DE2528163A1

DE2528163A1 - Navigationseinrichtung

Info

Publication number: DE2528163A1
Application number: DE19752528163
Authority: DE
Inventors: Eric Joseph Isbister; James Peter O'sullivan
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1974-06-24
Filing date: 1975-06-24
Publication date: 1976-01-15
Also published as: FR2276642A1; CA1053781A; NL7507529A; JPS518492A; JPS5824731B2; NO752225L; NO144232C; NO144232B; GB1490588A; IT1040684B; SE7507148L; US3971018A; FR2276642B1; SE411073B; ES438391A1

Description

Navigationseinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Navigationseinrichtung für die vorausschauende Anzeige von Navigationseigenschafter. von Wasserfahrzeugen in einem begrenzten Navigationskanal. In der bevorzugter. Form weist die Erfindung elektronische Einrichtungen zur Erzeugung einer frühzeitigen und leicht erfaßbaren Warnung vor dem Entstehen einer unannehmbaren Verkehrsgefährdung in einem Hafen oder einer Flußmündung oder in anderen enger. Wasserstraßen auf, die von einem küstenfesten Verkehrsüberv/achungssystem überwacht v/erder, und es sind Einrichtungen zur Erzeugung einer grafischen Darstellung mit Hilfe eines Computers vorgesehen, die zur Verwendung mit derartigen Suchradarsystemen geeignet sind, die ir> der Hauptsache der Zweck haben, den Grad einer gegenseitigen Gefährdung oder Sicherheit von überwachten Schiffen bezüglich festgelegter Betriebskriterien zu bestimmen. Weiterhin wird eine schnell und genau interpretierbare Anzeige geschaffen, um die optimal wirksamen Verfahren zur Beseitigung eines Gefahrenzustandes abschätzen zu können und es wird eine dauernd ausgedruckte Datenaufzeichnung sowohl in tabellenförmigem als auch grafischem Format erzeugt.

Funk^Radar- und andere Meßfühlersysteme wurden in der Vergangenheit für die Nachrichtenübertragung und für die Beobachtung und

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Überwachung des Schiffsverkehrs durch eine küstenfeste Station oder Stationen im Einzugsbereich und in der Umgebung von Häfen, Flüssen und Flußmündungen verwendet, um die Sicherheit der Passage und der einen geordneten Bewegungsablauf der Schiffe zu verbessern. Die Technologie beruht auf der Auswertung direkter optischer Betrachtungen und Radarmeßtechniken und auf Verfahren, die für die Zusammenstoßverhütung von beweglichen Fahrzeugen und Schiffen auf hoher See und in damit verbundenen Gewässern entwickelt wurden.

Typischerweise besteht ein derartiges Beobachtungssystem aus einem oder mehreren küstenfesten Rundsichtradarsystemen, die bei mehrfacher Anordnung durch Breitband-Datenübertragungssysteme wie z.B. Richtfunkverbindungen oder Koaxialkabel miteinander verbunden sind wenn die Radardaten von einer Vielzahl von Radarstationen an einer einzigen KontroB- oder Betriebsüberwachungszentrale betrachtet werden sollen. Der Schiffsverkehr wird auf einem oder mehreren küstenfesten Radarrundsichtanzeigen durch Bedienungspersonen betrachtet, deren Funktion darin besteht, die Verkehrssituation zu interpretieren und Warnungen abzugeben, wenn unannehmbare Schiffsbewegungen erfolgen (oder, was noch wichtiger ist, bevorstehen) und mit den Schiffen in ihrem Überwachungsbereich in Verbindung zu treten und von diesen Nachrichten zu empfangen, wobei diese Nachrichten sich auf die Identifikation von speziellen Schiffen bezüglich ihrer derzeitigen Positionen und zukünftigen Manöverabsichten beziehen. In den speziellen Fällen, in denen Schiffe die für eine sichere Navigation benötigte Information nicht zur Verfügung haben und diese auch nicht gewinnen können, liefern die Bedienungspersonen diese Informationen in einer Form, die für den Schiffsführer oder Lotsen des Schiffes verständlich und zweckmäßig ist. Eine spezielle Funktion des küstenfesten Radarbeobachtungssystems besteht in der Lieferung von Informationen, die der Küstenstation auf Grund der ausgewählten Lage ihrer Radarstationen zur Verfügung stehai und die daher nicht aus einer Betrachtung ähnlicher Radargeräte auf einem Schiff an einer

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speziellen Position zur Verfugung stehen, weil sich ein begrenzter Radarbereich in durch Landmassen begrenzten engen Kanälen > Flüssen oder schmalen Flußmündungen ergibt.

Die Bedeutung, die neuerdings einer vergrößerten Sicherheit des Schiffsverkehrs zu Zwecken des Umweltschutzes und der Umweltsbewahrung zubemessen wird, ergab einen zusätzlichen Ansporn für Regierungsbehörden der führenden Nationen, eine Gesetzgebung vorwärtszutreiben, die den Aufbau und den wirkungsvollen Betrieb von Schiffsverkehrs-Überwachungssystemen festlegt. Zu Anfang werden derartige Systeme den Verkehr überwachen und Hinweise an freiwillig teilnehmende Schiffe abgeben. Es ist jedoch zu erwarten, daß die Teilnahme der Schiffe an einem derartigen Nachrichtenaustausch zwingend wird.

Obwohl küstenfeste Beobachtungssysteme gegenüber bordseitigen Einrichtungen, die zur Erfassung von Navigations- und Verkehrsinformationen bestimmt sind, Vorteile auf Grund ihrer sorgfältig geplanten Entwicklung und überlegten Hochentwicklung der Geräte aufweisen können, die eine hohe Zuverlässigkeit und Betriebsfähigkeit aufweisen können, die durch die Anwendung der genauen und schnellen Datenverarbeitungsmöglichkeiten eines Digitalrechners noch weiter vergrößert wird, treten bestimmte Nachteile auf. Die einzelnen Schiffe, die in schwierigen Gebieten im Hinblick auf die Navigation oder auf die Verkehrsdichte betrieben werden, können eine gewisse Entscheidungsfreiheit bei der Anwendung der ihnen zur Verfügung stehenden Informationen ausüben, um zuerst die Probleme von nächstliegender Bedeutung zu behandeln. Im Gegensatz hierzu muß das küstenfeste Beobachtungssystem seine Funktionen für den gesamten Überwachungsbereich ausüben. Wenn die Verkehrsdichte hoch ist, kann die Arbeitslast überwältigende Ausmaße annehmen. Die Kombination aller Gefahren, die sich aus

dem Aufeinandertreffen aller Verkehrselemente bei jeweils paarergeben weiser Betrachtung zu einem Zeitpunkt kann hohe Zahlenwerte annehmen.

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Neuere bordseitige Kollisionsgefahr-Abschätztechniken verwenden

automatische Zielverfolgungseinrichtungen zur Gewinnung von Radar-Zieldaten sowie einen Digitalrechner zur Verarbeitung der Radar-Zieldaten und zur Lieferung leicht erfaßbarer Darstellungen der Zusammenstoßgefahr-Information an den Schiffsführer. Versuche, diese Techniken für küstenfeste Stationen anzuwenden ergaben schwere Nachteile. Bei bordseitigen Systemen, die zur Sicherung von Begegnungen in der offenen See bestimmt sind, wurde festgestellt, daß ihre Anwendbarkeit in Situationen beschränkt ist, bei denen Schiffe gezwungen sind, ihr normales Betriebsmuster aufzugeben, was allgemein darin besteht, gerade Kurse bei konstanter Geschwindigkeit einzuhalten und es ist insbesondere in Nähe von Kanälen oder einer Flußmündung oder einem Hafen erforderlich, daß die Schiffe teilweise gewundenen Kanälen folgen. In den letzteren Fällen wird die Wahrscheinlichkeit, daß das Schiff zumindest seinen Kurs beibehält, stark verringert. Es wird dann unmöglich, zukünftige Vorfälle auf der Grundlage der Extrapolation der derzeitigen Positionen, Geschwindigkeiten und Kurse von Schiffen vorauszusagen. Stattdessen muß man sich darauf verlassen, daß die Schiffe einem festgesetzten Satz von Kursen und Geschwindigkeiten folgen und normale Radaranzeigen werden daher dazu verwendet, die Situation zu beobachten, um zu sehen, daß die Schiffe tatsächlich den vorbestimmten Kursen folgen. Dies ermöglicht eine Voraussage der zukünftigen Positionen eines Schiffes selbst in der üblichen Situation, bei der eine Anzahl von Biegungen oder Änderungen der Kanalform auftritt.

Eine erfindungsgemäß ausgebildete Navigationseinrichtung für die vorausschauende Anzeige von Navigationseigenschaften von Schiffen bezüglich zumindest erster und zweiter Wegpunkte eines begrenzten Navigationskanals bezüglich der Zeit, wobei zumindest einer der Wegpunkte eine Stelle ist, an der es für ein Fahrzeug gefährlich ist, ein anderes zu passieren, umfaßt stationäre Meßfühlereinrichtungen zur Erzeugung von Koordinaten- und Geschwindigkeitskomponentendaten eines Fahrzeuges bezüglich der ortsfesten Meß-

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fühlereinrichtung, auf die Koordinaten- und Geschwindigkeitskomponentendaten ansprechende Rechnereinrichtungen zur Berechnung der vorhergesagten von zumindest einem Fahrzeug zurückgelegten Strecke entlang des begrenzten Navigationskanals bezüglich der Wegpunkte zu einer vorgegebenen zukünftigen Zeit und auf die Rechnereinrichtungen ansprechende Anzeigeeinrichtungen zur Anzeige der derzeitigen und vorausgesagten zurückgelegten Wegstrecke und der entsprechenden derzeitigen und zukünftigen Zeitkoordinaten des ersten Fahrzeuges in Wegstrecken- und Zeitkoordinaten als erste und zweite Zeit-Abstandspunkte auf der Anzeigeeinrichtung, wobei die Rechnereinrichtungen zusätzlich das Zeichnen einer ersten Verbindungslinie zwischen den ersten und zweiten Zeitabstandspunkten der Anzeigeeinrichtungen bewirken.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine küstenfeste Seeverkehrs-Gefährungsabschätzeinrichtung geschaffen, die in Verbindung mit und zur Unterstützung des normalen Radarsystems und der künstliche Daten zusätzlich darstellenden Rundsichtradaranzeigen verwendet wird, die von einem Rundsichtradar und der rechnergestützten Zielverfolgungs- und Suchradareinrichtung eines küstenfesten Schiffsverkehrs-Überwachungssystems geliefert werden.

Die bevorzugte Ausführungsform der Einrichtung ermöglicht es dem Beobachter, eine Abschätzung durchzuführen, die zunächst auf einem genannten und ausgehandelten Weg-Zeitprofil für jedes Schiff, das sich in dem Beobachtungsbereich einer Schiffsverkehrsregion befinden soll, und danach auf den gemessenen Positions- und Geschwindigkeitsdaten beruht, wie sie in Echtzeit durch die Radarmeßeinrichtungen und das Zielverfolgungssystem festgestellt werden. Weiterhin beruht die Abschätzung auf der Kenntnis der derzeitigen Position aller verfolgten Schiffe und der Zeit und den geographischen Positionen des Aufeinandertreffens und des Überholens aller verfolgten Schiffe. Die Einrichtung bezieht diese Begegnungsvorgänge auf bestimmte festgelegte Bereiche, in denen entweder ein

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mehrfaches Begegnen oder selbst ein einziges Begegnen, auf Gegenkurs, auf kreuzenden Kursen oder beim Überholen möglichst vermieden oder möglicherweise verboten sein könnte. Die Koordinaten und die Änderung der Koordinaten sowie die Identifikationskodes, die von der Zielverfolgungseinheit des Radars gewonnen werden, werden zur Erzeugung einer synthetischen Kathodenstrahlröhren-Anzeige von neuartigem Format zur Abschätzung von Verkehrszwischenfällen verwendet. Die Anzeige ermöglicht eine Identifikation und Auswahl der optimalen und wirksamsten Korrekturwirkungen, die dann über geeignete Nachrichtenverbindungen dem identifizierten Schiff als Empfehlung oder als Anweisung zugeleitet werden. Das grafische Format der Positions-Zeit-Profile ermöglicht es dem Beobachter, genau und schnell die optimalen Manöver zu beurteilen, durch die das Schiff die Konfliktsituation vermeiden kann.

Die Konflikt-Abschätzanzeigeeinrichtung kann in grafischem Format die derzeitige Position aller erfolgten sich in den begrenzten Gewässern unter der Beobachtung bewegenden Ziele .sowie ihre vorausgesagte Vorwärtsbewegung durch das Kanalsystem als Funktion der zukünftigen Zeit anzeigen. Die Darstellung ist derart, daß jede Begegnung, jedes Kreuzen der Kurse und jedes Überholen unmittelbar der Bedienungsperson angezeigt wird. Das analoge oder grafische Aufzeichnungsgerät zeichnet die vergangene Bewegung aller verfolgten Schiffe auf, die sich durch den Beobachtungsbereich der Einrichtung bewegen, und zwar im gleichen Format wie es bei der Konflikt-Abschätzanzeigeeinrichtung verwendet wird und ein Digitaldrucker kann dazu verwendet werden, die bisherigen Schiffsbewegungen in tabellarischer Form auszudrucken.

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

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein vereinfachtes Bild einer Hafeneinfahrt und der Zufahrtstrecken, das die begrenzte Art der Gewässer zeigt, für die die erfindungsgemäße Einrichtung Anwendung finden soll;

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Pig. 2 die allgemeine schematische Form, in der die tatsächliche geographische Form des Hafens und seiner Zufahrtsstrecken der Bedienungsperson der Einrichtung dargeboten werden;

Fig. 5 eine Draufsicht auf eine tatsächliche Anzeige, die vier Schiffsbahnen zeigt;

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine tatsächliche Anzeige, die drei Schiffsbahnen zeigt, von denen zwei gefährlich sind;

Fig. 4a und 4b Diagramme zur Erläuterung der Betriebsweise der E irr ichtung;

Fig. 5 bis 7 der Fig. 4 allgemein ähnliche Ansichten, die jeweils zeigen, wie unterschiedliche Navigationsprobleme gelöst werden;

Fig. 8 ein Blockschaltbild der Einrichtung, das die Bauteile sowie ihre Verbindungen miteinander zeigt.

Die von der erfindungsgemäßen Einrichtung gelösten Probleme umfassen die Schiffsnavigation in Häfen und anderen räumlich begrenzten Kanälen der allgemeinen Art, wie sie in einer beispielsweisen Hafenkarte nach Fig. 1 dargestellt sind. In Fig. 1 ist schematisch eine Küstenlinie 1 gezeigt, die das (schraffierte) Landgebiet rechts-von der offenen See 2 begrenzt und es ist ein typisches Hafeneingangs-Staffelungsspurensystem 3 gezeigt, das sich entlang der Wegpunkte A bis B bis C bis D erstreckt, wobei Verbindungen zum Wegpunkt E von B und C bestehen und wobei eine enge Einmündung dargestellt ist, die durch einen Abschnitt 4 vom Wegpunkt E bis F und durch einen Abschnitt 5 vom Wegpunkt F bis G gekennzeichnet ist. Die gestrichelten Kreise, wie z.B. der Kreis 6a und der Querschnitt des Kanals bei 6e in den jeweiligen Stellen B bis G umgeben Bereiche, die in verschiedenem Ausmaß

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gefährlich sind und an denen Vorsichtsmaßnahmen von dem Schiffsführer getroffen werden müssen. Im Betrieb wird eine Anzeige der Vorrichtung verwendet, um vorherzusagen, wann Fahrzeuge sich treffen, wenn sie sich innerhalb der festgelegten Navigationskanäle bewegen, wie z.B. in den Navigationskanälen der Abschnitte 4 und 5 oder in den Staffelungsspursystemen 3. Von den die Einmündung durchquerenden Schiffen wird angenommen, daß sie in dem vorgeschriebenen Kanal oder in einem anderen vorgeschriebenen Bereich, wie z.B. 21 oder 22 bleiben, wobei die letzteren Bereiche durch eine Trennungsspur 25 getrennt sind. Als Ergebnis ist die Richtung der Spur oder des Flußabschnittes oder der Kurs, den das Schiff tatsächlich steuert, nicht direkt von Bedeutung und nur die Vorwärtsbewegung des Schiffes durch das System als eine Funktion der Zeit ist bei der Lösung des Konfliktproblems von Bedeutung.

Wie dies mit Hilfe eines repräsentativ gelegenen Überwachungsradars 56 festgestellt wird, kann sich ein bestimmtes ankommendes Schiff entlang eines als geradlinig angenommenen Vektors mit einer Geschwindigkeit von f Knoten nähern und aus diesen Daten kann die Ankunftszeit am Wegpunkt D und damit an den Punkten C und E bestimmt werden. Ein Rechner 55 (Fig· 8), der mit dem Beobachtungsradar 56 verbunden ist und die Ankunftszeit für verfolgte Schiffe berechnet, überwacht irgendwelche tatsächlichen Änderungen im Kurs und in der Geschwindigkeit des ausgewählten Schiffes, wie dies anhand der Figg. 5 bis 8 erläutert wird. Nach Erreichen des Wegpunktes E durchläuft das Schiff den Flußabschnitt E zwischen den Wegpunkten E und F mit einer Geschwindigkeit, die als r,„ ρΛ und es durchlauft den Abschnitt 5 zwischen den Wegpunkten F und G mit einer Geschwindigkeit, die mit f/_F _G) bezeichnet ist. Das Schiff verläßt dann den überwachten Teil der Einmündung am Wegpunkt G.

Auf Grund der Richtungsunabhängigkeit kann die Einmündung schematisch durch eine Darstellung von geraden Liniensegmenten dar-

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gestellt v/erden, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Die Entfernungen, wie z.B. R, Rf^ _?\ und Rz_x,, _β> sind in Großbuchstaben dargestellt, um anzudeuten, daß sie vorzugsweise Maßstabs-Meilen sind. In gleicher Weise bezeichnen R und T Kaßstabsgeschwindigkeiten bzw. Zeit.

Weil der Zweck der Navigationseinrichtung darin besteht, zukünftige Vorfälle vorauszusagen, ist es erforderlich, daß die Bedienungsperson des Küstenüberwachungssystems die Absichten des ausgewählten ankommenden Schiffes durch Punksprechverkehr oder durch automatische Einrichtungen erfährt, wie beispielsweise durch ein Sekundärradarsystem. Nachdem auf diese Weise die Wegabschnitte und die vorgeschlagenen Geschwindigkeiten bestimmt sind, dievon dem ausgewählten Schiff zu verwenden sind, kann die Bedienungsperson des Beobachtungs- oder Übervrachungssystems diese Daten in den Rechner 55 unter Vervrendung eines üblichen Tastaturinstrumentes 65 eingeben, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist. Der Rechner 55 organisiert diese Daten dann für eine Darbietung auf der Anzeige 45 der Navigationseinrichtung. Wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, ist auf dem Bildschirm der Anzeigevorrichtung 45 eine austauschbare Karte Ιβ mit einer Kopie des EinmündungsSchemas befestigt, das beispielsweise den Teil E bis G des in Fig. 2 mit 8 bezeichneten Weges darstellt. Unter der Darstellung 8 nach Fig. 3 ist eine Kathodenstrahlröhrenanzeige 9 der Anzeigevorrichtung 45 angeordnet. Die Anzeige 9 der Anzeigevorrichtung 45 soll ein Entfernungs-Zeitdiagramm liefern. Die Information auf der Karte lökann alternativ von dem Rechner 55 der Kathodenstrahlröhrenanzeige 9 der Anzeigevorrichtung 45 zugeführt werden.

Entlang jeder Seite der Anzeige 9 sind die numerischen Indizes der gleichen zukünftigen Zeitskalen 10a und 10b in vertikaler Reihenfolge angeordnet. In dem Beispiel nach Fig. 3 ist eine Zeitperiode von einer Stunde in 10 Stufen von 6 Skalenminuten jeweils angedeutet. In ihrer Höhe entlang der Verlängerung der NUN-Zeitlinie 11 an der Oberseite eines Gitters 47 der Anzeige

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zentriert sind zwei Anzeigen 12a und 12b einer digitalen Hauptuhr 67 (Pig. 8) dargestellt. Vorzugsweise wird hierfür eine 24-Stunden-Zeitskala verwendet. In dem Beispiel wird die Zeit 1016 Stunden (d.h. 10 Uhr und 16 Minuten) angezeigt. Die Zeitanzeigen 12a und 12t> sind mit NUN bezeichnet, um die Bedienungsperson dauernd daran zu erinnern, daß sie die derzeitige Zeit anzeigen. An den unteren Enden der Zeitskalen 10a und 10b befinden sich zwei zusätzliche Zeitanzeigen 12c und 12d. Diese Zeitanzeigen zeigen die Zeit in einer Stunde und in dem vorliegenden Beispiel

sie
zeigen\lll6 Stunden.

Über jeder der NUN-Ze it an ze igen 12a und 12b befinden sich bei 13a und IJb die Abkürzungen "BAHN Nr", die die Bahnnummer angeben. Diese Abkürzungen bedeuten, daß die von dem Rechner 55 gerade über der NUN-Linie 11 angebrachten Zahlen den Beginn der getrennten Bahnen identifizieren, die die Schiffe in der Anzeige zurücklegen. In gleicher Weise befinden sich oberhalb der vertikalen freien Plätze an jeder Seite des Gitters 47 die Bezeichnungen "BAHN NR" bei IJc und IJd, die zeigen, daß die vom Rechner erzeugten Ziffern ebenfalls die übrigen Bahnen der Schiffe identifizieren. In Fig. sind vier Bahnen gezeigt, die durch die Bahnnummern 33, J>k, 35 und 36 bezeichnet sind. Die Erneuerungs- oder Halbbildgeschwindigkeit für diese Bahnen und für alle alphanumerischen Zeichen und die anderen linienförmigen Segmente, die von dem Rechner auf der Anzeige aufgezeichnet werden, liegt oberhalb der Plackergeschwindigkeit und es können 30 Halbbilder pro Sekunde als repräsentativ angenommen werden. Gerade Über den Bezeichnungen BAHN NR bei 13a und 13b auf jeder Seite des Anzeigegitters 47 befinden sich die Worte N. MILES bei l4a und 14b und diese Worte stehen beispielsweise für nautische Meilen. Diese Bezeichnungen geben an, daß die horizontalen Reihen der Zahlen in den horizontalen Maßstäben 15 beispielsweise nautische Maßstabs-Meilen angeben. Unter den horizontalen Skalen 15 befindet sich das Anzeigegitter. Der Rechner 55 kann das Gitter 47 dadurch bilden, daß er die Zeichnung eines vertikalen Liniensegmentes, wie. z.B. eine

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Linie 17 in allgemein üblicher V/eise unter jeder der Meilenoder Entfernungsmarken in der Skala 15 bewirkt. In gleicher Weise kann das Gitter kl dadurch vervollständigt werden, daß ein horizontales Liniensegment wie z._#B. die Linie 18 zwischen jedem Paar von Ziffern in den Zeitskalen 10a und ICb für die zukünftige Zeit gezeichnet wird.

Der Rechner 55 vervollständigt dann das vorbereitende Bild dadurch, daß er entsprechend der Eingabe auf der Tastatur 65 durch die Bedienungsperson vertikale Linien 19a, 19b und 19c beispielsweise unter den N. MILES Indexzahlen C, 5 und 11 bezeichnet, wobei diese Indexziffern den Wegpunkten E, P und G auf dem typischen Hinmündungsschema artsprechen. Die vorbereitenden Maßnahmen zur Einstellung der Anzeige, die selbstverständlich fast unmittelbar vollständig durchgeführt werden können, wenn die Einrichtung eingeschaltet oder auf ein anderes Bild umgeschaltet wird, ist damit beschrieben. Im folgenden wird die Bahnvorhersagephase erläutert.

Für diese Bahnvorhersagephase wird die strichpunktierte oder auf andere Weise kodierte Bahnlinie 136 nach Fig. 3 als erste beschrieben. Die Tatsache, daß die Bahnlinie 136 gestrichelt oder auf andere Weise von den anderen Linien unterschieden ist, teilt der Bedienungsperson des Hafenkontrollsystems mit, daß ein bestimmtes Schiff, das noch nicht von dem Beobachtungsradar 56 aufgenommen wurde, in das System am Wegpunkt G beispielsweise um 1030 Uhr eintreten will und beabsichtigt, durch die Einmündung vom Wegpunkt G bis F bis E zur offenen See mit 15 Knoten hindurchzufahren. Nachdem diese Daten eingegeben wurden, bewirkt das Drücken der Eingabetaste der Tastatur 65, daß der Rechner 55 die gestrichelte Bahnlinie zeichnet, die die Daten wie bei 1J56 gezeigt, wiedergibt. Hierdurch wird die Geschwindigkeit des Schiffes (in diesem Fall 15 Knoten) einmal in jedem unterschiedlichen Abschnitt rechts der Bahnlinie eingeführt. Während die Bahnlinie 136 während jedes Anzeige-Abtastbildes erneut gezeichnet wird, bewirkt der Rechner, daß sich diese Bahnlinie nach oben parallel zu sich selbst bewegt, so daß sie immer um 1030 Uhr beginnt. In dem in Fig. 3 dar-

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gestellten Beispiel ist zu erkennen, daß das Geschwindigkeitssymbol in Form der Ziffer 15 gerade unter der gestrichelten Bahnlinie 156 an den Punkten 57a und 57b gezeichnet ist.

Wenn das ankommende Schiff von dem Beobachtungsradar 56 erfaßt und in die Bahn eingeführt wird, verschmelzen die Punkte oder anderen Unterscheidungselemente der Linie 1J56 in eine durchgehende Linie, wodurch angezeigt wird, daß das ankommende Schiff von dem Radar erfaßt wurde und verfolgt wird. Das Zielverfolgungs-Teilsystem 6o liefert dann dauernd die derzeitige Position des Schiffes und die gemessene Geschwindigkeit an dem Rechner 55 und der Rechner 55 verwendet diese gemessenen Werte für alle darauffolgenden Vorhersagen, wobei zwischen tatsächlichen und vorhergesagten Bewegungen unterschieden wird.

In Fig. 3 ist die durch eine ausgezogene Linie 135 dargestellte Bahnnummer 35 eine Darstellung eines Schiffes, das sich der Einmündung von der offenen See aus nähert und das von dem Radar 56 erfaßt wurde und von dem System verfolgt wird. Dieses Schiff tritt in den dargestellten Teil der Einmündung am V/egpunkt E um 103^· Uhr ein und fährt dann entlang der Flußmündung mit 5 Knoten. Die Bahn-Nummer 33 stellt durch die Bahnlinie 133 ein Schiff dar, das von dem System verfolgt wird und das in das System ungefähr 5 Minuten früher als 1012 Uhr eingetreten ist. Der Rechner 55 wurde durch Betätigung der Tastatur 65 davon informiert, daß dieses Schiff durch die Einmündung vom V/egpunkt E bis zum Wegpunkt F mit 15 Knoten fahren wird. Die Bahnlinie 134 stellt ein Schiff mit der Bahnnummer J>k dar, das in die Einmündung etwa 8 Minuten früher als IOO8 Uhr eingetreten ist und das durch die Einmündung von den Wegpunkten G bis F bis E in Richtung auf die offene See mit 10 Knoten fährt. Dieses Ziel wird verfolgt und das Zielverfolgungs-Teilsystem 60 hat die Geschwindigkeit bestätigt. Eine Betrachtung der Fig. 3 zeigt, daß alle vier Überkreuzungspunkte der Bahnlinien 133* 13^i 135 und 13β ausreichend weit von den vertikalen Bezugslinien 19a, 19b und 19c und damit von den gefährlichen Bereichen

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der Wegpunkte E, ? und G entfernt sind, die bereits anhand der Fig. 1 beschrieben wurden. Überkreuzungen stellen in jedem Fall Begegnungen von Schiffen dar, die, wie es weiter oben erläutert wurde, in gefährlichen Bereichen vermieden werden müssen. Das heißt mit anderen Worten, daß die Anzeige 9 in richtiger Weise verwendet wird, wenn alle Überkreuzungen die Nähe der vertikalen Linien 19a, 19b und 19c meiden.

Eine Untersuchung zeigt, daß bestimmte Gleichungen verwendet werden können, um die Bahnlinien 133» 134, 135 und 136 durch elektronische Einrichtungen in Form eines Liniensymbolgenerators 59 (Fig. 8) zu zeichnen. Beispielsweise ist die Maßstabsstrecke, die von einem Schiff zurückgelegt wird, das von dem Wegpunkt Ξ in Richtung auf den Wegpunkt F fährt, gleich R/fr.p) ^und-» ^unter Berücksichtigung der Tatsache, daß der Ursprung der Koordinaten die obere linke Ecke des Gitters 47 ist, ergeben sich folgende Gleichungen, die die zukünftige Bahn beschreiben:

wobei Tq-O ist, und wobei

■& _ Kts
^R(E-F) - W~

die Zielgeschwindigkeit zwischen den Wegpunkten E und F in nautischen Meilen pro Minute ist. Weiterhin ist R/„ _π·, die Ziel-

(h-FJ

position in Maßstabsmeilen, die die Dimensionen Nautische Meilen pro Zoll" aufweist, R,- ~\ ist die Zielposition auf der NUN-

linie oder der Linie für die Zeit T_Q, T ist die Maßstabszeit, dif; die Dimension von Minuten pro Zoll aufweist und T_ß ist die Ms.ÄsWkEzeit, zu der das Ziel den Wegpunkt E verlassen hat. Ein I.ir.r^tzer. d^r Gleichung (2) in die Gleichung (l) ergibt:

^R(E-F)

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Die T₀-Versetzung für die Bahnlinie 135 würde -l8 Minuten betragen. Die Versetzung R(_E__P) für die Bahnlinie 133 beträgt 1 Meile und 10 Meilen für die Bahnlinie 134. Der Wert von R(_p__G\ beträgt + 5 Meilen. PUr ein Ziel, das sich in entgegengesetzter Richtung bewegt, wie z.B. vom Wegpunkt F nach Ξ wie es beispielsweise durch die Bahnlinie 134 dargestellt ist, würde sich folgende Gleichung ergeben:

V-E) = Ve)

Diese Gleichungen berücksichtigen die Vorhersagen in Maßstab-Meilen und Maßstabs-Zeit. Es ist jedoch verständlich, daß sie physikalisch die Wirkung des Zeichnens gerader Liniensegmente in kartesischen Koordinaten darstellen, deren x-Achse mit R in Maßstabs-Meilen bezeichnet ist, während die y-Achse mit -T mit einer Maßstabs-Zeit in Minuten bezeichnet ist. Um brauchbar zu sein, müssen die obigen Gleichungen auf die tatsächliche Welt in Echtzeit bezogen v/erden. Dies wird beispielsweise dadurch durchgeführt, daß der Wert der R-Achsenversetzung R(_E_p<\ als eine Punktion der Echtzeit eingestellt wird.

Beispielsweise sei die Bahnlinie 136 in Fig. 3 betrachtet. In diesem Fall wird der Rechner 55 durch die Bedienungsperson angewiesen, eine Bahn am Punkt (11,5; 1030) zu beginnen, wobei R = 11,5 die Eingangsseite des Schutzbereiches festlegt, der den Wegpunkt G umgibt, und zwar mit einer Neigung von R = 15/60. Unter Verwendung dieser Daten berechnet der Rechner 55 den Punkt (R; -1116), was der Punkt ist, an dem die Bahnlinie die untere Kante des Gitters 47 kreuzt. Der Rechner gibt dann einen Befehl an den Liniensymbolgenerator 59 nach Fig. 8 ab, um eine gestrichelte Linie von dem Punkt (11,5; -IO3O) zum Punkt (R; III6) zu zeichnen. Der Rechner muß darin berechnen, wie weit die Bahnlinie 136 bei der nächsten Bildwiederholungszeit oder eine gewisse Anzahl von Bildwiederholungszeiten später in diesem Fall nach links bewegt werden muß. Hierzu verwendet der Rechner 55

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die Gleichung (5);

+ R

Ό ~ N F.

η - η_Λ = max.

⁰ (5)

η - n₀ = O

Der Faktor F₁-, ist die Zeilenerneuerungsgeschwindigkeiten in Ablenkungen pro Minute. Wenn die Bahnlinie 156 für jedes neue Bild bewegt oder erneuert werden soll, so ist F_R gleich der Bildrate der Anzeige in Bildern pro Minute. In der Gleichung (5) ist N der Maßstabsfaktor in Zoll und (n - η_β) ist die Differenz zwischen der derzeitigen Bildzählung und der Zählung n_Q, wenn das durch die Bahnlinie 136 dargestellte Schiff in das System eingeführt wurde.

Das Vorzeichen von R„ ist positiv wenn dieses Schiff sich nach rechts bewegt und es ist negativ wenn es sich nach links bewegen soll. Weiterhin gilt

NF_R

(V = -f ^W

und ist ein numerischer Viert, wobei Vi die Breite des Bildes in nautischen Maßstabsmeilen ist. Um das Beispiel der Bahnlinie 136 nach Fig. 3 fortzusetzen, so ist festzustellen, daß der Rechner 55 zuerst feststellt, ob ein von 0 abweichender Wert für T_n vorhanden ist. Wenn dies der Fall ist (in diesem Beispiel -24 Minuten), so verringert der Rechner T_n umöie Bahnspur-Erneuerungsperiode T_n von T₀, um einen neuen T_n-Wert zu bekommen. Hierbei ist:

T = =r- Minuten (7)

Die Echtzeit-Digitaluhr 67 würde während dieser Periode ebenfalls um den gleichen Viert weitergelaufen sein. Der Rechner 55 berechnet als nächstes die Punkte (11,5; - (T - T_n)) und (R; - (T + T-)) und bei der nächsten Bahnlinien-Erneuerungszeit erhält der Liniensymbolgenerator 59 den Befehl, die Linie 136 zwischen diesen

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Punkten neu zu zeichnen. Das Ergebnis besteht darin, daß die Linie Ij56 über die Anzeigefläche nach oben bewegt wird, während sie gleichzeitig in diesem Beispiel von (11,5; -T₀) auf (Rj Ιΐΐβ +T_B) gedehnt wird, wobei (R; 1116 + T_n) der Punkt ist, an dem die Bahnlinie I36 die untere Kante des Gitters 47 verläßt. Der Rechner 55 untersucht zu Anfang den Wert von R um festzustellen, ob, in diesem Fall eines sich nach links bewegenden Schiffes, R gleich ^ReEX-r_T\ S^ew°rden ist, dem Ausfahrtswert für den Wegpunkt, an dem das Schiff den angezeigten Teil der Einmündung verläßt. In dem Beispiel der Bahnlinie I36 ist dieser Viert -0,5 Meilen. VJenn der Wert von R-0,5 erreicht, so speichert der Rechner 55 die Zeit und berechnet DT = t + 60 - T₀, wobei t die derzeitige Echtzeit ist.

Bei darauffolgenden Bahnlinien-Erneuerungsperioden berechnet der Rechner 55 den linken Punkt bei (R; (-t + T_R)), worin t die derzeitige Echtzeit ist. Das Ergebnis würde für die Linie (die sich in dem Beispiel der Bahnlinie I36 nun von R = -0,5 bis R = 11,5 oder über die Anzeige hinweg erstreckt) darin bestehen, daß sie sich auf der Anzeigejnach oben bewegt. Wenn der Rechner 55 jedes Mal überprüft, ob R beispielsweise -0,5 oder irgendeinen Wert, der die Ausgangsgrenze an dem betreffenden Wegpunkt darstellt, erreicht hat, muß er außerdem überprüfen, ob T„ 0 erreicht hat oder nicht. Wenn T₀ den Wert 0 erreicht hat, so berechnet der Rechner 55 für jede darauffolgende Linienerneuerungszeit den Punkt (R_Q; 0) unter der Verwendung der Gleichung (5), und unter Verwendung der Gleichungen (3) oder (4) je nachdem berechnet er das andere Ende der Bahnlinie unter Verwendung von (r; -(t+6o)), wenn die Linie durch eine der vertikalen Seiten des Gitters 47 nach außen läuft. Das Ergebnis besteht darin, daß die Bahnlinie 136 nach links oder rechts bewegt wird, und zwar in Abhängigkeit davon, in welcher Richtung sich das Schiff bewegt. Dies ist nach links in dem Beispiel der Bahnlinie 1J6. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis R₀ gleich der Position der richtigen Kante des Wegpunktes ist, an der das Ziel den angezeigten Teil der Flußmündung verläßt. Wenn dies erfolgt, so wird das verfolgte Schiff

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aus der Anzeige 9 entfernt.

Irgendwann während dieses oben beschriebenen Vorganges kann das durch die Bahnnummer 36 in dem Beispiel dargestellte Zielschiff in den Radarbereich gelangen. Wenn das Gesamtsystem eine manuelle Zielaufnahme in das Zielverfolgungs-Teilsystenr 60 verwendet, würde die Bedienungsperson durch Betätigung der Tastatur 65 die verwendete Bahnnummer, in diesem Fall 36, dem Ziel zuordnen, das von dem Zielverfolgungs-Teilsystem 60 aufgenommen werden. Im Fall einer automatischen Zielaufnahme sucht der Rechner 55 nach Empfang eines ZielaufnahmeT oder Erfassungssignals von dem Zielverfolgungs-Teilsystem 60 zunächst in seinem Schiffspositions-Speicher, um festzustellen, ob sich unter vorgegebenen Toleranzen ein erwartetes Ziel an diesem Punkt befindet. Wenn dies zutrifft, wird dem Schiff eine Bahnnummer zugeordnet. Die endgültige vollständige Gleichung für einen Abschnitt oder für eine Anzahl von Abschnitten, die mit der gleichen Geschwindigkeit durchlaufen werden, ist:

NF

R = t R (T - T_n) t

R O^J - N"

n-n₀ . 0

worin

Allgemein in Flg. 3

R = Maßstabsmeilen, die von einem Wegpunkt zum

anderen zurückgelegt werden (Einheit: Nm/Zoll)unterschiedlich

R = Kt/60 Nm/min unterschiedlich

Kt = Knoten = nautische Meilen/Stunde unterschiedlich

N = Maßstabsfaktor in Zoll 1

= Zeitfaktor, min/Stunde 60

T = T₀ - Maßstabzeit in Einheiten von Minuten/Zoll 6 Min/Zoll

(n-n₀) = derzeitige Bildzählung abzüglich der Bildzählung bei der das Ziel in das System eingeführt wurde, dies ist eine Zahl N/A

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•j._R = Bildzählung in Minuten (muß eine Vielfache

der Anzeigeerneuerungsrate sein) N/A

P_R = Die Bahnlinien-Erneuerungsrate, die l800

pro Min. betragen würde, wenn das Vielfache 1 ist und die Anze igeerneuerungsrate 30 mal pro Sekunde ist N/A

V/ = die Breite der Anzeige in Maßstabsmeilen 12

Wenn eine Bahnlinie über die Darstellung in Echtzeit bewegt wird, so ist der Schnittpunkt der Bahnlinie mit der NUN-Zeitlinie 11 die derzeitige Position des Ziels in der Hafeneinmündung. Dies ist in Figo 3 durch die großen Punkte an den Bahnlinien mit den Nummern 33 und 34 hervorgehoben und diese Punkte sind dort angeordnet, wo die Bahnlinie-133 und 134 die NUN-Linie 11 schneiden. Hieraus ist zu erkennen, daß sich das Schiff mit der Bahnnummer 33 eine Meile in der Einmündung vom Wegpunkt E aus befindet und 10 Meilen zurücklegen muß, um den Wegpunkt G zu erreichen.

Zwei Verfahren stehen zur Aufstellung der Anfangsbedingungen bei der Darstellung jedes Schiffes zur Verfügung. Ein Verfahren wurde weiter oben in Verbindung mit dem Ziel 36 erläutert, das durch die gestrichelte Bahnlinie 136 dargestellt ist. Bevor das Ziel von dem Radar 56 erfaßt wird, ist die Zeitversetzung einfach so, wie sie angegeben wurde. Wenn das Ziel vor seinem Eintritt in den Kanal am Wegpunkt G erfaßt wird, berechnet der Rechner 55 die Ankunftszeit aus den gemessenen und gespeicherten Entfernungs- und Entfernungsänderungsdaten und verwendet diese als Werte für die Versetzung. Irgendwelche erheblichen Unterschiede zwischen der angegebenen und der gemessenen Geschwindigkeit werden dem SchiffsfUhrer mitgeteilt. Hierdurch ergibt sich nebenher der Vorteil, daß eine Eichung des Schiffslogs jedesmal dann ermöglicht wird, wenn ein Schiff in dieses System eintritt.

In dem zweiten Fall, bei dem ein Schiff von der offenen See aus eintritt, ist die Betriebsweise die gleiche wie im letzteren

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Teil des obigen Falls. In diesem zweiten Fall erfolgen die Eingabe und die automatische Erfassung durch das Radar 56 im wesentlichen gleichzeitig, so daß die gemessenen Daten zur Berechnung der Zeitverschiebung der Ankunftszeit verwendet werden. Der hauptsächliche Grund für die über Funk übermittelte Angabe der Absichten des Schiffes besteht darin, daß die Bedienungsperson des Überwachungssystems über die beabsichtigte Route und den Bestimmungsort des Schiffes informiert ist, damit diese Angaben über die Tastatur 65 in den Rechner eingegeben werden können, Ein derartiges Verfahren ist in einem System mit mehreren Routen erforderlich. Wenn irgendwelche speziellen GeschwindigkeitsVorschriften oder andere Regelungen in unterschiedlichen Abschnitten des Systems bestehen, so werden diese bei der Vorhersage der zukünftigen Zielposition berücksichtigt. Wenn das Schiff an diesen Abschnitten ankommt, so bestätigen die auf den gemessenen Daten berührenden Vorhersagen, daß das Schiff in Übereinstimmung mit derartigen Vorschriften betrieben wird.

Ausgehend von den vorstehend beschriebenen Einzelheiten der Darstellung nach Fig. 3 soll nunmehr der Fall von zwei Schiffen in einer Konfliktsituation anhand der Fig. 4 betrachtet werden. In dieser Darstellung ist ein mit der Bahnnummer 97 bezeichnetes Schiff am Wegpunkt B 12 Minuten vor der Zeit NUN eingefahren und bewegt sich in Richtung auf den Wegpunkt G mit 10 Knoten. Es wird erwartet, daß ein Schiff, das mit der Bahnnummer 99 bezeichnet ist, den Wegpunkt G um 2136 Uhr eintritt und zwar etwa 6 Minuten nach der Zeit NUN und es wird weiterhin erwartet, daß dieses Schiff durch die Einmündung in Richtung auf den Wegpunkt E mit 15 Knoten fährt. Diese Schiffe passieren an einer geeigneten Stelle ungefähr 1 1/4 Meile von dem Wegpunkt F entfernt in Richtung auf den Wegpunkt G um 2159 Uhr. Zur Jetztzeit (2130 Uhr) erscheint das Schiff mit der Bahnnummer 98 am Wegpunkt E und bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von 19 Knoten in Richtung auf den Wegpunkt F.

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Diese Vorfälle sind durch eine Bahnlinie 198 gezeigt. Wenn die Bahnlinie I98 in die Zukunft hinein verfolgt wird, ist zu erkennen, daß sie die Bahnlinie 197 des zweiten Schiffes um 2148 Uhr am Wegpunkt P schneidet und dieser Vorfall sollte vermieden werden, weil der Wegpunkt F ein Bogen mit einem toten Winkel ist. Die Größender Schutzbereiche sind üblicherweise durch Kreise mit festem Radius für Bereiche definiert, in denen Schiffe Raum zum Manövrieren haben oder sie sind als feste Abstände auf jeder Seite eines Wqgpunk te s definiert, wie dies für den Wegpunkt P in Pig. I gezeigt ist.

In einem rechnergestützten System, wie bei dem erfindungsgemäßen System ist es möglich, die üblichen eine feste Größe aufweisenden Schutzbereiche fortzulassen, wobei der Rechner einen speziellen Staffelungsabstand für jedes in einen Schutzbereich eintretende Schiff proportional zum geschätzten Anhalteweg berechnet. Dieser Wert kann mit für diesen Zweck ausreichender Genauigkeit durch eine Formel berechnet werden, die auf die Größe und Geschwindigkeit jedes Schiffes bezogen ist. Eine ähnliche Berechnung kann für eine minimale Staffelungszeit durchgeführt werden. Ein Schiff sollte in einen Schutzbereich erst nach einer bestimmten festgelegten Staffelungszeit einfahren, nachdem ein anderes Schiff diesen Schutzbereich verlassen hat, wenn nicht Trennspuren vorhanden sind, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Wenn Trennspuren vorhanden sind, müssen nur Schiffe, die die Verlängerung der Trennspur kreuzen, Staffelungszeiten beachten.

Im Fall der in Fig. 4 dargestellten Beispiele wird eine Staffelungsentfernung von - 0,5 Meilen und eine Staffelungszeit von + 3 Minuten als typisch angenommen. Als Ergebnis liefert, wenn und nur dann wenn zwei Schiffe in eine Konfliktsituation geraten können, wie z.B. die Schiffe nach Fig. 4 mit den Bahnnummern 98 und 97 der Rechner 55 eine Begrenzung, die einen Bereich definiert, der vierseitig sein kann oder anderen Formen annehmen kann und

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diese Begrenzung erscheint an der Darstellung des Wegpunkts (oder der Wegpunkte), an denen eine Konfliktsituation vorhergesagt wird. Vorzugsweise ist die dargestellte Begrenzung ein Sicherheitsbereich in der Form eines Parallelogramms, von dem zwei Seiten parallel zur Bahn des Schiffes und zwei Seiten vertikal bezüglich des Gitters 47 angeordnet sind. Da die Maßstabs-Zeitachse und die Abmessungen des Abstandes entlang der Bahn bekannt sind, berechnet der Rechner kontinuierlich alle Parallelogramm-Bereichefür jeden dargestellten Schutzbereich und überprüft diese auf eine Überlappung. Der Rechner gibt keinen Befehl zum Zeichnen dieser Bereiche an den Liniensymbolgenerator 59 ab, solange keine Überlappung gefunden wird, die natürlich eine Verletzung der festgelegten Regeln durch einen Schiffsführer anzeigt. Wenn der Rechner 55 eine oder mehrere Überlappungen bei den angezeigten Schutzbereichen an einem vorgegebenen Wegpunkt festgestellt hat, so gibt er einen Befehl an den Liniensymbolgenerator 59 ab, um alle diese Parallelogramm-Schutzbereiche darzustellen, die eine Überlappung ergeben und weiterhin wird ein Alarm ausgelöst. Auf diese Weise wird die Bedienungsperson des Überwachungssystems eindeutig auf alle bevorstehenden Konflikte hingewiesen.

Eine repräsentative Möglichkeit für die Darstellung der parallelogrammförmigen Schutzbereiche wird im folgenden anhand der Fig. 4a beschrieben, aus der zu erkenner, ist, daß jedes derartige Parallelogramm eine Länge L_p entlang der Vorwärtsrichtung der Schiffsbewegung und eine Länge L_A in der Rückwärtsrichtung aufweist. Der dargestellte Schutzbereich hat eine Breite von 2 T^. Die Werte L^, L_A und T_w sind entweder feste konstante Werte für den betreffenden Hafen oder sie v/erden zwischen dem Schiffsführer und der Bedienungsperson des Hafenüberwachungssystems entsprechend der Größe des Schiffes und seiner Manövrierbarkeit vereinbart.

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In Pig. 4a befindet sich ein Schiff am Punkt 85 auf einer Linie 86 und die derzeitige Position des Schiffes ist durch die folgende Gleichung definiert:

R=R (T-T₀) - R₀ (9)

Die obere Begrenzungslinie 94 des darzustellenden Schutzbereiches ist durch die Gleichung:

R = R (T - (T₀ + T_w)) + R₀ (10)

definiert, während die untere Begrenzungslinie 95 durch:

R = R (T - (T₀ - T_w)) + R₀ (11)

definiert ist. Beide Linien 94 und 95 erstrecken sich von R - AR« bis R + AR₁-,, wobei:'

^{2 2 2} (12)

L_p ² = AR/ + Δτ_ρ ² (

R = ΔΤ_Α / AR_A = AT_p / AR_f ist. (14)

Es ist ohne weiteres zu erkennen, daß der Rechner 55 diese Daten speichern kann und sie auf einen internen oder anderen Befehl verwenden kann, um die parallelen Linien 94 und 95 zu zeichnen.

Die vertikalen Enden 96 und 97 für die dargestellten parallelo grammförmigen Schutzbereiche sind jeweils definiert durch:

T_p = R + AR_p (15)

T_A = R - AR_A (16)

S09883/0885 ^#/<

Die durch die Gleichung (l6) definierte Endlinie 96 erstreckt sich von IL₁ - T_1T bis T„ + T_TT. Der Punkt 98 auf der Linie 96 ist

r W r W

definiert durch:

(R₀ +

(17)

Die Endlinie 97 erstreckt sich von T_ft - T^ bis T_A + \_Ί, so daß der Punkt 99 durch:

(R_n + J
T_A = R - —2_- L. + T₀ - ΔΤ_Α (18)

definiert ist.

Der Rechner 55 kann ohne weiteres so programmiert werden, daß er die Gleichungen (17) und (l8) verwendet, um einen Befehl an den Liniensymbolgenerator 59 abzugeben, damit die vertikalen Endlinien 96 und 97 des dargestellten Schutzbereiches gezeichnet werden, so daß die Begrenzung dieses Schutzbereiches vervollständigt wird, wenn dieser Schritt befohlen wird.

Wenn sich eine Änderung von R während des Intervalls ergibt, das durch R - AR_a und R + ÄR-p begrenzt ist, so werden die Berechnungen mit dem ursprünglichen Wert von R bis zu dem Wert von R durchgeführt, bei dem R sich ändert, worauf sie dann mit dem neuen Viert von R durchgeführt werden.

Irgendeine Konfliktsituation wird von dem Rechner 55 unter Verwendung der aus den Gleichungen (9) bis (l8) erzeugten und gespeicherten Daten festgestellt. Beispielsweise kann ein Schiff betrachtet werden, das sich an dem Punkt 85 auf der Linie 86 nach Fig. 4b nach rechts vorwärtsbewegt. Die derzeitige Position des Schiffes ist:

^R85 ^{= Ä}85 ^(T85-·^) ^+R85_O

£09883/0885

Die vordere Erstreckung 87 des Schutzbereiches des Schiffes liegt bei

^RP85 ^{= Ä}85 ^{( T}85 " ^T85_O ^{} + R}85_O ^{+ ΔΗ}ρ85 ⁽²⁰⁾

Jedesmal wenn die Darstellung 9 erneuert wird, fragt der Rechner 55 seinen Speicher ab, um festzustellen, ob der Wert von Rpgc zwischen irgendeinem Paar von Wegpunkten liegt, deren Sicherheits- oder Schutzzonen nähere Seiten aufweisen würden, wenn sie mit Werten von R gleich oder größer als Rpgc dargestellt würden.

Es sei ein Wegpunkt mit einem entsprechenden Schutzbereich betrachtet, der teilweise durch die Linie 89 mit R = Rupi ⁱⁿ Fig· und durch die Linie 90 ^mit R = Rwp? definiert ist, so bestimmt der Rechner 55* ob:

85 - *WP2

Wenn der Rechner 55 feststellt, daß Rypi gleich oder größer ist, so speichert der Rechner 55 diese Feststellung und setzt die Suche in seinem Speicher nach ähnlichen Annäherungen anderer

fort
Schiffe an den gleichen Wegpunktyi Eine derartige Annäherung ist durch die eines Schiffes am Punkt 99' dargestellt, dessen zukünftige Erstreckung 100 auf Ri₀O ^fällt· Wenn ein derartiger Zustand vorherrscht, aktiviert der Rechner 55 irgendeine geeignete Alarmeinrichtung und bewirkt, daß die beiden richtigen parallelogrammförmigen Schutzbereiche dargestellt werden. Der Rechner 55 durchsucht weiterhin kontinuierlich seinen Speicher für alle weiter vorn liegenden Wegpunkte, um zu bestimmen, ob das hintere Ende des Schutzbereiches des ersten Schiffes, beispielsweise Raqc am Punkt 99 in den Schutzbereich fällt, der durch W und W_p2 definiert ist. Weil der Schutzbereich bei seiner Darstellung immer breiter als der längste dargestellte

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Schutzbereieh ist, ist der Fall des Überholens zweier Schiffe berücksichtigt. V/eil der Rechner 55 alle Schiffe und alle Wegpunkte bei jeder Erneuerungszeit für die Darstellung überprüft, werden alle Konflikte sofort lokalisiert und in der vorstehend beschriebenen V/eise angezeigt.

Wenn nunmehr erneut das Beispiel der Schiffe mit den Bahnnummern 98 und 97 in Fig. 4 betrachtet wird, so ist zu erkennen, daß von dem Rechner 55 vorhergesagt wird, daß das Schiff mit der Bahnnummer 98 ein verbotenes Passieren mit dem Schiff mit der Bahnnummer 99 ^an der Biegung des Wegpunktes P ergeben würde. Entsprechend erzeugt der Rechner 55 die gestrichelten parallelogrammförmigen Schutzbereiche 29 und 30 entlang der vertikalen Linie 19b, die dem Wegpunkt F entsprechen. Ein erster Gedanke der Bedienungsperson des Hafenüberwachungssystems könnte darin bestehen, die Geschwindigkeit des Schiffes mit der Bahnnummer zu verringern, so daß es in den Schutzbereieh am V/eg punk t F β Minuten hinter dem Schiff eintritt, das durch die Bahnnummer 97 dargestellt ist. Durch Betätigen der Tastatur 65 gibt die Bedienungsperson diese Daten in den Rechner 55, der dann eine Darstellung der neuen oder versuchsweisen Bahn bewirkt und die erforderliche Geschwindigkeit berechnet. Wenn die Bedienungsperson dies durchführt, erscheint eine neue Bahn 198a mit einem 12-Knoten-Geschwindigkeitssynibol. Obwohl die Bahnlinie 198a in annehmbarer Weise von der Bahnlinie 197 entfernt ist, zeigt eine Untersuchung der v/eiteren Erstreokung dieser Bahnlinie an dem Uegpunkt F vorbei, daß das der Bahnnummer 9S entsprechende Schiff das Schiff mit, der Bahnnummer 99 (Bahnlinie 199) gerade dort trifft, wo dieses in die Darstellung des ^ .hutzbereiches des VJegpunktes 7 eintritt, so daß die Bedienungsperson die Situation noch mehr verschlechtert anstatt verbessert hatte. Der Rechner 55 entwickelt natürlich die gestrichelten parallelogremrnförmigen Gehutzbereiche, wie sie bei 31 und 32 gezeigt sind und stellt diese dar, worauf ein Alarm betätigt wird.

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- 2β -

Als zweiter Versuch kann die Bedienungsperson eine versuchsweise Bahn ermitteln, die voraussetzt, daß das Schiff mit der Bahnnummer 93 in den Schutzbereich am Wegpunkt P 6 Minuten nach dem Verlassen dieses Schutzbereichs durch das Schiff mit der Bahnnummer 99 eintritt. Der Rechner 55 bewirkt dann das Zeichnen der Bahnlinie 198b mit einer erforderlichen Geschwindigkeit von 7 Knoten, wie dies dargestellt ist. Die Darstellung zeigt, daß die Schiffe einander in dem geraden Abschnitt ungefähr 1 Meile in Richtung auf den Wegpunkt E von P aus passieren. Sobald das Schiff mit der Bahnnummer 98 einen sicheren Abstand von dem mit der Bahnnummer 99 aufweist, kann das Schiff mit der Bahnnummer 98 die ursprüngliche Geschwindigkeit von 19 Knoten wiederaufnehmen. In Fig. 4 ist gezeigt, daß diese Geschwindigkeitserhöhung am Wegpunkt P erfolgt. Weil die Bahnlinie 199 und die Bahnlinie 198 b nunmehr keine Schnittpunkte an der vertikalen Linie 19b aufweisen, werden die par alle logrammfö'rmigen Schutzbereiche 31 j 32 für den Wegpunkt P nicht mehr dargestellt. Wenn die Zeit betrachtet wird, zu der das Schiff mit der Bahnnummer 98 den Wegpunkt F verlassen hätte, wenn seine Durchfahrt nicht unterbrochen worden wäre, so ist zu erkennen, daß etwa 24 Minuten verloren wurden.

Eine bevorzugte Möglichkeit zur Auflösung des Konfliktes zwischen den beiden Schiffen, bei der weniger Zeit verloren geht, ist in Fig. 5 gezeigt. Die Geschwindigkeit des Schiffes mit der Bahnnummer 98 würde auf 12 Knoten wie in dem ersten Versuch nach Fig. 4 verringert. Die Bedienungsperson des Beobachtungssystems würde versuchsweise eine Geschwindigkeit einsetzen, bei der das Schiff mit der Bahnnummer 99 so verlangsamt wird, daß es das Schiff mit der Bahnnummer 98 beispielsweise eine Meile von dem Wegpunkt F in Richtung auf den Wegpunkt G passiert. Diese neue Bahnlinie 199a zeigt weiterhin, daß eine Geschwindigkeit von 12 Knoten verwendet werden muß. Nachdem die Schiffe einander passiert haben, kehren beide auf ihre normalen Geschwindigkeiten zurück, wie dies auf der Darstellung 9 gezeigt ist. Obwohl das Schiff

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mit der Bahnnummer 9δ eine niedrigere Geschwindigkeit eingehalten hat, hat es lediglich 7 Minuten verloren. Das Schiff mit der Bahnnummer 99 hat lediglich 4 Minuten verloren. Diese Zeitverluste haben im Hinblick auf die gewünschte Erzielung einer sicheren Passage keine Bedeutung. Die Schiffe mit den Bahnnummem98 und 97 überholen sich nun sicher innerhalb des Abschnittes F bis G.

Bisher wurde die Navigation in einem einzigen sich nicht verzweigenden Kanal diskutiert. Eine kompliziertere Anordnung mit sich verzweigenden Kanälen ist in Fig. 6 gezeigt. Die Karte 16 wird wiederum über die Darstellung 9 gelegt und stellt nunmehr schematisch eine Ansicht des Navigationskanal-Weges 8 dar oder die Darstellung produziert die gleichen Daten unter der Rechnersteuerung nach einer ^riuswahl des Darstellungsbereiches durch die Bedienungsperson, wobei sich teilende Kanäle bei 27a und 27b gezeigt sind. Auf der Karte 16 oder auf einem anderen Darstellungsbereich, bei dem die Linien B bis E und C bis E unterschiedliche Abschnitte darstellen, können die linken Hälften der Linien 27a und 27b gestrichelt sein, um anzuzeigen, daß die Kanäle links von den Punkten B und C unter der getrennten Kontrolle einer zweiten Überwachungssystem-Bedienungsperson sein können, die eine zweite Darstellung beobachtet, die neben der ersten angeordnet ist. Das Ende jeder ausgezogenen Linie stellt damit einen Übergabepunkt in jedem Kanal dar, an dem die Bedienungsperson die Verantwortung für die Überwachung des Schiffsverkehrs weitergibt.

Es sei beispielsweise bemerkt, daß die schematische Zeichnung auf der Karte ΐβ farbig oder auf andere Weise kodiert sein kann, um die Interpretation zu erleichtern, wobei die Abschnitte B bis E bis F bis G in Rot und der Abschnitt C bis E in Blau dargestellt ist. Die Bahnlinien der Schiffe und bestimmte Gitterlinien in dem Gitter 47 können ebenfalls entsprechende Farben aufweisen. V/eil sich die Abschnitte B bis E und C bis E in dem

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Gitter 47 überlappen, würden die Bahnen für die Bedienungsperson nur schwer auseinanderzuhalten sein, wenn sie nicht kodiert wären. In der Praxis wird die Kathodenstrahlröhrendarstellung vorzugsweise kodiert und die Bahnlinien der Schiffe in den vorstehenden Beispielen der Fig. ~$_t 4 und 5 würden beispielsweise in Rot gezeigt. Wenn irgendwelche zwei unterschiedliche Schiffe sich in unterschiedlichen Kanälen vorwärtsbewegen, so können sie sich lediglich am Schnittpunkt dieser Kanäle treffen. In Fig. können die Wegpunkt- oder Übergabepunkt-Linien 20c, 2Of und 20g rot sein, die linie 2Od kann blau sein und die Linie 2Oe kann aus abwechselnden roten und blauen Segmenten bestehen. In einer derartigen Situation können Schiffe in blauen Kanälen auf Schiffe in roten Kanälen lediglich in einem Schutzbereich um den Wegpunkt E treffen, wie dies durch die zweifarbige vertikale Linie 2Oe dargestellt ist.

Ein weiteres Problem ergibt sich bei Kanälen mit deltaförmigen Verbindungen von der Art, die Abschnitte B bis E und C bis F in Fig. 1 einschließt und dieser Fall wird anhand von Fig. 7 betrachtet. Die Kompliziertheit dieser Anzeige ergibt sich daraus, daß die Abschnitte B bis E und C bis E nicht die gleiche Länge aufweisen, so daß das Ende E des Abschnittes B bis E und das Ende E des Abschnittes C bis E auf unterschiedliche Stellen in der Schematik der Einmündung fallen, wie sie auf der Karte 16 oder einer anderen Darstellungsfläche dargestellt ist. Diese Punkte können von der oder den Bedienungspersonen dadurch auseinandergehalten werden, daß der Wegpunkt nach der Farbe seines Kanals in der Schematik der Karte 16 bezeichnet wird, wie z.B. E Rot am Ende des roten Kanalabschnittes B bis E und E Blau am Ende des blauen Kanalabschnittes C bis E.

Wenn die Anzeigevorrichtungen nach den Figg. 6 und 7 als Darstellungen von entgegengesetzten Seiten eines Übergabepunktes ausgebildet sind, so ist zu erkennen, daß die entsprechenden Abschnittein jeder Darstellung die gleiche Farbe aufweisen.

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Weil sie sich auf unterschiedliche Abschnitte der Einmündung beziehen, sind die Anzeigen 12a und 12b für die NUN-Zeit nicht gleich. Die Anzeige in Fig. 7 ist beispielsweise 45 Minuten früher als in Fig. 6. Aus einer Betrachtung der Fig. 7 ist zu erkennen, daß ein Ziel mit 14 Knoten mit der blauen Bahnlinie 4^ gerade den Übergabepunkt passiert hat und nun der Verantwortung der Bedienungsperson für die Darstellung nach Fig. 7 unterworfen ist. Dieses Ziel beabsichtigt nach Durchlaufen des Wegpunktes C zu wenden, um das System durch den grünen Kanal nach D zu verlassen. Als Ergebnis ist es durch eine ausgezogen dargestellte Linie dargestellt, die zuerst blau rnd dann grün ist. Die unterschiedlichen Farben oder Punktmuster oder eine andere Kodierung zeigen, daß das der Bahnnummer 78 zugeordnete Schiff in das System von der offenen See am Wegpunkt A mit einer Geschwindigkeit von 20 Knoten eingetreten ist und beabsichtigt, durch den Wegpunkt B zu fahren und in dem grünen Kanal bis zum Wegpunkt C zu bleiben, um dann nach links zu wenden, um das System durch den Wegpunkt E zu verlassen. Die Schiffe mit den Bahnnummern 50 und 75 sind beispielsweise am Wegpunkt A in den Kanal eingefahren und das Schiff mit der Bahnnummer 50 beabsichtigt, in den Hafen durch den roten Kanal E Rot einzutreten, während das Schiff mit der Bahnnummer 75 durchfährt und das System am Wegpunkt D verläßt.

Bei der gerätemäßigen Ausführung der Rechnerlösungen der vorstehenden Gleichungen (l) bis (8) ist es verständlich, daß eine Vielzahl von üblichen Rechneranordnungen zusammen mit einer Vielzahl von üblichen peripheren Rechnereinrichtungen für diesen Zweck vervrendet werden kann. Aus einer Betrachtung der vorstehenden Analyse ist ersichtlich, daß die Lösung der auf diese Weise erzeugten Gleichungen durch irgendwelche bekannten Verfahren durchgeführt werden kann, unter Einschluß der Verwendung einer zusammenwirkenden Anordnung von bekannten Analog- oder Digital-Datenverarbeitungs- oder Berechnungsschaltungen. Beispielsweise umfassen die verschiedenen Gleichungen einfache arithmetische Operationen, wie z.B. Addition, Subtraktion, Multiplikation und

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Division. Es sind viele Beispiele sowohl für Analog- als auch Digital-Rechnerelemente bekannt, um Rechneroperationen durchzuführen und es ist gut bekannt, daß sie ohne weiteres zusammengeschaltet werden können, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Es ist weiterhin ersichtlich, daß ein üblicher Allzweck-Digital- oder Analogrechner für diesen Zweck verwendet werden kann. Es ist für einen Programmierer für digitale Rechner keine Schwierigkeit, die vorstehend erläuterten Gleichungen und Logiken zu verarbeiten, um Flußdiagramme zu schaffen und um die letzteren in Rechnerroutinen und Subroutinen für die Lösung solcher Gleichungen zusammen mit einer kompatiblen Rechnerspräche zu übersetzen, um Eingangsdaten und Befehle zu verarbeiten, die Ausgänge ergeben, die direkt für die Anwendung beispielsweise bei einer üblichen Kathodenstrahlröhrenanzeige brauchbar sind.

Fig. 9 zeigt eine mögliche gerätemäßige Ausführung. Wie es weiter oben erläutert wurde, verwendet das System Daten, die beispielsweise von einem üblichen Oberflächen-Suchradar 56" abgeleitet werden, wie es weitgehend bei bordseitigen Schiffsradarsystemen und bei küstenfesten Überwachungsanwendungen zusammen mit einer gerichteten Azimuthabtastantenne 56a verwendet wird. Beim beschriebenen AusfUhrungsbeispiel können die Radarantennen-Azimuth- oder Peildaten und die ermittelten Zielentfernungsdaten dazu verwendet werden, in üblicher Weise eine PPI- oder Rundsichtdarstellung auf dem Schirm einer im wesentlichen üblichen Kathodenstrahlröhren-Radaranzeige zu erzeugen. Wenn daher die Anzeige 6l eine Radarabtasteinrichtung vom P-Typ ist, werden alle Ziele in der Nähe des Radars 56, das sich an der Stelle 66 auf dem Schirm 44 befinden soll, periodisch in ihrer Helligkeit auf dem Bildschirm 44 verstärkt. Die Zielschiffe 42 und 4j5 stellen zwei derartige Ziele an willkürlichen Positionen dar. Im allgemeinen werden zusätzliche Ziele auf dem Anzeigeschirm 44 zusammen mit Reflexionen, wie z.B. 41 von festen Hindernissen erscheinen, unter Einschluß von Landmassen, wenn diese vorhanden sind. Varianten der Üblichen P-Anzeige können verwendet

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werden, beispielsweise eine versetzte P-Anzeige oder andere. Weiterhin können bestimmte zusätzliche Informationen, wie z.B. die Lage kritischer Gewässergrundumrisse, die natürliche oder gebaggerte Kanäle definieren, oder die Lage von künstlichen Einschränkungen wie z.B. Verkehrstrennspuren der Darstellung hinzugefügt werden. Die für die Beschreibung dieser künstlichen Teile der Darstellung benötigten Daten können in dem Speicher des Rechners 55 in üblicher Weise gespeichert und beispielsweise über Leitungen 62 und 63 der Anzeige 45 zugeführt werden wenn der Speicher abgefragt wird. Andere bekannte Arten von Speichertechniken können verwendet werden, wie z.B. unter Verwendung von Kathodenstrahl-Speicherröhren, aufgelegten Karten oder eingeblendeten Kathodenstrahlröhren.

Auf diese Weise können Verkehrsspur-Grenzen und Verkehrsspur-Staffelungslinien wie in Fig. 1 ohne weiteres ebenso wie Flußkanal-Unterwassergrenzen und andere Navigationsdaten dargestellt werden· Durch Beobachtung der von dem Bauteil 61 gelieferten Darstellung kann die Hafenüberwachungs-Bedienungsperson leicht feststellen, ob die durch den dargestellten Hafenbereich hindurchfahrenden Schiffe genau den vorgeschriebenen Bahnen folgen.

Die Radaranlage 56 und die Darstellung 6l werden zusammen mit einem Zielverfolgungs-Teilsystem 60 betrieben. Das Zielverfolgungs-Teilsystem 60 ist ebenso wie die Radareinrichtung 56 nicht notwendigerweise an sich neu weil geeignete Einrichtungen zur Durchführung dieser Funktion bekannt sind. Zielverfolgungssysteme gehören zur allgemeinen Klasse von bekannten Einrichtungen zur Verfolgung gruppierter oder unterbrochener Daten und die theoretische Grundlage für derartige Einrichtungen ist beispielsweise in der Literaturstelle "Electronic Time Measurements" von W.B. Jones und R.I. Hulsizer in Kapitel 9.8 (Seiten 378 und folgende), Band 20 der Radiation Laboratory Series beschrieben. Praktische Ausführungsformen dieser Einrichtungen, die ■ in ihrer gerätemäßigen Ausführung entweder analog oder digital sein können,

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sind beispielsweise in den US-Patentschriften 2 849 707, 2 944 und 3 064 250 beschrieben.

Entsprechend Üblicher Praxis wurden bisher Einrichtungen, wie z.B. ein manuell betätigter optischer Aufnehmer 64 (Fig. 8) verwendet, um Koordinatendaten, die ein ausgewähltes Ziel auf einem P- oder anderen Kathodenstrahl-Anzeigeschirm 44 charakterisieren, in den Speicher einer Zielverfolgungseinrichtung, wie z.B. dem Teilsystem 60 einzugeben, in dem die rechtwinkligen oder Polarkoordinaten gespeichert werden können. Die Eingabe der Radarziel-Koordinaten kann dadurch durchgeführt werden, daß der übliche lichtempfindliche Aufnehmer 64 (oder Lichtstift oder andere Wandler) über die Lage eines ausgewählten Zielbildes gebracht wird. Eine derartige Aufnehmereinrichtung ist in der US-Patentschrift 3 182 320 beschrieben. Wenn das Zielbild beim nächstenmal in seiner Helligkeit verstärkt wird, wird ein elektrischer Impuls automatisch über eine Leitung J4 dem Zielverfolgungs-Teilsystem 60 zugeführt, das außerdem Synchronisier- und andere Signale über eine Leitung 39 von der Radareinrichtung 56 empfängt.

Die Eingabe der Ziel-Koordinaten in das Zielverfolgungs-Teilsystem 60 kann auch vollständig automatisch sein. Das übliche automatische Aufrasten des Teilsystems 60 auf Signale, die direkt über die Leitung 39 von dem Empfänger der Radareinrichtung 56 zu dem Zeitpunkt empfangen werden, zu dem die Antenne 56a das nächstemal das ausgewählte Ziel überstreicht, korrigiert automatisch die gespeicherten Positionsdaten des ausgewählten Ziels nach seiner anfänglichen Eingabe, bis dieser Vorgang von Hand beendet wird. So können beispielsweise die Koordinaten χ und y und die Geschwindigkeiten χ und y für jedes derartige Ziel gespeichert werden. Die Eingabe eines neuen Ziels erzeugt einen zweiten Satz von x, y, χ und y-Daten für eine Speicherung in dem Zielverfolgungs-Teilsystem 60 für ein neu ausgewähltes Ziel. Derartige gespeicherte x, y, χ und y-Daten können auf diese Weise für eine Vielzahl von eintretenden Schiffen ge-

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speichert und auf Anforderung beispielsweise auf einer automatischen Zeitteilungsbasis über die Leitungen 38 dem Rechner zugeführt v/erden.

Wie es weiter oben erläutert wurde, kann das Zielverfolr.;ungs-Teilsystem 60 entweder analog oder digital arbeiten und kann, falls erforderlich, in üblicherweise über geeignete Analog-/ Digital- oder Digital/Analog-Konverter als Interface-Elemente zwischen den verschiedenen Eauteilen des Systems, wie z.B. dem Teilsystem ΐβ und dem Rechner 55 gespeist werden. Es ist verständlich, daß das ^ielverfolgungs-Teilsystem 60 tatsächlich eine Art von Rechnereinrichtung an sich ist, die arithmetische Funktionen, wie z. B. Differenzieren und das Speichern von Daten durchführt. Es ist daher verständlich, daß die Funktion dieses Teilsystems entweder in einer getrennten Einheit wie z.B. in dem getrennter. Teilsystem 60 durchgeführt werden kann oder daß die arithmetischen- und Speicher- oder andere Operationen zumindest teilweise durch jeweilige arithmetische und Speicherelemente durchgeführt werden können, die in dem Rechner 55 vorhanden sind. Die letzteren Elemente können andere Systemfunktionen in üblicher V/eise auf einer Zeitteilungsbasis durchführen. Der Rechner kann beispielsweise ein im Handel erhältlicher Digitalrechner vom Typ UNIVAG 4l8 oder ähnliches sein.

Aus Fig. 3 ist zu erkennen, daß der Rechner 55 verschiedene Berechnungs- und 3teuerfunktionen durchführen muß, um die Ziel-Bahnsymbole auf der Anzeigeeinrichtung 45 nach Fig. 8 zu erzeugen. Es wird im folgenden gezeigt, wie das System aufgebaut ist und wie es arbeitet, um die Ziel-Bahnlinien 133, 1^4, 135 und 136 nach Fig. 3 zu erzeugen. Es ist verständlich, daß die gespeicherten x- und y-Koordinaten der verschiedenen Zielschiffe ohne weiteres in dem Zielverfolgungs-Teilsystem βθ zur Verfügung stehen. Weil die Bewegungen der überwachten Schiffe verglichen mit der Geschwindigkeit selbst des einfachsten Rechners relativ klein sind, ist es zu erkennen, daß es nicht notwendig ist,

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alle Daten in Echtzeit zu berechnen. Entsprechend können die Gefährdungsdaten zweckmäßigerweise in dem Speicher des Rechners 55 gespeichert werden und dieser Speicher wird nur periodisch von dem Zielverfolgungs-Teilsystem mit neuen Daten versorgt.

Es ergeben sich normalerweise nur kleine Änderungen der x- und y-Koordinatendaten und damit normalerweise nur kleine Unterschiede zwischen den tatsächlichen x- und y-Koordinatendaten irgendeines überwachten Schiffes und in den entsprechenden gespeicherten x- und y-Koordinaten, die der Rechner 55 von dem Zielverfolgungs-Teilsystem 60 ableitet. Es ist weiterhin verständlich, daß die Vielzahl von Symbolen, wie z.B. die, die die Zielbahnlinien 133, 134, 135 und 136 nach Fig. 3 bilden, ohne weiteres auf einer Zeitteilungs- oder Multiplex-Basis unter Verwendung einfacher Zeitteilungstechniken erzeugt werden können, wie sie in der Analog- und Digitalrechnertechnik gut bekannt sind. In gleicher Weise werden die Linien zur Festlegung der Grenzen der dargestellten Schutzbereiche in einfacher V/eise auf der Darstellung 9 ausgebildet.

Bei spezieller Betrachtung der Einrichtung zur Erzeugung einer Ziel-Bahnlinie, wie z.B. der Ziellinie 133 ist zu erkennen, daß die R- und T-Koordinaten des Punktes 37 in Fig. 3 im wesentlichen die Lage eines speziellen Zielschiffes darstellen. Die Koordinaten sind in Form der Parameter R und T bezeichnet, doch sind diese lediglich die Analogdarstellungen der tatsächlichen x- und y-Koordinaten des Schiffes. Es ist verständlich, daß die Diskussion der Koordinatencharakteristika andererElemente des Bahnliniensymbols 133 genausogut in der gleichen Weise in Polarkoordinaten durchgeführt werden könnte.

Der Rechner 55 wird beispielsweise durch einen unabhängigen Zeitsteuer-Taktgeber synchronisiert, der außerdem die übrigen Elemente des Systems steuert und der als Echtzeit-Digitaltaktgeber 67 dargestellt ist. Der Taktgeber 67 stellt einen Haupt-

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system-Echtzeit-Taktgeber dar, der die Zeitsteuerung des Rechners 55 über Signale bestimmt, die diesem über eine elektrische Leitung 48 zugeführt werden. Viie es noch zu erkennen sein wird, überträgt der Taktgeber 67 Signale über die Leitungen 73, 8l und 82 für die Synchronisation der Darstellung 9, des Liniensymbolgenerators 59 bzw. des alphanumerischen Zeichengenerators 58. In der folgenden Beschreibung ist zu erkennen, daß der Taktgeber 67 der grundlegende Zeitgeber oder die Taktsteuerung für das gesamte System ist.

Es ist zu erkennen, daß der Rechner 55 so programmiert werden kann, daß er periodisch von dem Zielverfolgungs-Teilsystem βθ die R- und T-Koordinaten des Punktes 37 nach Fig. 3 ableitet und mit Hilfe gut bekannter Einrichtungen Koordinaten-Farb- und Intensitätswerte als Steuersignale an die Darstellungsanzeigeeinrichtung 45 über die Leitungen 83, 54 bzw. 84 liefert, so daß der Kathodenstrahl der Darstellung 9 momentan verstärkt wird, um einen hellen Punkt mit einer bestimmten Farbe am Punkt 37 nach Fig. 3 zu erzeugen. Wenn eine spezielle Farbe von dem Speicher des Rechners 55 angefordert wird, wenn dieser die Bahnnummer 33 für eine Darstellung über dem Punkt 37 auswählt oder einen entsprechenden Befehl erhält,so schließt der Kathodenstrahlröhrenbildschirm der Dauäellung 9 farbige Phosphore in bekannten Anordnungen derart ein, daß der Elektronenstrahl beispielsweise so ausgerichtet wird, daß er rote Phosphorflächen betätigt. Wenn ein üblicher Durchstrahlungsphosphor verwendet wird, wird der Elektronenstrahl nach seiner Ausrichtung mit der speziellen Spannung beschleunigt, die erforderlich ist, um die gewünschte Farbe zu erzeugen. Das Rechnerprogramm liefert die notwendigen Ablenk- und Beschleunigungsbefehle im letzteren Fall gleichzeitig.

Eine nächstfolgende Funktion des Rechners 55 besteht in der Steuerung des Liniensymbolgenerators 59 durch Zuführung von BefehlsSignalen über die Leitungen 5I, 51a, die den Generator 59 so ansteuern, daß er die Bahnlinie 133 nach Fig. 3 ausbil-

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det. Wie es aus der vorstehenden Erläuterung zu erkennen ist, muß die Bahnlinie 155 von dem Punkt 57 zu einem vorhergesagten Punkt 55 gezeichnet werden, an dem das entsprechende Schiff die Darstellung 9 verlassen soll. PUr diesen Zweck liefert der Rechner 55 aufeinanderfolgend über die Leitungen 51> 51a die Koordinaten der Punkte 57 und 55 an den Liniensymbolgenerator 59. Die Koordinatendaten für den Punkt 55 sind selbstverständlich vorhergesagte Daten und der Rechner 55 hat in Üblicher Weise die x~j 7-3 x- und y- Werte des überwachten Schiffes zur Erzeugung der vorhergesagten Koordinaten für den Punkt 55 verwendet. Der Bahnliniensymbolgenerator 59 liefert dann im wesentlichen momentan nach der Hellsteuerung des Punktes 57 Ablenk-Komponentenspannungen über die Leitungen 71 und 72, um die Ziel-Bahnlinie 155 zu erzeugen. Gleichzeitig mit der Hellsteuerung des Punktes 57 und der Ziel-Bahnlinie 155 führt der Rechner 55 weiterhin über die Leitung 54 der Anzeige 9 das Signal zu, das die Farbe oder die Farben bestimmt, mit denen bei Verwendung von Farben der Punkt 57 und die Linie 155 wiedergegeben werden sollen. Es ist verständlich, daß eine Vielzahl derartiger Punkte und Linien in einfacher Weise unter der Steuerung des Rechners 55 gezeichnet werden kann, damit die Bahnlinien einer Anzahl von Überwachten Schiffen dargestellt und die Grenzen der dargestellten Schutzbereiche angezeigt werden.

Analog- oder Digital-Ausführungsformen der Vorrichtung zur Durchführung der Funktion des Bahnlinien-Symbolgenerators 69 sind gut bekannt. Sowohl in Patentschriften als auch anderen Literaturstellen befindet sich eine erhebliche Anzahl von Beschreibungen, die Einrichtungen für die Erzeugung einer Linie mit einstellbarer Länge, die an irgendeiner ausgewählten Koordinatenstelle auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre beginnt und an einer anderen ausgewählten Koordinatenstelle auf dem Bildschirm endet, zeigen, so daß diese Linie unter irgendeinem gewünschten Winkel bezüglich des Betriebskoordinatensystems der Darstellung verläuft.

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In gleicher Weise kann der Rechner 55 durch Ausspeichern von R- und T-Koordinaten, die in seinem eigenen Speicher gespeichert sind, die vertikalen und horizontalen Linien zeichnen, die das Index-Gitter 47 bilden und in gleicher V/eise kann der Rechner die Bezugslinien 19a, 19b, und 19c nach Fig. 3 bilden. Liniensegmente werden in gleicher Weise durch aufeinanderfolgender. Betrieb gebildet, so daß die Doppelsegmentlinie 198b nach Fig. ohne weiteres ebenso wie die Seiten der Parallelogramme 39* Ύ- > 31, 32 erzeugt werden können. Eine einfache Anordnung, die zur Erzeugung der Zielbahnlinie 133 verwendet v/erden kann, ist beispielsweise in der US-Patentschrift 2 4o6 858 beschrieben.

Farbige Darstellungssysteme, wie die, die Durch strahlungsphosphore verwenden, sind beispielsweise in der US-Patentschrift 3 204 143 beschrieben.

Die Technik des Zeichnens von Linien auf Kathodenstrahlröhren wird sehr weitgehend bei Zeichendarstellungen verwendet. Beispielsweise verwenden vMe derartige Zeichendarstellungsschaltungen Symbolgeneratoren, bei denen die Ablenkung des Kathodenstrahls in einem sich wiederholenden Ablenkmuster nicht verwendet wird. Andererseits besteht das bei derartigen alphanumerischen Symbolgeneratoren verwendete Verfahren in dem Zusammensetzen eines Symbols durch kaskadenförmige Anordnung aufeinanderfolgender Elektronenstrahlspuren. Im allgemeinen beginnt jede derartige aufeinanderfolgende Spur an einem Punkt, der durch das Ende der unmittelbar vorhergehenden Spur definiert ist. Es ist verständlich, daß beim Zeichnen alphanumerischer Symbole die aufeinanderfolgenden Spuren im allgemeinen vektorförmig unter sich ändernden Winkeln ausgerichtet sind. Es ist weiterhin verständlieh, daß jede derartige elementare Spur durch eine Einrichtung erzeugt wird, die die Spur an einer Willkürliehen Stellung an der Kathodenstrahlröhre beginnt und diese Spur an einer anderen willkürlichen Stelle beendet. Beispiele solcher Systeme sindin den US-Patentschriften 3 325 802, 3 394 367

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und 3 289 195 beschrieben.

Es ist weiterhin verständlich, daß eine Vielzahl von rechnergesteuerten Kathodenstrahlröhrendarstellungen bekannt sind, die bei dem beschriebenen System verwendet werden können. Eine derartige Darstellung ist in der US-Patentschrift 3 519 997 beschrieben. Alternativ kann eine Anordnung, die der üblichen rechnergesteuerten Kathodenstrahlröhren-rDatenterminal-Darsteilung ähnlich ist, für eine Verwendung in dem beschriebenen System angepaßt werden. Bei derartigen bekannten Anordnungen liefert der Zentralrechner Daten an den Datenterminal-Rechner, der seinerseits Signale zur Erzeugung alphanumerischer Symbole auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre liefert.

In ähnlicher Weise wird die Kathodenstrahlröhrendarstellung 9 der Anzeigeeinrichtung 45 vervollständigt, wenn der Rechner 55 automatisch die alphanumerischen Zeichen erzeugt, die die Skala I5 für die nautischen Meilen, die Schiffs-Bahnnummer, wie z.B. 33 und 34 in Fig. 3 und die verschiedenen Schiffsgeschwindigkeitsangaben, wie z.B. die Ziffern 15 bei 57a und 57b in Fig. 3 bilden.

Jedes derartige Symbol wird in der vorstehend beschriebenen Weise gezeichnet und der Rechner 55 sendet geeignete Befehle an den alphanumerischen Generator 58 über die Leitungen 50, 52, 53« Die Koordinaten, an denen das Symbol bezeichnet werden soll, werden in gleicher Weise von dem Rechner 55 in üblicher Weise über die Leitungen 74 und 75 zugeführt. Gleichzeitig steuert der Rechner 55 die Darstellungs-Anzeigeeinrichtung 45 über die Leitung 5^> um die Farbe zu bestimmen, mit der das Symbol gezeichnet werden soll und um diese Spur über die Leitung 84 zu verstärken.

Patentansprüche;

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Claims

Patentansprüche

Navigationseinrichtung füridie vorausschauende Darstellung der Navigationseigenschaften eines Fahrzeuges bezüglich zumindest erster und zweiter Wegpunkte in einem begrenzten Navigationskanal bezüglich der Zeit, wobei zumindest einer der Wegpunkte sich an einer Stelle befindet, an der es für ein Fahrzeug gefährlich ist, ein anderes zu passieren, gekennzeichne t durch ortsfeste Meßfühlereinrichtungen (56) zur Erzeugung von Koordinaten- und Geschwindigkeitskomponentendaten des Fahrzeuges bezüglich der ortsfesten Meßfühlereinrichtung (56), auf die Koordinaten- und Geschwindigkeitskomponentendaten ansprechende Rechnereinrichtungen (55) zur Berechnung der vorausgesagten zurückgelegten Wegstrecke von zumindest einem ersten der Fahrzeuge entlang des begrenzten Navigationskanals (4) bezüglich der Wegpunkte (E, F) zu einer vorgegebenen zukünftigen Zeit, und Anzeigeeinrichtungen (9), die auf die Rechnereinrichtungen (55) ansprechen, um die derzeitigen und vorausgesagten zurückgelegten Strecken und die entsprechenden derzeitigen und zukünftigen Koordinaten des ersten Fahrzeuges in Wegstrecken- und Zeitkoordinaten als erste und zweite Zeit-Entfernungs-Punkte auf d en Anzeigeeinrichtungen (9) darzustellen, wobei die Rechnereinrichtungen (99) zusätzlich das Zeichnen einer ersten Verbindungslinie zwischen den ersten und zweiten Zeit-Entfernungspunkten der AnzeigeeirrLchtungen (9) bewirken.
2. Navigationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Rechnereinrichtungen (55) zusätzlich das Zeichnen einer ersten Bezugslinie auf der Anzeigeeinrichtung (9) an der Stelle bewirken, die der Entfernung von zumindest einem der Wegpunkte (E, F) entlang des Kanals (4) entspricht, wobei sich die Bezugslinie von der derzei-

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tigen Zeit bis zur zukünftigen Zeit erstreckt.
3. Navigationseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechnereinrichtungen (55) die erste Verbindungslinie und die erste Bezugslinie im wesentlichen so zeichnen, daß sie einen ersten Schnittpunkt bilden, so daß die Zeit vorhersagbar ist, zu der das erste Fahrzeug sich im wesentlichen in der Mitte an einem der Wegpunkte (E, F), befindet...
4. Navigationseinrichtung nach einem der vorhergehenden Anprüche, dadurch gekennzeichne t, daß die ortsfesten Meßfühlereinrichtungen (56) Äzimuth-Abtastradareinrichtungen (56, 56a) zur Erzeugung der Koordinatendaten bezüglich der ortsfesten Lage, Zwischenanzelgeeirrichtungen (6l) zur Darstellung von Bildern, die den Koordinatendaten entsprechen, Wandlereinrichtungen (64) zur selektiven Erzeugung elektrischer Signale in Abhängigkeit von diesen Bildern und auf die Elektrischen Signale ansprechende Einrichtungen (55) zur automatischen Speicherung von Postions- und Geschwind igkeitsöaten umfassen, die zumindest eines der Fahrzeuge charakterisieren.
5. Navigationseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechnereinrichtungen (55) zusätzlich auf die Koordinaten- und Geschwindigkeitskomponentendaten ansprechen, um die vorhergesagte zurückgelegte Wegstrecke von zumindest einem zweiten Fahrzeug entlang des begrenzten Navigationskanals (4) bezüglich der Wegpunkte (E, F) an einer zweiten zukünftigen Zeit zu berechnen, und daß die Anzeigeeinrichtungen (9) auf die Rechnereinrichtungen (55} ansprechen, um in Wegstrecken-und Zeitkoordinaten die derzeitige und vorausgesagte zurückgelegte Wegstrecke und die entsprechenden derzeitigen und zukünftigen Zeitkoordinaten des zweiten Fahrzeuges als dritte und vierte entsprechende ^eit-Entfernungspunkte auf der Anzeigeeinrichtung (9) darzustellen.

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6. Navigationseinriehtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechnereinrichtungen (55) zusätzlich das Zeichnen einer zweiten Verbindungslinie zwischen den dritten und vierten Zeit-Uegstrecken-Punkten auf der Anzeigeeinrichtung (9) bewirken, wobei die Re ebnereinrichtungen (55) bewirken, daß die zweite Verbindungslinie und die erste Bezugslinie im wesentlichen einen zweiten Schnittpunkt bilden, um die Zeit vorauszusagen, zu der das zweite Fahrzeug sich im wesentlichen in der Mitte an einem der V.'egpunkte (E, F) befindet.
7. Navigationseinriehtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η ze ichne t, daß die Rechnereinrichtungen (55) einen Schnittpunkt der ersten und zweiten Verbindungslinien und der ersten Bezugslinie hervorrufen, um das unerwünschte gegenseitige Passieren der ersten und zweiten Fahrzeuge an dem zumindest einen der Wegpunkte (Ξ, F) vorauszusagen.
8. Navigationseinriehtung nach Anspruch β, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechnereinrichtungen zusätzlich das Zeichnen von zumindest einer zweiten geraden Bezugslinie auf der Anzeigeeinrichtung (9) an einer Stelle bewirken, die der Entfernung eines zweiten Wegpunktes (E, F) entlang des Kanals (4) entspricht, und daß diese zweite Bezugslinie sich von der gegenwärtigen Zeit in Richtung auf eine vorgegebene zukünftige Zeit und zu Zwecken erstreckt, die dem Zweck der ersten gradlinigen Bezugslinie entsprechen.
9. Navigationseinriehtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Rechnereinrichtungen (55) so programmiert sind, d'jß rrie erste und zweite Sicherheitsabstände hr.er. αΛ r;p^ioh^rn, die jeweils erste und zweite Schutz- <-äs-. ^rl':r:.\<:\ .1 *:.-., dl ο Jeweils die ersten und zweiten Schnitt-

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10. Navigationseinrichtung nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß die Rechnereinrichtungen (55) so programmiert sind, daß sie die Werte der ersten und zweiten gespeicherten Abmessungen vergleichen, um einen Alarmausgang zu liefern, wenn ihre Werte in einer vorgegebenen Weise aufeinander bezogen sind, um ein unerwünschtes Passieren der ersten und zweiten Fahrzeuge an zumindest einem der Wegpunkte (E, P) vorauszusagen.
11. ^avigationseinrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die ersten und zweiten Schutzbereiche von den Anzeigeeinrichtungen (9) in Abhängigkeit von dem Alarmausgang der Rechnereinrichtungen an den ersten und zweiten Schnittpunkten dargestellt werden, so daß die Bedienungsperson die Überlappung dieser Schutzbereiche beobachten kann.

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