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    • 专利摘要:
    Das Verfahren zur Bestimmung der Bahn eines sich bewegenden Körpers umfasst folgende Stufen: DOLLAR A i) mindestens einen Sensor vorsehen (R1, R2, R3), der in der Lage ist, Daten über die reale Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers aufzunehmen und zu übertragen, sowie eine Verarbeitungs-Vorrichtung (E1, F1, E2, F2) vorsehen, DOLLAR A ii) in einer gewählten Richtung und während einer gewählten Dauer Daten über die reale Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers aufzunehmen, und DOLLAR A iii) die so aufgenommenen Daten emfangen und verarbeiten, um daraus Parameter abzuleiten, welche zumindest die Bahn des sich bewegenden Körpers in einem gewählten ebenen Bezugssystem charakterisieren. DOLLAR A Das Verfahren benötigt zwei oder drei Sensoren (R1, R2, R3) zur Bestimmung der Flugbahn des sich bewegenden Körpers in einem räumlichen Bezugssystem, und verwendet eine Kalman-Filterung für einen Betrieb in Echtzeit.
    公开号:DE102004006399A1
    申请号:DE200410006399
    申请日:2004-02-10
    公开日:2004-09-09
    发明作者:Volker Fleck；Pierre Raymond；Christophe Villien
    申请人:Deutsch-Franzosisches Forschungsinstitut Saint-Louis Saint-Louis；Institut Franco Allemand de Recherches de Saint Louis；
    IPC主号:G01S13-58
    专利说明:
    [0001] Die vorliegende Erfindung betrifftdie Bestimmung der Bahn von sich schnell bewegenden Körpern durchVerwendung einer Vorrichtung zur Messung der realen Geschwindigkeitdes sich bewegenden Körpers undeiner Kalman-Filterung.
    [0002] Die Erfindung findet eine allgemeineAnwendung in der Bestimmung der Flugbahnen von sich bewegenden Körpern, undinsbesondere in der abstandsaktiven Panzerung, die dazu dient, Panzergegen sehr schnell anfliegende Körper,wie z. B. panzerbrechende Geschosse mit 2 000 m/s zu schützen.
    [0003] Sie kann auch auf andere Plattformen,wie z. B. Fahrzeuge, Schifte, Bodenstationen, sowie zur Detektionund Positionsbestimmung anderer Objekte, wie Drohnen, Lenkflugkörper o.ä. angewendetwerden.
    [0004] Sie kann ebenfalls Anwendung findenfür dieDetektion, die Überwachung,die Kontrolle der Geschwindigkeit und die Position von Fahrzeugen.
    [0005] Im Allgemeinen besteht das Prinzipder abstandsaktiven Panzerung eines Fahrzeugs darin, das Geschossmit Hilfe einer Platte oder des Verschusses eines Schutzelementsabzufangen, bevor das Geschoss sein Ziel erreicht.
    [0006] Dazu muss die Flugbahn des Geschossesmit großerGenauigkeit unter Einhaltung sehr kurzer Zeiten bestimmt werden.
    [0007] Die Flugbahn des Geschosses kannmit mehreren Techniken bestimmt werden.
    [0008] Zum Beispiel besteht eine bekannteLösungdarin, ein Impulsradar mit sequentieller Abtastung zu verwenden,das sofort und direkt die Parameter der Flugbahn des Geschosses(Winkel, Geschwindigkeit, Entfernung) misst.
    [0009] Der Nachteil dieses weit entwickeltenRadartyps ist, dass er im Allgemeinen äußerst komplex und relativ kostspieligist.
    [0010] Die vorliegende Erfindung behebtdiesen Nachteil.
    [0011] Sie betrifft ein Verfahren für die Bestimmungder Flugbahn eines sich bewegenden Körpers.
    [0012] Gemäss einer allgemeinen Definitionder Erfindung beinhaltet das Verfahren folgende Stufen: – i)mindestens einen Sensor vorsehen, der in der Lage ist Daten über diereale Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers aufzunehmen und anzubieten,sowie eine Verarbeitungs-Vorrichtung vorsehen, – ii)in einer gewähltenRichtung und währendeiner gewähltenDauer Daten überdie reale Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers aufnehmen, und – iii)die so aufgenommenen Daten empfangen und verarbeiten, um darausParameter abzuleiten, welche zumindest die Bahn des sich bewegendenKörpersin einem gewähltenebenen Bezugssystem charakterisieren.
    [0013] Ein solches Verfahren nutzt als einzigeInformation die reale Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers undderen zeitlichen Verlauf, oder irgendeine andere Größe, diemit der Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers zusammenhängt, wodurchdie Flugbahn eines sich schnell bewegenden Körpers mittels Sensoren und/oderrudimentärenund kostengünstigenKomponenten wie Doppler-Radars, Laser-Velozimeter o.ä. bestimmtwerden kann.
    [0014] Nach einer Anwendungsart des Verfahrensist vorgesehen, mindestens zwei oder drei Sensoren gegeneinandergemäß einervorbestimmten geometrischen Beziehung anzuordnen, und die durchbesagte Sensoren in einer gewähltenRichtung und übereine gewählteDauer aufgenommenen Daten überdie reale Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers zu verarbeiten, um darausParameter abzuleiten, welche die Bahn des sich bewegenden Körpers ineinem gewähltenräumlichenBezugssystem charakterisieren.
    [0015] Somit kann die Messung im Falle desebenen Problems durch einen einzigen Sensor, und im Falle des räumlichenProblems durch zwei oder drei Sensoren durchgeführt werden.
    [0016] Nach einer Realisierungsart, beider die Sensoren Doppler-Radars sind, die kontinuierlich mit verschiedenenkonstanten Frequenzen in eine gewählte Richtung emittieren, nutztdie Verarbeitungsstufe den Verlauf des Phasenunterschieds zwischender von jedem Sensor emittierten Welle und der vom sich bewegendenKörperreflektierten Welle.
    [0017] In der Praxis enthält die Verarbeitungsstufeeine Näherungder besagten Funktion überden Verlauf des Phasenunterschieds durch ein zeitabhängiges Polynom.
    [0018] Vorzugsweise werden die Koeffizientendes Polynoms durch eine digitale Filterung des Typs Kalman-Filterbestimmt.
    [0019] Die Verwendung eines KALMAN-Filterskann aufgrund seiner iterativen und kausalen Funktion vorteilhafteinen Betrieb in Echtzeit ermöglichen.
    [0020] Der Vorteil des Kalman-Filters liegthier in seiner Fähigkeit,in optimaler Weise die am System erhaltenen Messungen, die fehlerbehaftetsind, zu kombinieren mit der theoretischen Voraussage, die durchdie Differentialgleichungen des Systemzustands beschrieben wird.Diese Verbindung nutzt probabilistische Überlegungen, mit denen dasVertrauen, das man in die Messungen und die Voraussage haben kann,geschätztwird.
    [0021] Die vorliegende Erfindung betrifftebenfalls eine Vorrichtung zur Bestimmung von Flugbahnen für die Anwendungdes Verfahrens gemäß der Erfindung.
    [0022] In der Praxis enthält die Vorrichtungzur Bestimmung von Flugbahnen mindestens einen Sensor, der in derLage ist, Daten überdie reale Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers aufzunehmen und anzubieten,sowie eine Verarbeitungs-Vorrichtung die in der Lage ist, in einergewähltenRichtung und übereine gewählteDauer aufgenommene Daten überdie reale Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers zu empfangen und zu verarbeiten,um daraus Parameter abzuleiten, welche mindestens die Bahn des sichbewegenden Körpersin einem gewähltenebenen Bezugssystem charakterisieren.
    [0023] Nach einer anderen Realisierung enthält die Vorrichtungzur Flugbahnbestimmung mindestens zwei oder drei Sensoren, die gegeneinandergemäß einervorbestimmten geometrischen Beziehung angeordnet sind, und die Vorrichtungist in der Lage, die von jedem Sensor aufgenommenen Daten über diereale Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers zu verarbeiten, um darausParameter abzuleiten, welche die Bahn des sich bewegenden Körpers ineinem gewähltenräumlichenBezugssystem charakterisieren.
    [0024] Nach einer Realisierungsart, beider die Sensoren Doppler-Radars sind, die kontinuierlich mit verschiedenenkonstanten Frequenzen in eine gewählte Richtung emittieren, enthält die Verarbeitungs-VorrichtungVerarbeitungsmittel, die den zeitlichen Verlauf des Phasenunterschiedszwischen der von jedem Sensor emittierten Welle und der vom sichbewegenden Körperreflektierten Welle ausnutzen können.
    [0025] In der Praxis enthält die Verarbeitungs-VorrichtungMittel zur Abtastung und Mittel zur digitalen Filterung vom TypKalman-Filter.
    [0026] Vorteilhaft enthält die Vorrichtung zur Bahnbestimmungeine Hardware- und Software-Platttorm,die für einenBetrieb in Echtzeit geeignet ist.
    [0027] Zur Optimierung der Verarbeitungszeitund Ausnutzung der internen Ressourcen enthält die Verarbeitungs-Vorrichtungfür jedenSensor einen digitalen Signalprozessor des Typs DSP, der in einerniederen Programmiersprache (Assembler) auf einer Parallelstrukturprogrammiert wird.
    [0028] Eine tiefgreifende Optimierung desVerarbeitungsalgorithmus sowie die Verwendung spezifischer Technikenzur Reduzierung des Berechnungsaufwands, Verfahren zur statistischenAbtastung, Hardware- und Software-Plattform, ermöglichen eine Verwendung desSystems in Echtzeit. Diese Optimierung ist besonders geeignet für die Behandlungsich sehr schnell bewegender Körper(Geschosse mit 2 000 m/s).
    [0029] Nach einer Realisierungsart umfasstdie Verarbeitung darüberhinaus einen Test zur Konvergenzprüfung des Kalman-Filters und/odereinen Validationstest fürdie Bestimmung der Koeffizienten.
    [0030] Die vorliegende Erfindung hat ebenfallsals Patentgegenstand ein System zur Bestimmung von Flugbahnen inmehreren Zonen, mit mehreren Vorrichtungen zur Flugbahnbestimmung,die gegeneinander gemäß einergewähltengeometrischen Beziehung angeordnet sind, und wobei jeder Vorrichtungeine gewählteZone zugewiesen wird.
    [0031] Durch die geringen Einheitskosteneiner Vorrichtung zur Bestimmung von Flugbahnen (Sensor und Verarbeitung)wird ein solches System mit mehreren Vorrichtungen für die Multi-Zonen-Detektiongegenüber einemhochentwickelten Impulsradar mit sequentieller Abtastung relativwettbewerbsfähig.
    [0032] Weitere Eigenschaften und Vorteileder Erfindung gehen aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung und denFiguren hervor:
    [0033] – 1 zeigt schematisch einFahrzeug mit abstandsaktiver Panzerung, das mit einer Vorrichtungzur Flugbahnbestimmung von Geschossen gemäß der Erfindung ausgerüstet ist.
    [0034] – 2 zeigt schematisch dieBestandteile der Vorrichtung zur Flugbahnbestimmung (Sensor und Verarbeitung)gemäß der vorliegendenErfindung;
    [0035] 3 isteine schematische Darstellung, welche die Flugbahnbestimmung ineiner Ebene gemäß der Erfindungillustriert; und
    [0036] – die 4 und 5 sind schematische Darstellungen, welchedie Aufspaltung des räumlichenProblems in drei ebene Unterprobleme gemäß der Erfindung illustrieren.
    [0037] Unter Bezugnahme auf 1 ist ein gepanzertes Fahrzeug VB mitabstandsaktiver Panzerung ausgerüstet,um sich gegen die Bedrohung durch ein panzerbrechendes GeschossB zu verteidigen.
    [0038] Die abstandsaktive Panzerung enthält Mittel,die geeignet sind füreine Detektion DE, eine Identifikation ID, eine Lokalisierung LOund eine Interzeption IN des Geschosses B.
    [0039] Die Interzeption IN kann passiv oderaktiv sein (Abschuss eines Gegenmaßnahmen-Elements TI, um das Geschoss vor demAuftreffen auf das Fahrzeug abzufangen).
    [0040] Die Geschoss-Lokalisierung beinhaltetdie Bestimmung von Parametern, die die Flugbahn des Geschosses festlegen.
    [0041] Wie nachfolgend im Detail ersichtlichwerden wird, erlaubt die Erfindung die Bestimmung der ParameterX0, Y0, V0 im Falle der Definition der Flugbahn in einem ebenenBezugssystem, und der Parameter X0, Y0, Z0, V0, α, und β im Falle der Definition derFlugbahn in einem räumlichenBezugssystem.
    [0042] Die Bestimmung dieser Parameter beruhtauf Messungen der realen Geschwindigkeit des Geschosses bzw. sichbewegenden KörpersB.
    [0043] Die Messung kann im Falle des ebenenProblems durch einen einzigen Sensor, und im Falle des räumlichenProblems durch zwei oder drei Sensoren durchgeführt werden.
    [0044] Bei der abstandsaktiven Panzerungwird die Messung der realen Geschwindigkeit durch rudimentäre, kostengünstige Doppler-Radarsdurchgeführt.
    [0045] In einer anderen Variante sind dieSensoren Laser-Velozimeter oder ähnlicheGeräte.
    [0046] Unter Bezugnahme auf 2 beruht die Bestimmung der Flugbahnender Geschosse B im Raum auf zwei Doppler-Radarsensoren R, welcheDaten überdie reale Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers B aufnehmen und anbieten.
    [0047] Die zwei Doppler-Radars R1 und R2emittieren kontinuierlich in die gleiche gewählte Richtung. Die Sendefrequenzender Radars sind verschieden und jeweils konstant.
    [0048] Die somit durch die Radars R1 undR2 aufgenommenen Daten überdie reale Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers werden durch Verarbeitungsmittel,die eine statistische Abtastung E und eine Filterbank F für jedenSensor beinhalten, verarbeitet. So werden die Daten von Sensor R1durch die statistische Abtastvorrichtung E1 statistisch abgetastetund durch den Filter F1 gefiltert, und die Daten von Sensor R2 werdendurch die statistische Abtastvorrichtung E2 statistisch abgetastetund durch den Filter F2 gefiltert.
    [0049] In der Praxis reicht ein einzigerSensor R aus, um das Problem in einem ebenen Bezugssystem zu lösen. Theoretischsind drei Sensoren unbedingt notwendig, um die Bestimmung der Flugbahnin einem räumlichenBezugssystem durchzuführen,aber die Antragstellerin hat festgestellt, dass durch Kenntnis derbesonderen Verwendungs-Bedingungen des Verfahrens die Anzahl dieserSensoren auf zwei gesenkt werden kann.
    [0050] Die Sensoren R werden auf dem gepanzertenFahrzeug VB gemäß einervorgegebenen geometrischen Beziehung angebracht, und damit kanndie räumlicheAnalyse auf zwei unabhängigeProbleme in der Ebene zurückgeführt werden.Die Lösungjedes ebenen Problems wird durch einen Sensor R und eine VerarbeitungE und F geliefert.
    [0051] Die 3 veranschaulichtdie Lösungdes ebenen Problems.
    [0052] Die Flugbahn des sich bewegendenKörpersB kann währendder gesamten Messdauer als eine geradlinige Bahn betrachtet werden.Die Geschossgeschwindigkeit kann während der gesamten Messdauerals eine konstante Geschwindigkeit betrachtet werden.
    [0053] Die gesuchten Parameter beziehensich auf ein ebenes, orthonormiertes Koordinatensystem, dessen Ursprungder Messpunkt R ist, und dessen Abszisse X mit dem GeschwindigkeitsvektorV verbunden ist.
    [0054] Der Ausdruck der Doppler-Radarphaseist abhängigvon den Koordinaten X0, Y0 und V0 des Geschosses B in dieser Ebene,bezogen auf eine Zeit T0.
    [0055] Zu dem Zeitpunkt, da die Filtervorrichtungihre Antwort liefert, befindet sich das Geschoss B an der Abszisse: X = X0 – V0 | – t0 (man setzt t0 =0)
    [0056] sAls reale Geschwindigkeit wird hierdie Anfluggeschwindigkeit des Geschosses B im Vergleich zum MesspunktR bezeichnet. Diese reale Geschwindigkeit ist auch die von einemDoppler-Radar R gemessene Geschwindigkeit.
    [0057] Die reale Geschwindigkeit ist wiefolgt definiert: V = V0 cos (α).
    [0058] Aus den vorstehenden Vorgaben ergibtsich, dass die Geschwindigkeit V(t) folgender Formel entspricht:
    [0059] Die 4 und 5 veranschaulichen die Lösung desräumlichenProblems.
    [0060] Die Antragstellerin hat festgestellt,dass die Reichweite des Verfahrens auf den räumlichen Bereich ausgeweitetwerden kann, indem drei ebene Probleme und Formeln für die Ableitungder Flugbahnparameter miteinander verbunden werden.
    [0061] Die drei Doppler-Radars R1, R2 undR3 emittieren jeweils kontinuierlich eine elektromagnetische Wellein eine gleiche gewählteRichtung.
    [0062] Die Doppler-Radars R werden auf einemgepanzerten Fahrzeug (nicht dargestellt) installiert, um ein GeschossB mit Hilfe einer Platte PL abzufangen, bevor das Geschoss B seinZiel erreicht.
    [0063] Das Kreuz IM kennzeichnet den Auftreffpunktdes Geschosses B auf der Platte PL des gepanzerten Fahrzeugs.
    [0064] Die Radars R arbeiten nach dem Doppler-Prinzipund erlauben die Messung der Anfluggeschwindigkeit.
    [0065] Die drei Radars R sind gegeneinandergemäß einervorbestimmten geometrischen Beziehung angeordnet.
    [0066] Das räumliche Problem wird in dreiebene Unterprobleme zerlegt, die unabhängig voneinander bearbeitetwerden können.
    [0067] Zur Vereinfachung der Signalverarbeitungwerden die Radars R so angeordnet, dass die Verarbeitung jedes Radarssich auf die Bestimmung von drei Parametern Xi, Yi und GeschwindigkeitV des Geschosses beschränkt(i kann dabei Werte zwischen 1 und 3 annehmen).
    [0068] Vorteilhaft sind die drei RadarsR in der selben Ebene XOY angeordnet.
    [0069] Man ordnet die Radars R2 und R3 ander gleichen Abszisse X an. Das Radar R1 wird im Ursprung des zielbezogenenKoordinatensystems angeordnet. Das Radar R2 befindet sich auf derAchse OX und das Radar R3 befindet sich in der Ebene XOY.
    [0070] Man wählt R1=(0,0,0), R2=(0,A,0),R3=(0,0,A) und setzt:
    [0071] Die Eingangsdaten der Verarbeitungsmittel(statistische Abtastung E und Filterung F, 2) betreffen die reale Geschwindigkeitbzw. die Anfluggeschwindigkeit des Geschosses bezogen auf die RadarsR.
    [0072] Jeder Filter F kann Stichproben V(t)oder irgendeine andere linear mit V(t) verbundene Größe, oder irgendeineandere linear mit dem Integral von V(t) verbundene Größe auswerten.
    [0073] Zum Beispiel verwendet man direktStichproben der Signalphase am Ausgang des Doppler-Radars, die proportionalzum Integral von V(t) sind.
    [0074] Das verwendete Prinzip der statistischenAbtastung besteht darin, dass jeder Nulldurchgang des Ausgangssignalsdes Radars R detektiert wird.
    [0075] Ein Nulldurchgang bedeutet, dassdie Phase gegenüberder letzten Stichprobe um n zugenommen hat. Die Phase wird dannum denselben Wert erhöht,und die Zeit wird aufgezeichnet.
    [0076] Es handelt sich dabei um eine zeitlichestatistische Abtastung mit konstanter Phase, die äquivalentzu einer Phasenabtastung mit konstanter Zeit ist.
    [0077] Die Abtastmethode ist hierbei extremeinfach. Es gibt keine analog/digital Wandlung. Darüber hinaus vermeidetdas Verfahren alle Schwierigkeiten in Verbindung mit der Amplitudenschwankungdes Ausgangssignals (klassisches Problem bei der Auswertung einesRadarsignals).
    [0078] Bei der Verarbeitung geht es darum,das Phasensignal, d.h. das Signal, welches dem Integral der realenGeschwindigkeit überder Zeit entspricht, das von den Flugbahn-Parametern Xo, Yo, Vo abhängig ist,zu charakterisieren.
    [0079] Diese Charakterisierung besteht inder Bestimmung der Koeffizienten des Polynoms P(t), in der Weise, dassdie beste Approximation des Phasensignals erhalten wird.
    [0080] Charakterisieren der Phase bedeutethier das Finden der besten Ci, damit: P(t) – φ (t)
    [0081] Wenn diese Beziehung aufgestelltist, kann man daraus ableiten:
    [0082] Das hier verwendete Prinzip zur Bestimmungder Koeffizienten in Echtzeit ist das eines Digitalfilters, derauf dem Verfahren von Kalman beruht. Mit diesem Filter können diegesuchten Koeffizienten Ci ausgehend von Messproben ermittelt werden.
    [0083] Folgender Algorithmus wird verwendet:
    [0084] Der Algorithmus ist hier in der SpracheMatlab geschrieben.
    [0085] Verglichen mit einem Standardfilter,enthältder Algorithmus außerdemeinen Test zur Reinitialisierung des Filters im Falle der Nicht-Konvergenz,und einen Test, der überdie Gültigkeitder erzielten Ergebnisse entscheidet.
    [0086] Mit diesen beiden Tests kann einerseitsder Filter unter realen Bedingungen verwendet werden (Reinitialisierungbei Fehlen eines auswertbaren Signals), und andererseits spontan über dasEnde der Messung entschieden werden, um die Ergebnisse zu liefern.
    [0087] Der Kalman-Filter ist ein allgemeinesVerfahren.
    [0088] Die Spezifikation der Elemente (X,H, Pf, R) ist auf diese Anwendung bezogen.
    [0089] Das Kalman-Verfahren umfasst zu allerersteine Initialisierung der Variablen:
    [0090] Das Kalman-Verfahren umfasst anschließend eineRechenschleife:
    [0091] Die Anwendung erfordert eine Echtzeit-Verarbeitungder Stichproben und sehr kurze Zeiten (<2μs).
    [0092] Solche Auflagen erfordern geeigneteVerarbeitungsmittel.
    [0093] Der Antragsteller hat festgestellt,dass das sofortige Schreiben des Algorithmus Berechnungs-Redundanzenmit sich bringt, die die Verarbeitungszeit unnötig verlängern. Durch eine besondereAufeinanderfolge der Operationen kann die Anzahl der durchzuführendenOperationen substantiell verringert werden.
    [0094] Man stellt fest, dass die aufwändigsteStufe die Berechnung der Kovarianzmatrix ist: Pf= Pf – K.H.Pf
    [0095] Man kann damit entwickeln K: K =Pf.Ht.a, daraus ergibt sich: Pf = Pf – Pf.Ht.H.Pf.a Durch Nutzung der Symmetrie vonPf: Pf=Pf+ kann man schreiben: Pf = Pf – PfHt.H.Pft.a d.h.: Pf= Pf – (Pf.Ht).(Pf. Ht)t.a.
    [0096] Diese neue Schreibweise für die Berechnungvon Pf erlaubt eine beträchtlicheVerringerung der arithmetischen Komplexität, da sie bereits berechneteElemente wieder verwendet: 'Pf.Ht' und 'a'.
    [0097] Das erneute Schreiben der Berechnungenverringert die Komplexitätum mindestens den Faktor 3.
    [0098] Die Verarbeitung erfolgt mit DSP-Signalverarbeitungs-Prozessoren(Digital Signal Processor), die Vorteile aufweisen, wie z. B. dieTaktrate des Prozessors, interne Parallel-Architektur, mit der mehrere Befehleparallel in einem einzigen Takt verarbeitet werden können.
    [0099] Es ist derzeit möglich, Proben mit der Frequenzvon 1 Probe/μszu verarbeiten; solche Leistungen wurden mit Hilfe einer Programmierungin Assembler, einer niederen Programmiersprache erreicht, die dieBesonderheiten des Prozessors und vor allem seine interne Strukturberücksichtigt.
    [0100] Die DSP-Prozessoren sind z.B. vomTyp ADSP21160 oder TigerSHARC von Analog Devices, oder irgendeinanderer DSP.
    [0101] Falls sich die Verarbeitungsleistungder Prozessoren signifikant steigern sollte, könnte man auch die ProzessorfamilienRISC, CISC ins Auge fassen.
    [0102] Selbstverständlich sind die gezeigten Realisierungsartennur als Beispiele anzusehen, und sind in keiner Weise einschränkend für alle Lösungen,die dank der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen können.
    权利要求:
    Claims (13)
    [1] Verfahren zur Bestimmung der Bahn eines sichschnell bewegenden Körpers(B), das folgende Stufen umfasst: – i) mindestens einen Sensorvorsehen (R1, R2, R3), der in der Lage ist Daten über diereale Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers (B) aufzunehmen und zu übertragen,sowie eine Verarbeitungs-Vorrichtung (E1, F1, E2, F2) vorsehen, – ii) ineiner gewähltenRichtung und währendeiner gewähltenDauer Daten überdie reale Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers aufnehmen und empfangen,und – iii)die so aufgenommenen Daten empfangen und verarbeiten, um darausParameter abzuleiten, welche zumindest die Bahn des sich bewegendenKörpersin einem gewähltenebenen Bezugssystem charakterisieren.
    [2] Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass vorgesehen ist, mindestens zwei oder drei Sensoren (R1, R2,R3) gegeneinander gemäß einervorbestimmten geometrischen Beziehung anzuordnen, und die durchbesagte Sensoren in einer gewähltenRichtung und übereine gewählteDauer aufgenommenen Daten überdie reale Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers zu verarbeiten, um darausParameter abzuleiten, welche die Bahn des sich bewegenden Körpers ineinem gewähltenräumlichenBezugssystem charakterisieren.
    [3] Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei demder Sensor oder die Sensoren Doppler-Radars sind (R1, R2, R3), diekontinuierlich mit verschiedenen konstanten Frequenzen in eine gewählte Richtungemittieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsstufeden Verlauf des Phasenunterschieds zwischen der von jedem Sensoremittierten Welle und der vom sich bewegenden Körper reflektierten Welle ausnutzt.
    [4] Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,dass die Verarbeitungsstufe eine Näherung der besagten Funktion über denVerlauf des Phasenunterschieds durch ein zeitabhängiges Polynom enthält.
    [5] Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,dass die Koeffizienten des Polynoms ausgehend von einer digitalenFilterung des Typs Kalman-Filter bestimmt werden.
    [6] Vorrichtung zur Bestimmung der Bahn eines sich bewegendenKörpers(B) zur Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis5, dadurch gekennzeichnet, dass sie mindestens einen Sensor (R1,R2, R3) enthält,der in der Lage ist, Daten überdie reale Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers zu empfangen und zu verarbeiten,sowie eine Verarbeitungs-Vorrichtung (E1, F1, E2, F2), enthält, diein der Lage ist, in einer gewähltenRichtung und übereine gewählteDauer aufgenommene Daten überdie reale Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers zu empfangen und zu verarbeiten,um daraus die Parameter abzuleiten, welche mindestens die Bahn dessich bewegenden Körpersin einem gewähltenebenen Bezugssystem charakterisieren.
    [7] Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,dass sie mindestens zwei oder drei gegeneinander gemäß einervorbestimmten geometrischen Beziehung angeordnete Sensoren (R1,R2, R3) enthält,und dass die Verarbeitungs-Vorrichtung (E1, F1, E2, F2) in der Lageist, die von jedem Sensor gelieferten Daten über die reale Geschwindigkeitdes sich bewegenden Körperszu verarbeiten, um daraus die Parameter abzuleiten, welche die Bahndes sich bewegenden Körpersin einem gewähltenräumlichenBezugssystem charakterisieren.
    [8] Verfahren nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurchgekennzeichnet, dass der oder die Sensoren Doppler-Radars sind (R1,R2, R3), die kontinuierlich in eine gewählte Richtung mit unterschiedlichenkonstanten Frequenzen emittieren, und dadurch gekennzeichnet, dassdie Verarbeitungs-Vorrichtung den zeitlichen Verlauf des Phasenunterschiedszwischen der von jedem Sensor emittierten Welle und der vom sichbewegenden Körperreflektierten Welle ausnutzen kann.
    [9] Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 6 bis8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungs-Vorrichtung Mittelzur statistischen Abtastung (E1, F1, E2, F2) und Mittel zur digitalenFilterung (F1, F2) vom Typ Kalman-Filter besitzt.
    [10] Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass besagte Vorrichtung zur Bahnbestimmung eine Hardware- und Software-Plattformenthält,die füreinen Betrieb in Echtzeit geeignet ist.
    [11] Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet,dass die Verarbeitungs-Vorrichtung für jeden Sensor einen digitalenSignalprozessor des Typs DSP besitzt, der in einer niederen Programmiersprache(Assembler) auf einer Parallelstruktur programmiert wurde.
    [12] Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,dass die Verarbeitungs-Vorrichtungeinen Verarbeitungs-Algorithmus des Typs Kalman-Filter enthält, unddarüberhinaus einen Test zur Konvergenzprüfung des Kalman-Filters und/odereinen Validationstest der Bestimmung der Koeffizienten enthält.
    [13] System zur Bestimmung von Flugbahnen in mehrerenZonen, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Vielzahl von Vorrichtungenzur Flugbahnbestimmung nach einem der Ansprüche 6 bis 11 enthält, diegegeneinander gemäß einergewähltengeometrischen Beziehung angeordnet sind, und jeder Vorrichtung einegewählteZone zugewiesen wird.
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    引用文献:
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    法律状态:
    2005-03-24| 8110| Request for examination paragraph 44|
    2011-08-10| R020| Patent grant now final|
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