DE2020788B2 - Verfahren zur stereoskopischen Abbildung eines Radarbildes - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur stereoskopischen Abbildung eines Radarbildes unter Verwendung eines linken und eines rechten Biild- «> schirmes, von denen nur jeweils einer von dem entsprechenden Auge des Beobachters deckungsgleich beobachtet wird, sowie einer zeilenweisen Abtastung der zu beobachtenden Geländeabschnitte mit Hilfe einer Antenne, derer. Strahl schwenkbar ist und über die eine kontinuierliche Folge von Mikrowellen-(Laser-)Impulsen ausgesandt wird, wobei den Ablenksystemen für die Horizontal- und Vertikalablenkung beider Schirme, abhängig von der Art dieses Systems, entweder Spannungen oder Ströme zugeführt werden, die proportional dem Azimut- bzw. Elevationswinkel sind, unter dem ein Aufpunkt im betreffenden Geländeabschnitt vom Antennenstandpunkt aus gesehen wird, und vom Abstrahlungswinkel der Antenne gesteuert werden, und wobei zu der die Horizontalablenkung bewirkenden Spannung oder dem entsprechenden Strom beim einen Bildschirm eine zum Quotienten aus der wählbaren und die Stärke des räumlichen Sehens bestimmenden virtuellen Basislänge und der zwischen dem Aufpunkt und dem Antennenstandort gemessenen Entfernung proportionale zusätzliche Spannung bzw. ein entsprechender zusätzlicher Strom addiert wird, und der Betrag dieser zusätzlichen Spannung bzw. des entsprechenden Stromes beim Horizontal-Ablenksystetn des anderen Bildschirmes subtrahiert und die Basislänge durch eine einstellbare Gleichspannung nachgebildet und die vom Antennenstandort zum Aufpunkt jeweils gemessene Entfernung als dieser Größe proportionale Spannung bzw. proportionaler Strom geliefert wird.

Das gewöhnliche Darstellungsverfahren für ein Radarbild mit Zielkennzeichnung durch Hellsteuerung der nur schwach aufgehellten, im Takt der Abtastung bewegten Zeitachse ist eine Aufzeichnungsart auf einer ebenen Fläche, so daß keine räumliche Bildwiedergabe erreicht werden kann. Zur Erzielung einer Darstellung mit allen Rauminformationen, beispielsweise über einen bestimmten abzutastenden Geländeabschnitt, sind zwei verschiedene Darstellungen notwendig. Die eine Darstellung zeigt z. B. den Eleva- bo tionswinkel und den Azimutwinkel des Zieles und die andere Darstellung die Zielentfernung und den Elevationswinkel des Zieles jeweils in rechtwinkligen Koordinaten. Bei Radaranlagen mit einem hohen Auflösungsvermögen und hoher Entfernungsgenauigkeit läßt sich die Entfernung auch digital ermitteln und anzeigen. Die genannten Darstellungsweisen für die Entfernung von Zielen und allen anderen Lageinformationen sind jedoch sehr unanschaulich, da sie nicht den menschlichen Sinnesorganen angepaßt sind. Die Informationsdarstellung solJie möglichst den größten Teil der Arbeit demjenigen Gebiet des menschlichen Gehirns überlassen, der unbewußt und daher nicht unmittelbar anstrengend Informationsverarbeitung zu leisten vermag. Statt dessen werden die Informationen auf einer Vielfalt von Instrumenten oder Bildschinnen angezeigt, über die der Beobachter erst nach anstrengender und zeitraubender Denktätigkeit zu den gewünschten Rückschlüssen gelangt

Eine stereoskopische Radarbilddarstellung, die einen anschaulichen Überblick eines zu beobachtenden räumlichen Geländeabschnittes gestattet, ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 15 48 523 bekannt. Danach wird mit HiUe einer beweglichen Antenne der zu beobachtende Gcländeabschnitt mit einer kontinuierlichen Folge von Mikrowellen oder Laserimpulsen zeilenweise abgetastet und das Radarbild als erstes Teilbild auf einer Bildröhre dargestellt, deren Elektronenstrahl in bezug auf seine Helligkeit durch die reflektierte Strahlung gesteuert und synchron zu den Bewegungen der Antenne durch eine linear ansteigende, der Abweichung proportionale Ablenkspannung abgelenkt wird. Das zweite Teilbild des gesamten Stereobildes wird auf einer zweiten, in gleicher Weise arbeitenden Bildröhre aus den Informationen des erstgenannten Bildes dadurch gewonnen, daß zu der linear ansteigenden und mit der Größe der Ablenkspannung für den Elektronenstrahl der erstgenannten Bildröhre übereinstimmenden Zeilen-Abienkspannung der zweiten Bildröhre eine mit der Sendeimpulsfolge synchronisierte, jeweils mit der Aussendung eines Sendeimpulses beginnende und vor dem nachfolgenden Sendeimpuls endende, ebenfalls ansteigende Zusatzablenkspannung addiert wird. Bei Auftreffen eines Sendeimpulses auf einen reflektierenden Gegenstand und Rückkehr dieses Impulses wird der Empfangsimpuls dieses Gegenstandes um so weiter gegenüber der Anzeige auf der ersten Bildröhre verschoben, je weiter der Gegenstand vom Antennenstandort entfernt ist. Bei Verwendung der ersten Bildröhre als linkes Teilbild wird die entfernungsabhängige Verschiebung nach links, bei der zweiten Bildröhre nach rechts vorgenommen und umgekehrt. Bei diesem bekannten Verfahren zur stereoskopischen Abbildung eines Radarbildes besteht jedoch keine gleichartige Ansteuerung für die Horizontalablenksysteme beider Bildschirme, da für das eine Bildröhrensystem eine speziell ausgebildete Impulsformeinrichtung zur Erzeugung der ansteigenden, mit der Sendeimpulsfolge synchronisierten Zusatzablenkspannung vorgesehen sein muß.

Aus der USA.-Patentschrift 27 18000 ist eine Einrichtung zur stereoskopischen Darstellung eines Radarbildes unter Verwendung eines linken und eine: rechten Bildschirmes bekannt, von denen nur jeweil: einer von dem entsprechenden Auge des Beobachter: deckungsgleich beobachtet wird, sowie einer zeilen weisen Abtastung der zu beobachtenden Gelände abschnitte mittels einer Antenne, deren Strahl schwenk bar ist und über die eine kontinuierliche Folge voi Mikrowellenimpulsen ausgesendet wird. Den Syste men für die Horizontal- und Vertikalablenkung de beiden Schirme werden dabei über Potentiometer abgriffe Spannungen zugeführt, die proportional der Azimut- bzw. Elevationswinkel sind, unter welcher ein Aufpunkt im betreffenden Geländeabschnitt vor

Antennenstandpunkt aus gesehen wird. Zu der die Horizontalablenkung bewirkenden Spannung wird beim einen Bildschirm eine dem Quotienten aus der wählbaren und die Stärke des räumlichen Sehens bestimmenden virtuellen Basislänge und der zwischen dem Aufpunkt und dem Antennenstandort gemessenen Entfernung proportionale zusätzliche Spannung addiert. Beim Horizontalablenksystem des anderen Bildschirmes wird diese zusätzliche Spannung subtrahiert. Die zusätzlich addierte bzw. subtrahierte Horizontalablenkspannung wird entsprechend Fig.4 dieser USA.-Patentschrift durch die von jedem Sendeimpuls ausgelöste Ladung eines Kondensators erzeugt. Während der Pausen zwischen den Sendeimpulsen entlädt sich der Kondensator über einen Widerstand und erzeugt somit eine Signalspannung, die im wesentlichen zeitproportional abnimmt. Die Radar-Echoimpulse werden den Intensitätssteuerelektroden zugeführt, so daß stets bei Eintreffen eines Radar-Echoimpulses die Röhren hell getastet werden, und zwar an denjenigen Stellen, die zum einen dem jeweiligen gemeinsamen Vertikalablenkwert und zum anderen dem zusammengesetzten Horizontalablenkwert entsprechen. Es wird bei dieser bekannten Schaltung somit bei jeder Azimutabtastung der Spannungsverlauf über dem gesamten zusätzlichen Horizontalablenkspannungsbereich den zugeordneten Elektroden zugeführt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein bezüglich der Variation des Horizontalablenkspannungswerts zweckmäßigeres Verfahren zur Ansteuerung zweier Bildröhren bei einem Stereo-Radargerät zu schaffen. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß nach dem Start eines jeden Sendeimpulses in einer die Dauer des Sendeimpulses übersteigenden Zeit zwei jeweils einer Bildröhre zugeordnete, in Serie zueinander liegende, gleich bemessene Kondensatoren durch eine einstellbare Spannungsquelle auf eine festgelegte Spannung aufgeladen werden, daß nach der Aufladezeit dieser beiden Kondensatoren die Spannungsquelle abgeschaltet wird und die Kondensatoren auf zwei parallel zu ihnen angeordnete Widerstände so entladen werden, daß die Kondensalorspannungen proportional mit der Zeit abnehmen und beim Aussenden des nächsten Sendeimpulses vollständig entladen sind, daß beim Empfang eines Radarechos zwischen zwei Sendeimpulsen die an den beiden Kondensatoren anstehende Spannung auf zwei weitere, jeweils parallel zu diesen einschaltbare Kondensatoren gegeben wird, die gleich bemessen sind, jedoch eine geringere Kapazität als die an die Spannungsquelle anschaltbaren Kondensatoren aufweisen und jeweils mit einem parallel dazu angeordneten, so bemessenen Entladewiderstand versehen sind, daß diese Entladezeitkonstante groß gegen die Dauer zwischen zwei Sendeimpulsen ist und somit die Spannung an diesen weiteren Kondensatoren bis zum nächsten Radarecho erhalten bleibt, und daS die an den weiteren Kondensatoren liegenden gleich großen Spannungen den beiden Bildröhren als zusätzliche Horizontalablenkspannungen zugeführt werden, so te daß die Elektronenstrahlen der beiden Röhren im gleichen Maße, jedoch in gegengesetzter Richtung horizontal ausgelenkt werden.

Es wird somit der jeweils herrschende, die Reflexionsobjektentfernung beinhaltende Horizontalab- lenkwert am ersten Kondensatorpaar ausgetastet und über einen eigenen zusätzlichen Kondensatorspeicher der Bildröhrenelektroden fur die Horizontalablenkung zugeführt. Die Speicherung dauert zumindest bis zum nächsten empfangenen Echoimpuls. Hat sich die Echolaufzeit, d. h. die Entfernung des Reflexionsobjektes, geändert, so ist auch die den Stereoeffekt hervorrufende Korrekturspannung, die der nur den Azimutwinkel angebenden Horizontalablenkspannung überlagert ist, gegenüber dem vorhergehenden Wert unterschiedlich. Dies bewirkt einen anderen Austastwert Für den zusätzlichen Kondensatorspeicher. Die Variation des jeweiligen gesamten Horizontalablenkspannungswertes ist somit von einer Azimutabtastung zur nächsten Abtastung erheblich geringer als bei der bekannten Schaltung nach der USA.-Patentschrift 27 18000.

Damit ein möglichst wirklichkeitsgetreues Stereobild entsteht, wird die Helligkeit der Bildpunkte beider Bildschirme zumindest annähernd proportional der Reflexionsintensität des vom jeweiligen Aufpunkt reflektierten Radarechos moduliert.

Die Problemstellung und Einzelheiten eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung sind an Hand von vier Figuren näher erläutert.

F i g. 1 a und 1 b dienen der Ableitung der trigonometrischen Beziehung,

F i g. 2 zeigt eine Schirmbilddarstellung,

F i g. 3 ein Schaltungsbeispiel zur erfindungsgemäßen Ansteuerung zweier Bildröhren und

F i g. 4 einen Ablaufplan für die Radarsende- und -empfangsimpulse.

F i g. 1 a zeigt den räumlichen Arbeitsbereich eines Stereo-Radars im Grundriß und F i g. 1 b im Seitenriß. Es stellt dar:

A den Antennenstandpunkt,
P einen Aufpunkt im Gelände,
Ψ und 0 den Azimut- bzw. Elevationswinkel

unter dem der Geländeaufpunkt P vom

Antennenstandort A aus gesehen wird α den seitlichen Abstand des Aufpunktes F

von der Azimut-Nullinie des Systems r₀ die Komponente der Entfernung r des

Aufpunktes P auf der Nullinie für der

Azimutwinkel q und den Elevationswin

kel», b die halbe Basislänge bei Stereo-Dar

stellung,
^rf <Pi- ^r2' ?2 den Entfernungsvektor bzw. Azimut

winkel unter der Annahme, daß dei

Antennenstandort A um ± b seitlicl

verschoben ist

Die Maximal- bzw. Mmimalwerte von r, q und i begrenzen jeweils den Wirkungsbereich des Radar gerätes. Es lassen sich folgende Beziehungen ablesen

«g, = f.
^ro

a + b

a	r°	b	b r0	= tg? +	b
	r0		b	= «gf-	b r0
a		*
a		-

C₀ = Γ ■ COS φ ,

tg 7-1 = tg ψ +

Ig _ψ2 = Ig 7' -

7, ^

r · cos φ

r ■ cos 7

_V2 = arctg(tg7 -

Beschränkt man sich auf kleine Winkel (^_11111x, ö_max ^{= etwa} 30°), so kann man ohne Einbuße an Genauigkeit Tür diese Anwendungen tg 7 = ψ und cos 7 = 1 setzen. Man erhält dann die Beziehungen

7, = 7 +

F i g. 2 zeigt die Darstellungsweise von Geländepunkten entsprechend den Bildpunkten auf einem der beiden Bildsrhirme. ?>,, φ₂ und ^fl werden als horizontale bzw. vertikale Ablenkung eines Bildpunktes ρ winkelproportional mit der Proportionalitätskonstante c auf je einem Bildschirm dargestellt, wobei der Winkel ψ_ι für den einen Schirm und der Winkel <f₂ für den anderen Schirm gültig ist. Wird dafür gesorgt, daß die Helligkeit der Bildpunkte P beider Bildschirme ungefähr proportional der Refiexionsintensität des jeweiligen Radarechos moduliert ist und daß jeweils ein Auge des Beobachters nur eines der Schirmbilder deckungsgleich beobachtet, so wird der gewünschte Stereoeffekt erzielt.

Die Größe der zweifachen Basislänge 2b bestimmt die Intensität des räumlichen Sehens. Sie ist zweckmäßig dem Entfernungsbereich des Radargerätes angepaßt, kann aber in Grenzen beliebig gewählt werden und ist im allgemeinen wesentlicher größer als der Augenabstand.

F i g. 3 zeigt die beiden nebeneinander angeordneten Bildröhren Bl und B 2 jeweils mit einem Plattenablenksystem für die Vertikalablenkung, das an einer winkelproportionalen Spannung U Hegt, und einem Plattenablenksystem für die Horizontalablenkung, das von einer winkelproportionalen Spannung I^ betätigt wird. Zur Darstellung der Winkel 7 und ϋ für den Azimut- bzw. die Elevation auf den Bildschirmen ßl und B 2 dienen die winkelproportionalen Spannungen U₉ und V , die von den Winkelstellungei> der Antenne gesteuert werden. Bei Systemen mit nuj.'r.e^«cher Ablenkung können diese Spannungen mühelos mit üblichen Schaltungen in proportionale Ströme verwandelt werden. Zur Wiedergabe der die Entfernung angebenden Winkel

muß der Horizontalablenkspannung U, eine Spannung proportional zu ± - überlagert werden. Es

können hierzu quotientenbildende Schaltungen verwendet werden, wobei die halbe Basislänge b durch eine einstellbare Gleichspannung nachgebildet wird und die vom Antennenstandort A zum Aufp'unkt P jeweils gemessene Entfernung r als dieser Größe proportionale Spannung geliefert wird. Die in F i g. 3 dargestellte Schaltung zeigt eine solche Möglichkeit und wird unter Zuhilfenahme des Impulsplanes nach F1 g. 4 im folgenden erläutert. Beim entfernungsmessenden Radar beträgt die Zeit zwischen zwei gesendeten Impulsen t₀. Diese Zeit t₀ ist so kurz, daß innerhalb dieser die Ablenkspannung ΙΛ als praktisch konstant angesehen werden kann. Wird ein Sendeimpuls der Dauer Λ ί, gestartet, so wird ein elektronischer Schalters! von seiner Stellung0 auf die Stellung 1 gelegt. Zwei andere elektronische Schalter Sl und S3 verbleiben in der Stellung 0. Zwei gleich bemessene Kondensatoren Cl laden sich nach dem Sendeimpuls in der Zeit At₂ jeweils auf die halbe Spannung einer Spannungsquelle U_b auf. die ein Maß Tür die Basislänge ist. Nach dieser Zeit If₂ geht der Schalter Sl wieder in die Stellung 0. und die beiden Kondensatoren Cl entladen sich über zwei ihnen parallelgeschaltete Widerstände R1 so. daß die Kondensatorspannung der Kondensatoren C1 proportional mit der Zeit ί abnimmt und nach der Zeit f₀ gleich Null ist. Nach der Zeit t_e wird im Radarempfänger ein Echo auf den Sendeimpuls empfangen. Dann gehen für die Zeit If₃ die beiden Schalter S 2 und S3 in Stellung 1 und laden zwei weitere Kondensatoren C 2 in der Zeit U₃ auf die zu dieser Zeit an den Kondensatoren Cl liegende Spannung auf. Die Kapazität der Kondensatoren C2 ist gleich groß, jedoch bedeutend kleiner als diejenige der Kondensatoren Cl. Die Zeitkonstante R2 · C2 ist groß gegen die Zeit f₀ zwischen zwei Sendeimpulsen, so daß diese Spannung bis zum nächsten Radarecho erhalten bleibt. Ist nach dem Start die Zeit t₀ vergangen, so wiederholt sich der Vorgang. Hat die Zeit t_e bis zum Eintreffen des Echos diesmal einen anderen Wert ah vorher, hat sich also die Entfernung geändert, so isi auch die der Spannung U, überlagerte Korrekturspannung an den Kondensator C2 im entgegengesetzten Sinne für die beiden Bildröhren eine andere Dadurch, daß die Schaltung symmetrisch aufgebaut ist. verlaufen die Korrekturen in gleichem Maße aul den beiden Bildschirmen ohne zusätzliche Maßnahme» in gegengesetztem Sinn.

Für eine optimale Stereowirkung steht die Entfernungsauflösung zu einer gegebenen Azimut-Winkelauflösung zweckmäßig in dem nachfolgend abgeleiteten Verhältnis.

Es ist, wie vorher bereits abgeleitet

Die Abweichungen Iy_1-2 von den Sollwerten 7, und 7₂ sollen möglichst klein sein.
Das totale Differential von 7, ist

7i = 7 + — -

Π-2

I₇ ±

ar

Ir

V2 = <f ~

I7 ±

Ir

Die beiden Fehleranteile I ψ und —₂ -Av sind in vorteilhafter Weise etwa gleich.
Dann ist

-^ir

Die geforderten Genauigkeiten ^lr in der Entfernungsmessung ist bei gegebener Winkelauflösung I? Tür die kleinste Arbeitsentfernung r„„„ am größten: sie ist

r ^{= u}> τ ■

Das Stereo-Radar nach der Erfindung ist demnach zweckmäßig so konzipiert, daß diese Beziehung erfüllt ist.

Ähnlich wie beim Scherenfernrohr ist es zweckmäßig, auf den Bildschirmen künstliche Entfernungsmarken mit Entfernungsmeßzahl einzublenden. Sie erscheinen dann wie im Raum verteilt, so daß die Entfernung von der Antenne zu einem Geländepunkl abgelesen werden kann, der in gleicher Entfernung wie eine der Marken zu stehen scheint.

Ein anderes Verfahren zur Entfernungsmessung besteht darin, daß man periodisch künstliche Echos mit von Hand einstellbarer, konstanter Laufzeit einblendet. In der Geländedarstellung erscheint dann eine in der Tiefe verschiebbare, helle Linie, die man auf den zu vermessenden Punkt im Gelände einstellt. Die Entfernung wird z. B. an der Handbedienung abgelesen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel eines derartigen Radargerätes mit Ausnahme der schon ausführlich beschriebenen Schirmbilddarstellung kurz umrissen. Ein typischer räumlicher Ausschnitt, der für viele Anwendungsfälle ausreichen wird und etwa dem Ausschnitt einer Amateurkamera mit Normalbrennweite entspricht, wird durch einen Azimutwinkel von ± 20 und einen Elevationswinkel von ±15 umrissen. Bei einer Halbwertsbreite der Antennenbündelung von 1 in beiden Richtungen kann man diesen Raum- so winkel bei waagerechter Zeilenabtastung mit 30 Zeilen zu je 40 Bildpunkten, insgesamt also mit 12GuBiIdpunkten abtasten. Bei einer Halbwertsbrette von 0,5 erhält man 4S00 Bildpunkte.

Bei einer maximalen Entfernung von 12 km ist zweckmäßig die Pulswiederholungsfrequenz für eine eindeutige Entfernungsmessung nicht größer als lZ5kHz. Begnügt man sich bei der Abtastung mit einem Impuls pro Raumwinkel-Element, so kann man den gesamten Raumbereich mit einem Inhalt von 1200 Bildpunkten bei 12 500 Impulsen pro Sekunde rund lOmal pro Sekunde abtasten und zur Darstellung bringen.

Bei einer solchen Abtastgeschwindigkeit empfiehlt sich die Anwendung einer elektronischen Strahlrichtungsänderung mit Hilfe einer Phased-Array-Antenne oder beim Arbeiten mit Laserstrahlen die Benutzung eines Systems von Drehprismen oder -spiegeln.

Die Aufzeichnungszeit für ein Bild beträgt somit etwa Vio Sekunden, für eine Zeile ¹Z₃₀₀ Sekunden. Soll das Gelände von einem mit einer Geschwindigkeit von z.B. 0,9 Mach (300m,see) fliegenden Flugzeug betrachtet werden, so legt dieses pro Zeile 1 m, pro Bild 30 m zurück. Die hierdurch bedingte Verzerrung des Bildes ist für die Azimut-Dimension nicht feststellbar. In der Elevationsrichtung ergibt sich für den Nahbereich des betrachteten Geländes (r„„„ z. B. = 150 m) eine gewisse Verzerrung, weil sich die Radarantenne zwischen der Zeit der ersten Zeilenabtastung (unterer Teil des Bildes) und der letzten Zeilenabtastung (oberer Teil des Bildes) um 30 m weiterbewegt und damit ihren Blickwinkel geändert hat. Die Informationen über die Eigenbewegung über Grund, die z. B. einem bordeigenen Doppler-Navigator entnommen werden können, liefern die Möglichkeit einer einfachen automatischen Entzerrung des Bildes, indem der Ablenkspannung für die Elevation bei der Darstellung auf den Bildschirmen eine entsprechende Korrekturspannung überlagert wird.

Bei Anwendung in Flugzeugen kann die Beobachtung des Bildes durch den Piloten mit Hilfe einer fest installierten Optik zu einer Behinderung in seiner weiteren Tätigkeit führen. In diesen Fällen wird daher die Benutzung einer leichten, am Kopf des Piloten befestigten Optik empfohlen, die über eine Faser-Optik mit den beiden Bildschirmen verbunden ist.

Eine Wiedergabe des Geländes in einem Entfernungsbeieich von 150 m bis 12 km »mn einem Blick« ist verhältnismäßig schwierig durchzuführen, weil die Unterschiede in den Echointensitäten sehr groß sind und an die Nebenkeulendämpfung der Richtantenne hohe Anforderungen gestellt werden müssen. Hier ist ein Konzept mit Entfernungsbereichs-Lmschaltung zweckmäßig. z.B. 150m 4(K)Om und 600m
12 000 m. oder ein Konzept mit von Hand einstellbarer gleitender Einstellung des Empfänger-Regelbereiches. Hierbei ist jeweils nur ein von Hand wählbarer Teil des gesamten Tiefenabschnitts gut sichtbar ausgeleuchtet. Wenn an Landebahnen Transponderketten als Begrenzungsmarkierung aufgestellt werden, so läßt ich das obengenannte Problem auf der Basis der Sekundärradartechnik in sonst gleicher Weise leichter lösen. Jedoch ist das Verfahren dann auf derart ausgerüstete Landebahnen beschränkt.

Zur Betrachtung der beiden Bildschirme können z. B. Polarisationsbrillen oder Grün- und Rotbrillen benutzt werden, wobei im letzten Fall jede der beiden Bildröhren entsprechend als Farbröhre ausgeführt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

1. Patentansprüche:

   * 1. Verfahren zur stereoskopischen Abbildung eines Radarbildes unter Verwendung eines linket, s und eines rechten Bildschirmes, von denen nur jeweils einer von dem entsprechenden Auge des Beobachters deckungsgleich beobachtet wird, sowie einer zeilenweisen Abtastung der zu beobachtenden Geländeabschnitte mit Hilfe einer Antenne, deren Strahl schwenkbar ist und über die eine kontinuierliche Folge Mikrowellen-(Laser-)lmpulsen ausgesandt wird, wobei den Ablenksystemen für die Horizontal- und Vertikalablenkung beider Schirme, abhängig von der Art dieses Systems, entweder Spannungen oder Ströme zugeführt werden, die proportional dem Azimutbzw. Elevationswinkel sind, unter dem ein Aufpunkt im betreffenden Geländeabschnitt vom Antennenstandpunkt aus gesehen wird, und vom Abstrahlungswinkel der Antenne gesteuert werden, und wobei zu der die Horizontalablenkung bewirkenden Spannung oder dem entsprechenden Strom beim einen Bildschirm eine zum Quotienten aus der wählbaren und die Stärke des räumlichen Sehens bestimmenden virtuellen Basislänge und der zwischen dem Aufpunkt und dem Antennenstandort gemessenen Entfernung proportionale zusätzliche Spannung bzw. ein entsprechender zusätzlicher Strom addiert wird, und der Betrag dieser zusätzlichen Spannung bzw. des entsprechenden Stromes beim Horizontal-Ablenksystem des anderen Bildschirmes subtrahiert und die Basislänge durch eine einstellbare Gleichspannung nachgebildet und die vom Antennenstandort zum Aufpunkt jeweils gemessene Entfernung als dieser Größe proportionale Spannung bzw. proportionaler Strom geliefert wird, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Start eines jeden Sendeimpulses in einer die Dauer (. 11,) des Sendeimpulses übersteigenden Zeit (It₂) zwei jeweils einer Bildröhre (Bl, Bl) zugeordnete, in Serie zueinander liegende, gleich bemessene Kondensatoren (Cl) durch eine einstellbare Spannungsquelle (U _b) auf eine festgelegte Spannung aufge- laden werden, daß nach der Aufladezeit(At₁) dieser beiden Kondensatoren (Cl) die Spannungsquelle (U _b) abgeschaltet wird und die Kondensatoren (Cl) auf zwei parallel zu ihnen angeordnete Widerstände(JiI) so entladen werden, daß die Kondensatorspannungen proportional mit der Zeit abnehmen und beim Aussenden des nächsten Sendeimpulses vollständig entladen sind, daß beim Empfang eines Radarechos zwischen zwei Sendewpulsen die an den beiden Kondensatoren (Cl) anstehende Spannung auf zwei weitere, jeweils parallel zu diesen einschaltbare Kondensatoren (C2) gegeben wird, die gleich bemessen sind, jedoch eine geringere Kapazität als die an die Spannungsquelle(U_b) anschaltbaren Kondensatoren (C 1) aufweisen und jeweils mit einem parallel dazu angeordneten, so bemessenen Entladewiderstand (R2) versehen sind, daß diese Entladezeitkonstante groß gegen die Dauer (i₀) zwischen zwei Sendeimpulsen ist und somit die Spannung an diesen weiteren Kondensatoren (C2) bis zum nächsten Radarecho erhalten bleibt, und daß die an den weiteren Kondensatoren (C 2) liegenden gleich großen Spannungen den beiden Bildröhren als zusätzliche Horizontaiablenkspannungen zugeführt werden, so daß die Elektronenstrahlen der beiden Röhren (Bl, B2) im gleichen Maße, jedoch in gegengesetzter Richtung horizontal ausgelenkt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Helligkeit der Bildpunkte beider Bildschirme zumindest annähernd proportional der Reflexionsintensität des vom jeweiligen Aufpunkt reflektierten Radarechos moduliert wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,. dadurch

   gekennzeichnet, daß für die Genauigkeit ~ in der Entfernungsmessung die Bedingung -^- = Δφ· -T^ erfüllt ist, wobei Αφ die ge-

   gebene Winkelauflösung für die kleinste Arbeitsentfernung r_min und b die virtuelle Basislänge darstellt.
4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Bildschirmen künstliche Entfernungsmarken mit Entfernungsmeßzahlen eingeblendet werden.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß periodisch künstliche Echos mit von Hand einstellbarer konstanter Laufzeit eingeblendet werden.
6. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Antenne mit Strahlrichtungsänderung eine elektronisch gesteuerte Phased-Array-An tenne verwendet wird.
7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Arbeiten mit Laserstrahlen zur Strahlrichtungsänderung ein System von Drehprismen oder Drehspiegeln verwendet wird.
8. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer beweglichen Radarstation Informationen über die eigene Bewegung einem Navigationssensor, beispielsweise bei Flugzeugen einem Doppler-Navigator, entnommen werden i>nd mit dieser Information eine automatische Entzerrung des Bildes dadurch vorgenommen wird, daß der Ablenkspannung bzw. dem Ablenkstrom für die Elevation (Vertikalablenkung) bei der Darstellung auf den Bildschirmen eine entsprechende Korrekturspannung bzw. ein Korrekturstrom überlagert wird.
9. 9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Anwendung in Flugzeugen zur Beobachtung des Bildes durch den Piloten eine leichte, am Kopf des Piloten befestigte Optik vorgesehen ist, die über eine Faser-Optik mit den beiden Bildschirmen verbunden ist.
10. 10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Entfernungsbereich in verschiedene Bereiche, z. B. 150 bis 4000 m und 600 bis 12000 m eingeteilt ist, die getrennt einschaltbar sind.
11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, daß im Empfänger eine von Hand einstellbare, gleitende und über den gesamten Entfernungsbereich arbeitende e.ntfernungsgesteuerte Verstärkungsregelung verwendet wird so daß jeweils nur der von Hand gewählte Tei:

    des gesamten Tiefenabschnittes gut sichtbar ausgeleuchtet ist
12. 12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betrachtung der beiden mit ⁿolarisationsgläsern ausgestatteten Bildschirme Polarisationsbrillen verwendet werden.
13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betrachtung der beiden Bildschirme Grün- und Rotbrillen benutzt werden, wobei jeder der beiden Bildschirme entsprechend als Farbschirrn ausgeführt ist