Integratoren 35 ist mit einem jeweiligen Koinzidenzdetektor über einen der Standardimpulsgeneratoren 36 gekoppelt. Der Zweck der Generatoren 36 besteht in einer Standardisierung oder Normierung der Ausgänge von den Koinzidenzdetektoren 28 bis 34, um Stör-Amplitudenänderungen zu beseitigen. Jeder der Integratoren

35 kann durch eine übliche Widerstands-Kapazitäts-Integrierschaltung gebildet sein, deren Ausgang über einen Folge-Abtastschalter 37 Zielpeilungs-Anzeigern 38 und 39 zugeführt wird. Es sei bemerkt, daß, obwohl die von den Integratoren 35 gelieferten Spannungen aufeinanderfolgend abgetastet werden, kein Verlust an Daten auftritt, weil die Integratoren kontinuierlich die Zielpeilungsdaten empfangen und speichern.

Bei der bevorzugten Ausführungsform sind zwei Arten von Peilanzeigern vorgesehen. Der Anzeiger 39 ist eine Kathodenstrahlröhreneinrichtung mit einer horizontalen Ablenkung, die mit der Betriebsweise des Folge-Abtastschalters 37 synchronisiert ist. Die Synchronisation wird mit Hilfe eines Impulsgenerators 42 erzielt, der ein erstes Ausgangssignal zum schrittweisen Weiterschalten des Folge-Abtastschalters 37 und ein zweites Ausgangssignal zum Triggern des horizontalen Ablenkgenerators der Kathodenstrahlröhre 39 liefert. Der Impulsgenerator 42 liefert ein Ablenktriggersignal jedesmal dann,

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wenn der Folge-Abtastschalter 37 so weitergeschaltet wird, daß der dem Koinzidenzdetektor 28 zugeordnete Integrator abgetastet wird. Wie dies weiter oben erläutert wurde, liefert der Koinzidenzdetektor 31 ein maximales Ausgangesignal für den Fall, daß die abgetasteten quantisierten Signale in zeitlicher Phase an den jeweiligen Eingängen der Schieberegister 20 und 25 erschinen, was das Ergebnis einer richtigen Einstellung des Handrades 69 darstellt.

Die integrierten Signale, die aufeinanderfolgend durch den Folge-Abtastschalter 37 abgetastet werden, werden Ablenkeinrichtungen zugeführt, die senkrecht zu den Zeitablenkeinrichtungen (Impulsgenerator 42) der Kathodenstrahlröhre 29 angeordnet sind. Eine maximale Ablenkung ergibt sich an einer Position entlang der Ablenk- oder Zeltachse, wenn der Schalter 37 den die maximale Spannung speichernden Integrator abtastet. Wenn das Handrad 69 richtig eingestellt ist, tritt die maximale Ablenkung am Mittelpunkt der Zeitablenkung auf. Die genaue Einstellung des Handrades 69 kann durch die Überlagerung von Bezugsmarkierungen auf der Kathodenstrahlspur erleichtert werden, beispielsweise durch Intensitätsmodulation des Kathodenstrahls zur Erzeugung von drei Helligkeitsverstärkungen 75, 76 und 77. Die Helligkeitsverstärkungen 75 bis 77 können vorzugsweise durch drei aufeinanderfolgende Impulse von dem Generator 42 erzeugt werden. Die Helligkeitsverstärkung 76 wird durch einem Impuls erzeugt, der zu dem Zeitpunkt auftritt, zu dem der Schalter 37 den dem Koinzidenzdetektor 31 zugeordneten Integrator abtastet. Die Helligkeitsverstärkungen 75 und 77 werden durch Impulse von dem Generator 42 erzeugt, die unmittelbar vor bzw. nach dem die Helligkeitsverstarkung J6 erzeugenden Impuls auftreten. Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß der Generator 42 vorzugsweise entsprechend gut bekannter Techniken so ausgelegt ist, daß er drei AusgangesignaIe liefert. Ein Ausgangssignal ist eine Serie von Impulsen für den Folge-Abtastschalter '37. Ein wei-

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teres Ausgangssignal erseheint jedesmal dann, wenn der Schalter JJ den dem Koinzidenzdetektor 28 zugeordneten Integrator abtastet. Der dritte Ausgang von dem Generator 42 ist eine Folge von drei Impulsen, von denen der mittlere Impuls zeitlich mit dem Impuls zusammenfällt, der bewirkt, daß der Schalter yj den integrierten Ausgang des Detektors yi abtastet. Die letzteren drei Impulse werden zur Intensitätsmodulation des Strahls der Kathodenstrahlröhre 59 zugeführt. Bei richtiger Einstellung ist die mittlere Helligkeitsverstärkung J6 über der Spitzenauslenkung des Korrelogramms überlagert, während die Helligkeitsverstärkungen 75 und 76 symmetrisch zur Spitze des Korrelogramms angeordnet sind. Die relative Peilung des Ziels wird dann durch die Winkelposition des Handrades 69 dargestellt und kann durch einen geeigneten (nicht gezeigten) Anzeiger abgelesen werden, der von dem Handrad angetrieben wird.

Es ist für den Fachmann erkennbar, daß eine Langzeitintegration der Spannungen an den Ausgängen der Koinzidenzdetektoren 28 bis j?4 die Möglichkeit der Erkennung von Zielen unter schlechten Signal-/Rausch-Bedingungen verbessert. Andererseits müßte eine relativ kurze Integrationszeit in dem Fall verwendet werden, daß die abgetasteten quantlsierten Datensignale an den Lei-

Vertungen 26 und 27 eine dauernde^Schiebung der zeitlichen Phase auf Grund der Gierbewegung des Schiffes aufweisen würden, auf dem das System angeordnet ist. Daher sind bei der dargestellten Ausführungsform Maßnahmen zur Beseitigung der Wirkung der Gierbewegung des Schiffes durch die Hinzufügung des Schiffskompaß-Eingangssignals an das Differential 7I getroffen. Die Einführung der Gierkorrektur ist vollständig kompatibel mit der Ausführungsform nach den Figuren la und Ib und wird durch diese Ausfuhrungsform erleichtert. Das Eingangssignal 78 von dem Sehiffskompaß wird mit der Einstellung des Handrades 69 kombiniert, um die Position der Welle 70 des Codierers 67 zu steuern. Daher wird die Auswahl der Anzapfung des Ver-

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zögerungsschieberegisters 63 zusammen durch die Einstellung des Handrades 69 und durch die Gierbewegung des eigenen Schiffes bestimmt. Das Ergebnis besteht darin, daß die abgetasteten quantisierten Datensignale an den Eingängen der Schieberegister 20 und 25 für einen vorgegebenen Zielpeilwinkel zeitlich in der gleichen Phasenlage zueinander festgehalten werden, und zwar unabhängig von der Gierbewegung des eigenen Schiffes, so daß die Verwendung von langen Integrationszeiten in den Integratoren 35 ermöglicht wird.

Wie dies gut bekannt ist, wird eine Signalintegration auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre als Ergebnis der Überlagerung einer Vielzahl von Anzeigen erzielt. Die Integration ist jedoch in der Hinsicht unvollständig, weil lediglich eine begrenzte Anzahl von aufeinanderfolgenden Zeitablenkungen zur sichtbaren Anzeige beiträgt. Die vollständigere Integration, die durch eine dauernde Aufzeichnung der Anzeigen erzielt würde, würde die Möglichkeit der Erkennung von Zielen unter sehr schlechten Signal-/Rauschbedingungen verbessern. Eine dauernde Aufzeichnung aller Abtastproben von dem Folge-Abtastschalter 37 wird durch ein Aufzeichnungsgerät 58 erzielt, das eine Vorratsrolle 46 und eine Aufnahmerolle 47 zum Transport von spannungsempfindlichem Papier mit einer zweckmäßigen Geschwind igkeit aufweist. Diese Geschwindigkeit ist so gewählt, daß ein Antriebsmotor 43 das-Papier mit einer relativ langsamen Geschwindigkeit transportiert, so daß Spuren, die eine Anzahl von vollständigen Abtastzyklen darstellen, überlagert werden. Die Querabtastung dös Papiers wird durch die Verwendung eines Synchronmotors 40 erzielt, der eine Trommel 44 mit einer Geschwindigkeit antreibt, die mit der Betriebsweise des Folge-Abtastschalters 37 synchronisiert ist. Die Synchronisation wird durch den Impulsgenerator 42 erzielt, der durch eine drei Spuren aufweisende Magnetscheibe gebildet sein kann, die von dem Motor 4o angetrieben wird, um die drei weiter oben beschriebenen Impulsausgangssignale zu erzeugen, von denen eines den Schal-

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ter 37 ansteuert. Die Trommel 44 trägt einen erhabenen schraubenllnienförmigen Streifen 45, der einen Kontakt mit dem Papier an lediglich einem einzigen Punkt ergibt. Der Kontaktpunkt zwischen dem erhabenen schraubenllnienförmigen Streifen 45 und dem Papier ändert sich kontinuierlich mit der Drehung der Trommel 44, so daß der Kontaktpunkt quer über das Papier synchron mit der Abtastung der Signalausgänge von dem Integrator 35 verläuft. Im einzelnen befindet sich dieser Kontaktpunkt an der Mitte des Papiers, wenn der integrierte Ausgang des Koinzidenzdetektors J>1 durch den Schalter 37 abgetastet wird. Die drei aufeinanderfolgenden Impulse von dem Generator 42 (die die Helligkeitsverstärkungen 75» 76 und 77 für die Anzeige 39 hervorrufen) werden ebenfalls einer Eingangsleitung 79 des Anzeigers 39 zugeführt. Typische Anzeigen, die der Anzeige auf dem Anzeiger 39 entsprechen, sind auf dem Papierband dargestellt.

Die von der Kathodenstrahlröhre 39 gelieferte Anzeige ergibt sich lediglich aus einer kleinen endlichen Anzahl (den zuletzt aufgetretenen) der Korrelogramme, die auf der Aufzeichnung des Anzeigers 38dargestellt werden. Bei äußerst schlechten Slgnal-/Rauschbedingungen kann eine Bedienungsperson alle auf dem Papier aufgezeichneten Korrelogramme visuell Integrieren, um den Azimuth eines Ziels zu unterscheiden, der aus der Anzeige auf der Kathodenstrahlröhre 39 nicht erkennbar ist.

Die Genauigkeit, mit der strahlversetzte Zielpeilungen bestimmt werden können hängt teilweise von der Geschwindigkeit der Schallausbreitung durch das Medium (Wasser) ab. Entsprechend muß eine Kompensation für Änderungen der Ausbreitungsgeschwindigkeit erfolgen, um die Peilgenauigkeit aufrechtzuerhalten. Ein wesentliches Merkmal der beschriebenen Ausführungsform Ist die Leichtigkeit, mit der Schall-Ausbreltungsgeschwlndigkeitsänderungen berücksichtigt werden können. Die Wassertemperatur ist ein wesentlicher Paktor bei der Bestimmung der Schallausbreltungsgeschwindlgkelt. Durch Überwachen beispiels-

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weise der Wassertemperatur kann die Bedienungsperson in einfacher Weise die Ausbreitungsgeschwindigkeit bestimmen und die wirksame elektrische Verzögerung, die durch das Verzögerungsschieberegister 65 eingeführt wird, entsprechend ändern. Das Schieberegister 6j5 führt eine Verzögerung In das passende abgetastete quantisierte Signal nicht nur unter der Steuerung des Handrades 69 sondern auch als Punktion des ImpulswlederholintervaIls der Taktimpulse ein, die von der TaktImpulsquelle 16 abgeleitet werden. Eine Änderung des Taktimpulsintervalls ändert die wirksame Verzögerung, die durch das Register 6]5 eingeführt wird. Die Leichtigkeit, mit der die Schallausbreitungsgeschwindigkeits-Korrektur eingeführt werden kann, ist eine Folge der Verwendung des digitalen Signalkorrelators In der beschriebenen Ausführungsform*

Es kann gezeigt werden, daß die Abtastrate für die empfangenen Datensignale zwischen dem Zweifachen und dem Dreifachen der Frequenz der höchsten Frequenzkomponente des Datensignals liegen sollte. Weil die Taktimpulse gleichzeitig den Abtasttoren 15 und 24 und dem Verzögerungsregister 6j5 zugeführt werden, beeinflussen Änderungen der TaktImpulsfrequenz zur Kompensation von Änderungen der Schallausbreitungsgeschwindigkeit gleichzeitig die Datensignal-Abtastraten. Die geringen Einstellungen, die von Zeit zu Zeit bei der Taktlmpulsrate zur Schallausbreltungsgesehwlndigkelts-Korrektur erforderlich sind, beeinträchtigen Jedoch nicht die Wiedergabetreue, mit der die Signale am Ausgang der Abtasttore 15 und 24 die Datensignale wiedergeben, die von den Jeweiligen Anordnungen 5 und 9 empfangen werden.

Die lange Integrationszeit, die die verbesserte Betriebsweise der beschriebenen Ausführungsform unter schlechten Signal-/ Rausch-Bedingungen ermöglicht, ist hauptsächlich durch die Verwendung von Einrichtungen zur Beseitigung der Auswirkungen der Gierbewegungen des eigenen Schiffes erzielt. Diese Auf-

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OSiGIMAL INSPECTED

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gäbe ist etwas mehr kompliziert, wenn die Gierbewegung des verfolgenden Schiffes eine Änderung der R_elativpeilung des verfolgten Ziels um eine der vier Relativpeilungs-Quadrantengrenzen hervorruft, nämlich 0°, 90°, 18O° und 270°. Wie dies in Fig. 2 gezeigt ist kehrt sich, wenn sich die relative Peilposition der Schallquelle (auf Grund einer Gierbewegung des verfolgenden Schiffes) von der Position 1 über die Position zur Position 3 ändert, die Richtung der Zeitverzö'gerungsdifferenz zwischen den Signalen, die von den vorderen und hinteren Anordnungen empfangen werden, um. An der Position ist die Entfernung d, zwischen der Quelle und der vorderen Anordnung 5 kleiner als die Entfernung d,' zwischen der Quelle und der hinteren Anordnung 9. Wenn sich das Ziel direkt auf dem Strahl des Schiffes befindet, sind die zwei Entfernungen d₂ und dg¹ natürlich einander gleich. An der Position 3 ist die Entfernung d-, zur vorderen Anordnung 5 größer als die Entfernung d ' zur hinteren Anordnung 5. Als Folge hiervon muß die Verzögerung des Schieberegisters 63 in die Signale von der vorderen Anordnung eingeführt werden, wenn die Zielpeilung in dem ersten Quadranten liegt (zwischen 0° und 90⁰) und sie muß aus diesen Signalen entfernt und in die Signale der hinteren Anordnung eingeführt werden, wenn die Zielpeilung in den nächsten Quadranten (zwischen 90⁰ und 18O°) hinüberläuft. Eine analoge Umschaltung des Verzögerungsschieberegisters 6j5 von dem einen zum anderen der abgetasteten quantlsierten Signale ist ebenfalls erforderlich, wenn die Zielpeilung die Quadrantengrenze bei 270° durchläuft. Es ist nicht erforderlich, daß das Verzögerungsschieberegister 63 umgeschaltet wird, wenn die Relativpeilungs-Quadrantengrenzen zwischen 0° und 18O° durchlaufen werden, weil sich die Richtung der Differenz zwischen den Ausbreitungspfadlängen zu diesen Zeiten nicht ändert.

Das Verzögerungsschieberegister 63 wird in den richtigen Signalpfad unter der Wirkung des Umschalters 6l eingeschaltet.

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Der Schalter 61 wird durch ein getrenntes Ausgangssignal von dem Codierer &J gesteuert, wobei dieser Ausgang jedesmal dann auftritt, wenn die Welle 70 die Relativpeilung von 90° oder 270° durchläuft. Bei einer Betriebsstellung des Umschalters 61 werden die Ausgangssignale von dem Abtasttor 15 direkt dem Umschalter 62 zugeführt, während die Ausgangssignale von dem Abtasttor 24 dem Umschalter 62 über das Verzö'gerungsschieberegister 6j zugeführt werden. Beider anderen Betriebsstellung des Schalters 6l sind die Verbindungen zwischen den Abtasttoren 15 und 24 und dem Eingang des Umschalters 62 um-· gekehrt.

Es tritt jedoch noch eine weitere durch Gierbewegungen verstärkte Wirkung jedesmal dann auf, wenn die Relativpeilung des Ziels die Quadrantengrenzen bei 0° und I8o° durchläuft. In diesen Fällen kehrt sich die Richtung der Differenz zwischen den Empfangszeiten der Signale an den Anordnungen 5 und 9 nicht um, doch kehrt sich die Richtung um, in der sich die dargestellten Korrelogramme bei einer vorgegebenen Drehung des Handrades 69 bewegen. Eine Bedienungsperson könnte beispielsweise feststellen, daß eine Drehung des Handrades 69 im Uhrzeigersinn erforderlich ist, um eine Korrelogrammbewegung nach links vom Darstellungsmittelpunkt zu korrigieren, wenn die Relativpeilung des Ziels beispielsweise 550° beträgt. Die Bedienungsperson würde entsprechend feststellen, daß eine im Gegenuhrzeigersinn erfolgende (entgegengesetzte) Drehung des Handrades 69 erforderlich ist, um die gleiche scheinbare Einstellung des dargestellten Korrelogramms durchzuführen, wenn die Relativpeilung des Ziels beispielsweise 10°-beträgt. Daher würde die Korrelogrammanzeige ader -darstellung.In entgegengesetzten Richtungen auf eine vorgegebene Drehung des Handrades 69 bei Zielpeilwinkeln auf entgegengesetzten Seiten der Nullinle der Relativpellung ansprechen. Die gleiche Wirkung würde für Zlel-Peilpositionen auf entgegengesetzten Seiten der l80°-Linie der Relätivpellung festgestellt. Die

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Verwirrung der Bedienungsperson infolge der scheinbaren Richtungsumkehr des Ansprechens des Korrelogramms auf eine Drehung des Handrades würde in schwerwiegender Weise dann vergrößert, wenn sich die Relativpeilung des Ziels auf Grund der Gierbewegung des eigenen Schiffes sehr schnell von einer Seite der 0°- oder l80°-LInie der Relativpeilung zur anderen bewegen würde.

Die vorstehend beschriebenen unerwünschten Wirkungen werden bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel vollständig dadurch vermieden, daß der Umschalter 62 vorgesehen wird, der auf die Position der Welle 70 und damit auf den Eingang 78 vom Schiffskompaß (der die Gierbewegung des eigenen Schiffes darstellt) anspricht. Der Schalter 62 empfängt ein Ausgangssignal von dem Wellenwinkelcodierer 67 ähnlich dem,das dem Umschalter 61 zugeführt wird, jedoch mit der Ausnahme, daß das erstere Ausgangssignal jedesmal dann auftritt, wenn die Winkeleinstellung der Welle 70 entweder die 0°- oder die I80°-Posltion der Relativpeilung durchläuft. Die Wirkung jeder Betätigung des Umschalters 62 besteht In einem Vertauschen der Zuführung der abgetasteten quantlslerten Signale an die jeweiligen Register 20 und 25 des Signalkorrelators, so daß die Richtung der Signalkorrelation umgekehrt wird. Das Ergebnis besteht darin, daß für eine vorgegebene Bewegungsrichtung der Spitze des dargestellten Korrelogramms gegenüber der mittleren Anzeigeposition die Bedienungsperson Immer das Handrad 69 In der gleichen bekannten Richtung zu Korrekturzwecken drehen kann, und zwar unabhängig von dem Quadranten, in dem das Ziel liegt. Daher wird eine Verwirrung der Bedienungsperson vermieden und die Peilung des Ziels kann mit unbehinderter Leichtigkeit verfolgt und bestimmt werden.

Zur Vereinfachung der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsform wurde der Signalkorrelator so dargestellt, als ob er lediglich auf die beiden Strahlen 8 und 11 der vorderen und hinteren

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Anordnungen 5 und 9. anspricht. Es sei jedoch daran erinnert, daß eine Vielzahl von gerichteten Strahlen von Jeder der Anordnungen 5 und 9 und den jeweiligen Strahlbildungsnetzwerken

7 und 10 geliefert wird. Es 1st verständlich, daß'die Strahlen

8 und 11 und alle anderen Strahlen gegenüber der Achse 12 des verfolgenden Schiffes stationär sind. Entsprechend muß ein Ziel, dessen Azimuth sich ändert, durch Umschalten zwischen benachbarten entsprechenden Strahlpaaren entsprechend dem Zielpeilwinkel verfolgt werden. Die Strahlpaarumschaltung kann durch übliche Auswahltechniken erfolgen, wodurch das spezielle zu verwendende Strahlpaar (das durch die gestrichelten Ausgänge von den Netzwerken 7 und 10 dargestellt 1st) entsprechend der Einstellung der Welle 70 ausgewählt wird. Alternativ können einzelne drehbare gerichtete Strahlen anstelle der stationären Anordnung 5 und 9 verwendet werden, wobei die Position jedes dieser drehbaren gerichteten Strahlen in direkter Beziehung zur Winkelstellung der Welle 70 bestimmt wird.

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Claims (8)

1. Patentanwälte D φ·.-1 ng, Curt Wallach

   Dipl.-lng. ©ünther Koch

   Dipi.-Phys. Dr.Tino Haibach

   2910283 Dipl.-lng. Rainer Feidkamp

   D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon {0 89) 24 02 75 Telex 5 29 513 wakai d

   Datum: 15· März 1979

   Unser Zeichen: 16 539 - Fk/Ne

   Pa t entans prüche

   Sonar-Ziel-Winkelverfolgungssystem mit zwei SignalmeßfUhlern, die räumlich gegeneinander versetzt sind, dadurch gekennze lehnet, daß das System mit den jeweiligen Signalmeßfühlern (5, 7j 9, 10) gekoppelte Einrichtungen (14, 23) zur Quantisierung der Signale an den Ausgängen der Signalmeßfühler und erste und zweite, zwei Betriebsstellungen aufweisende Umschalter (61, 62) aufweist, daß jeder Umschalter zwei Eingänge aufweist, die in der einen Betriebsstellung mit zwei Ausgängen verbunden sind, während in der anderen Betriebsstellung die beiden Eingänge jeweils umgekehrt mit den beiden Ausgängen gekoppelt sind, daß jedes quantisierte Signal einem jeweiligen Eingang des ersten Umschalters (61) zugeführt wird, während ein Ausgang des ersten Umschalters (61) mit einem Eingang des zweiten Umschalters (62) verbunden ist, daß eine veränderliche Verzögerung aufweisende Verzögerungseinrichtungen (63) zwischen dem anderen Ausgang des ersten Umschalters (63) und dem anderen Eingang des zweiten Umschalters (62) eingeschaltet sind, daß Einrichtungen (16, 64, 67, 68) zur Steuerung der Verzögerung der eine veränderliche Verzögerung aufweisenden Verzögerungseinrichtungen sowie der Betriebsstellungen der ersten und zweiten Umschalter (61, 6.2) vorgesehen sind, daß ein SIgnalkorrelator (20, 25, 28 bis 34, 36) mit den Ausgängendes

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   zweiten Umschalters (62) verbunden 1st und ein Ausgangssignal erzeugt, das die Korrelationsfunktion der Signale an den Ausgängen des zweiten Umschalters darstellt, und daß Signalintegratoreinrichtungen (35) vorgesehen sind, die die AusgangsSignaIe empfangen.
2. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalmeßfühler (5, 9) räumlich gegeneinander entlang einer Linie (12) versetzt sind, wobei die Richtachse jedes Meßfühlers (5, 9) unter dem gleichen Winkel (Θ) gegenüber dieser Linie angeordnet ist, daß die Steuereinrichtungen (16, 64, 68) gemeinsam die Verzögerung der eine veränderliche Verzögerung aufweisenden Verzögerungseinrichtungen (63) und die Betriebsstellungen der ersten (61) und zweiten (62) Umschalter steuern und daß der Signalkorrelator (20, 25, 28 bis 34, ^6) Schieberegister (20, 25) aufweist, die mit den Ausgängen des zweiten Schalters (62) verbunden sind und eine Vielzahl von Ausgangssignalen erzeugen, die jeweilige die Korrelat Ions funkt lon der Signale an den Ausgängen des zweiten Umschalters (62) bildende Punkte darstellen.
3. 3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die eine veränderliche Verzögerung aufweisenden Einrichtungen ein Schieberegister (63) mit einer Anzapfung an jeder Stufe aufweisen und daß die Einrichtungen (16, 64, 67, 68) zur Steuerung der Verzögerung der eine veränderliche Verzögerung aufweisenden Verzögerungseinrichtungen (63) die Auswahl einer der Anzapfungen bewirken.
4. 4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn ze lehnet, daß eine Taktimpulsquelle (16) vorgesehen ist, die mit dem Signa!korrelator (20, 25, 28 bis 34, 36) und Signalabtasteinrichtungen (I5, 24) gekoppelt ist, die mit den Signalquantisiereinrichtungen

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   (14, 23) gekoppelt sind und jedes quantisierte Signal in Abhängigkeit von den Taktimpulsen abtasten, und daß jedes der abgetasteten Signale am Ausgang der Signalab tast einrichtung en (15, 24\ einem jeweiligen Eingang des ersten Umsehalters (6l) zugeführt wird.
5. 5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eine veränderliche Verzögerung aufweisenden Einrichtungen ein zum Empfang der Takt impulse angeschaltetes Schieberegister (6j5) mit einer Anzapfung an jeder Stufe aufweisen, und daß die Einrichtungen (16, 64, 67, 68) zur Steuerung der Verzögerung der Verzögerungseinrichtungen die Auswahl einer dieser Anzapfungen bewirken.
6. 6. System nach Anspruch 5, dadurch- gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Steuerung der Verzögerung der eine veränderliche Verzögerung aufweisenden Verzögerungseinrichtungen eine Verzögerungsauswahlmatrix (64) zui! Auswahl einer .Anzapfung des Schieberegisters (23) entsprechend dem Wert einer Ziffer, die durch Digitalsignale dargestellt ist, und eine Digitalsignalquelle (67) einschließen, die die Winkelbewegung einer Welle (70) in eine in äquivalenter Weise bewertete Ziffer umwandeln, die durch das Digitalsignal dargestellt ist und daß die Werte der Ziffern eosinusförmlg auf die Winkelbewegung der Welle bezogen sind.
7. 7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (38) vorgesehen sind, die mit den Integratoreinrichtungen (35) gekoppelt sind und überlappende dauernde Aufzeichnungen der Signale erzeugen, die von dem Signalkorrelator (20, 25, 28 bis 34, 36) erzeugt werden.
8. 8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennze lehnet , daß das System in einem Pahr-

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   zeug befestigt ist und aui|die Gierbewegung des Fahrzeuges ansprechende Einrichtungen (67, 69, 70, 7I, 78) zur Erzeugung eines Steuersignals einschließt, auf das die Steuereinrichtungen (16, 64, 67, 68) ansprechen.

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