DE3622039A1 - Verfahren zur automatischen peilwinkelermittlung durch histogrammauswertung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Peilwinkelermittlung mittels Auswertung von Histogrammdarstellungen von Peilergebnissen. Die Er­ findung betrifft insbesondere ein Verfahren und eine Vor­ richtung, bei der die Peilergebnisse mit Hilfe eines Doppelkanal-Sichtfunkpeilers nach dem Watson-Watt-Verfah­ ren gewonnen werden.

Bei Sichtfunkpeilern nach dem Doppelkanalprinzip wird in bekannter Weise die einfallende elektromagnetische Welle mit Hilfe von zwei Antennenpaaren in zwei Richtungskompo­ nenten aufgespalten, die im Empfänger durch Misch- und Filtereinrichtungen in zwei Peilspannungen umgesetzt wer­ den. Diese werden den X- und Y-Ablenkverstärkern des Bild­ schirmgerätes zugeführt, das die Peilung aufzeichnet, die nunmehr vom Peilfunker ausgewertet werden kann.

Im Zusammenhang mit rechnergestützten Funkdatenauswertungen sind automatisch registrierende Peilsysteme erforderlich, die ferngesteuert werden und die Peilwinkelwerte digital übertragen.

Derartige Digitalisierungsverfahren sind bekannt für das Dopplerverfahren oder das Interferometerverfahren und lassen eine automatische digitale Auswertung der Peilergebnisse zu. In der DE-OS 25 00 698 ist beispielsweise die digitale Auswertung der Peildaten eines Doppelkanalpeilers beschrie­ ben. Bei dem dieser Druckschrift zugrundeliegenden Auswerte­ verfahren, wird während eines bestimmten Zeitintervalls ein Histogramm aufgenommen, das die Häufigkeit der ermit­ telten Peilwinkel über dem Winkelwert als Abszisse wieder­ gibt. Nachfolgend werden der oder die Schwerpunkte der größten Häufigkeiten zur Anzeige gebracht. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß bei gleichzeitigem Einfall zweier oder mehrerer Sender keine brauchbaren Ergebnisse erhalten werden und bei Störeinflüssen, wie z.B. Reflek­ tionen, atmosphärische Störungen oder Jammern keine zuver­ lässige Qualitätsbeurteilung der Peilung möglich ist.

Da bei schwierigen Empfangsverhältnissen immer noch ein er­ fahrener Peilfunker benötigt wird, wird in der DE-OS 34 21 236 vorgeschlagen, sowohl die Peilellipse als auch das Peilhistogramm auf einem einzigen Bildschirm dar­ zustellen. Dadurch ist es möglich, daß bei schwierigen Peilsituationen der Peilfunker eingreift und eine manuelle Auswertung vornehmen kann. Folgende Parameter dienen der Qualitätsbeurteilung durch den Peilfunker:

• 1) Die Feldstärke des einfallenden Senders,
• 2) die Änderung der Feldstärke,
• 3) die Schwankung der Peilung,
• 4) die Schwankungsgeschwindigkeit,
• 5) die Aufspaltung der Anzeige (Elliptizität) und
• 6) die Störfreiheit des Signales.

Aus der DE-PS 35 00 760 ist ein weiteres Verfahren zur automatischen Peilwinkelermittlung bekannt, das mit Mitteln der Mustererkennung arbeitet. Dieses Verfahren ist in der Lage, Parallelogramme, wie sie beim Watson-Watt-Verfahren beim Zweisendereinfall als Lissajous-Figuren auf dem Bildschirm entstehen, zu digitalisieren. Durch Aus­ wertung des Parallelogramms, dessen Seitenrichtungen den Richtungen der einfallenden elektromagnetischen Wellen ent­ sprechen, wird die Peilung vom gestörten Einsendereinfall oder Zweisendereinfall ermöglicht. Nach diesem Verfahren wird in einem Rechner ein Helligkeitsmuster, wie es auf dem Schirm eines Doppelkanal-Sichtfunkpeilers entsteht, nachgebildet. Während einer Peilmessung werden die Peil­ spannungen der Kanäle X und Y oder entsprechende Parameter nach der Häufigkeit ihres Auftretens abgespeichert und mit Musterverteilungen oder charakteristischen Merkmalen vor­ bestimmter Häufigkeitsverteilungen, die bestimmten Empfangssituationen entsprechen, verglichen und einer Klas­ se zugeordnet. Mit Hilfe des der Klasse zugehörigen Be­ rechnungsverfahrens bestimmt der Rechner aus der Häufigkeits­ verteilung den Peilwinkel.

Da dieses Verfahren das Helligkeitsmuster des Peilbildes auf dem Bildschirm auswertet, entsprechen die Ergebnisse denen, die ein erfahrener Peilfunker beim Betrachten des Peilbildes liefert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Peilwinkelermitt­ lung bereitzustellen, die der menschlichen Auswertung gleichwertig oder gar überlegen ist.

Die Erfindung geht dabei von dem Grundgedanken aus, nicht nur das der augenblicklichen Peilsituation entsprechende Peilbild auszuwerten, sondern dessen zeitliche Änderung zusätzlich zu berücksichtigen. Ein Sender ist bei seinem Empfang durch eine Reihe von Parametern gekennzeichnet, wie sie schon oben im Zusammenhang mit der Qualitätsbeur­ teilung aufgeführt wurden. Diese im Empfangssignal enthal­ tenen Parameter, beispielsweise die Amplitude und Ellipti­ zität der Anzeige sollen über einen längeren Zeitraum be­ obachtet und deren zeitliche Änderungen zusätzlich zur Peilwinkelermittlung ausgenutzt werden.

Bei der Lösung geht die Erfindung von der bekannten Histogrammdarstellung von Peilergebnissen aus. Erfindungs­ gemäß werden mehrere Histogramme zeitlich nacheinander auf­ genommen und gespeichert. Das dabei entstehende mehrdimen­ sionale Histogramm zeigt die zeitliche Entwicklung bzw. Änderung der dargestellten Parameter. Es wird mit vorbe­ stimmten, gespeicherten Musterverteilungen verglichen und einer Klasse, die einer bestimmten Empfangssituation ent­ spricht, zugeordnet. Zur Auswertung des mehrdimensionalen Histogramms wird das dieser zugeordneten Klasse zugehöri­ ge Berechnungsverfahren angewendet.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß die aus der DE-PS 35 00 760 bekannten Mittel zur Mustererken­ nung eine einfache Auswertung der mehrdimensionalen Histogrammdarstellung gestattet. Außerdem ist im Gegensatz zur Histogrammdarstellung nach der DE-CS 25 00 698 auch die Auswertung des gleichzeitigen Zweisendereinfalles möglich, weil als zusätzliche Information die zeitliche Änderung der Histogrammparameter ausgewertet wird.

Jedes Histogramm gibt die in einem Meßintervall t auf­ tretende Häufigkeitsverteilung beispielsweise der Momen­ tanwerte der Peilergebnisse in azimutaler Richtung wieder. Durch die Aufnahme und Speicherung von n Histo­ grammen wird also ein mehrdimensionales Histogramm für den Beobachtungszeitraum T=n×t zur Auswertung ge­ bracht.

Vorzugsweise wird in einem Histogramm die jeweils in einem Meßintervall t auftretende Häufigkeitsverteilung der mit einem Peilgerät gewonnenen Peilwinkel wiedergegeben. In der mehrdimensionalen Histogrammdarstellung sind dabei der Winkel und die Zeit als Abszisse und die Häufigkeit der Peilwerte als Ordinate dargestellt. Bevorzugt werden lediglich die in einem vorgegebenen Peilwinkelbereich gewonnenen Peilwinkel wiedergegeben. Durch die daraus resultierende Reduktion der Daten wird eine Erhöhung der Auswerte­ geschwindigkeit ermöglicht.

Fig. 1 zeigt eine derartige Histogrammdarstellung, bei der die Häufigkeit H als Funktion des Winkels α in seiner Änderung über die Zeit t dargestellt ist. Aus solch einem "Häufigkeitsgebirge" wird mit Mitteln der Mustererkennung der Peilwinkel ermittelt. Ein Zweisendereinfall hinterläßt in der beschriebenen mehrdimensionalen Histogrammdarstel­ lung eine charakteristische Spur, die mit Hilfe eines Rechners mit vorbestimmten gespeicherten Musterverteilun­ gen verglichen und einer der Klassen, die einer bestimm­ ten Empfangssituation entspricht, zugeordnet werden kann.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der als Ordinate im Histogramm dargestellte Parameter einer Bewertung unterzogen. Beispielsweise werden durch Multiplikation der Häufigkeit mit der Amplitude der ein­ fallenden Antennensignale die Signale, die mit großer Feldstärke einfallen, stärker bewertet, als Signale mit geringer Feldstärke. Bei einer Bewertung durch Multipli­ kation mit dem Kehrwert der Aufspaltung, die durch die Phasenverschiebung hervorgerufen wird und im allgemeinen ein Zeichen für einfallende reflektierte Wellen ist, wer­ den Signale mit starker Reflektion schwächer bewertet. In Verbindung mit der zweiten Abszisse, die die Zeitab­ hängigkeit des Histogramms darstellt, ist eine Beurtei­ lung über zeitliche Veränderungen der verschiedenen Para­ meter der einfallenden Wellen und somit der Ionosphären­ schwankungen möglich.

Ebenso ist es möglich, eine Bewertung in Verbindung mit Modulationsparametern, wie z.B. die Tastgeschwindigkeit bei getasteten Sendungen, oder direkt mit dem Nachrichten­ inhalt vorzunehmen.

Erfindungsgemäß erfolgt die Bewertung nach Parametern und Berechnungsverfahren, die auf das zu peilende Sende­ signal und/oder die jeweilig herrschenden Ausbreitungs­ bedingungen am besten angepaßt sind.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens weist ein Peilgerät mehrere Speicher, einen Rech­ ner und eine Anzeige auf Bevorzugt wird ein Doppel­ kanal-Sichtfunkpeiler nach dem Watson-Watt-Verfahren.

Fig. 2 zeigt beispielhaft eine Ausführungsform der erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Antennensignale von einem Peilgerät 1 in Form eines Histogrammes, bei dem die Häufigkeitsverteilung der gewonnenen Peilwinkel in einem vorgegebenen Peilwinkelbereich an einen Speicher 2 weiter­ geleitet werden. Dabei werden nacheinander n Histogramme vom Peilgerät 1 an den Speicher 2 geliefert. Das nach Ende des Beobachtungszeitraums im Speicher 2 enthaltene mehr­ dimensionale Histogramm wird von einem Rechner 4 geladen und mit in weiteren Speichern 31, 32, 33 . . ., 3 n gespei­ cherten, vorbestimmten Musterverteilungen verglichen. Die einzelnen Musterverteilungen entsprechen bestimmten Empfangssituationen, so daß das mehrdimensionale Histogramm einer bestimmten Klasse zugeordnet werden kann. Nach Zu­ ordnung wertet der Rechner 4 mit einem der Klasse zuge­ hörigen Berechnungsverfahren das mehrdimensionale Histogramm aus und bringt den oder die ermittelten Peil­ winkel zur Anzeige 5.

Claims (10)

1. Verfahren zur automatischen Peilwinkelermittlung mittels Auswertung von Histogrammdarstellungen von Peilergebnissen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• a) mehrere Histogramme zeitlich nacheinander aufge­ nommen und gespeichert werden,
• b) das dabei entstehende mehrdimensionale Histogramm mit vorbestimmten, gespeicherten Musterverteilungen verglichen und einer Klasse, die einer bestimmten Empfangssituation entspricht, zugeordnet wird, und daß
• c) die Auswertung des mehrdimensionalen Histogramms mit einem der Klasse zugehörigen Berechnungsver­ fahren erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Histogramme die jeweils in einem Meßintervall t auftretende Häufigkeitsverteilung der mit einem Peilgerät ermittelten Peilwinkel in einem vorzugsweise vorgegebenen Peilwinkelbereich wiedergegeben.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der mehrdimensionalen Histogrammdarstellung der Winkel und die Zeit als Abszisse und die Häufigkeit der Peilwerte als Ordinate dargestellt sind.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der im Histogramm als Ordinate dargestellte Häufigkeitswert einer Bewertung unterzogen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertung durch Multiplikation der Häufigkeits­ werte mit der Amplitude der zugehörigen Peilergebnisse erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bewertung durch Multiplikation der Häu­ figkeitswerte mit dem Kehrwert der Aufspaltung erfolgt.

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertung in Verbindung mit Modulationsparametern, wie die Tastgeschwindigkeit. bei getasteten Sendungen oder direkt mit dem Nachrich­ teninhalt erfolgen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewertung nach Parametern und Berechnungsverfahren erfolgt, die auf das zu pei­ lende Sendesignal und/oder auf die jeweilig herrschen­ den Ausbreitungsbedingungen am besten angepaßt sind.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach min­ destens einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch ein Peilgerät (1), mehrere Speicher (2; 31, 32, 33, 3 n), einen Rechner (4) und eine Anzeige (5).

10. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Peilergebnisse mit einem nach dem Watson-Watt- Verfahren arbeitenden Peilgerät (1) gewonnen werden.