CZ348396A3

CZ348396A3 - Radar distance meter

Info

Publication number: CZ348396A3
Application number: CZ963483A
Authority: CZ
Inventors: Michael Coveley
Original assignee: Michael Coveley
Priority date: 1994-06-01
Filing date: 1995-05-31
Publication date: 1997-04-16
Also published as: DE69514800T2; FI964759A0; NZ287000A; CA2190940A1; NO965026D0; WO1995033215A1; CA2190940C; NO965026L; ATE189313T1; EP0763211A1; GB9410959D0; PL317409A1; US5805105A; JPH10500777A; HU9603264D0; FI964759A; AU2558695A; DE69514800D1; AU696060B2; BR9507813A

Description

Oblast techniky

Vynález se týká sledovacích soustav, a především rádiového dálkoměru pro měření vzdálenosti mezi vzdáleným odpovídačem a vztažnou polohou.

Dosavadní stav techniky

Komunikační systémy pro určení a lokalizaci mobilního odpovídače z pevné vztažné polohy jsou v technice dobře známy a byly použity v mnoha prostředích včetně aeronautiky. Například jedna známá sledovací soustava obsahuje RF vysílač, umístěný ve vztažné poloze, pro vysílání zakódovaného signálu s identifikačními daty, který je přijat sledovanými mobilními odpovídací. Po přijmutí zakódovaného signálu a určení, zda je zakódovaný signál určen mobilnímu odpovídací, odpoví mobilní odpovídač zpětným signálem na jiném kmitočtu, než původní vysílaný signál, který je přijat přijímačem ve vztažné poloze. Na zpětný signál mohou být superponovány pomocné a podmíněné informace o činnosti mobilního odpovídače.

Jakmile přijme přijímač zpětný signál, lze určit totožnost a umístění adresovaného mobilního odpovídače. Avšak ačkoliv je poloha mobilního odpovídače známa, jeho vzdálenost od vztažné polohy.není snadno k dispozici.

Proto je účelem vynálezu zajistit neobvyklý rádiový dálkoměr a systém rádiového dálkoměru pro měření vzdáleností mezi vzdáleným odpovídačem a vztažnou polohou.

Podstata vynálezu

Podle jednoho hlediska tohoto vynálezu je zajištěn rádiový dálkoměr, který obsahuje:

vysílač ' pro vysílání signálu, 'který bude přijat vzdáleným odpovídačem;

přijímač pro příjem' zpětného signálu, z uvedeného vzdáleného odpovídače jako odezvy na uvedený vysílaný signál; a prostředky zpracování vzájemného vztahu uvedených vysílaných . a zpětných signálů a generování výstupního. signálu, úměrného vzdáleností uvedeného . odpovídače, vzdáleného od uvedeného rádiového dálkoměru.

Podle jiného hlediska tohoto vynálezu je· zajištěn systém rádiového dálkoměru, který obsahuje: .

-v-ys-í-l-ač—pro—v-ys-í-l-á-n-í—s-i-g-ná-l-u-,-k-t-e-r-ý—bude—p-ř-i-j-a-tvzdáleným odpovídačem;

alespoň jeden vzdálený odpovídač pro příjem vysílaného signálu a vyslání zpětného signálu jako odezvy na uvedený vysílaný signál;

přijímač pro příjem uvedeného zpětného signálu; a prostředky zpracování vzájemného vztahu uvedených vysílaných a zpětných signálů a generování výstupního signálu, úměrného vzdálenosti uvedeného odpovídače, vzdáleného od uvedeného přijímače.

V jednom uspořádání je výhodné to, že prostředky zpracování obsahují prostředky k určení zpoždění mezi vyslaným a zpětným signálem a prostředky pro generování výstupního signálu jako odezvu na určující prostředky. Je též výhodné, aby systém rádiového dálkoměru dále obsahoval prostředky adresování, působící společně s vysílačem, pro adresování vysílaných signálů pro rozpoznání jednotlivého vzdáleného odpovídače. V tomto případě obsahuje každý odpovídač nejméně prostředky detekce adresy pro detekci vysílaných signálů jemu adresovaných a pro uvolnění vzdáleného odpovídače pro vyslání zpětného signálu, je-li přijat správně adresovaný signál. ,í.

Tento vynález zajišťuje výhody tím, že návrh rádiového dálkoměru je jednoduchý, přesto dovoluje provést přesné měření vzdálenosti mezi vztažnou polohou a vzdáleným odpovídačem.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude blíže vysvětlen prostřednictvím konkrétních příkladů provedení znázorněných na výkresech, na kterých představuje:

obr. 1 blokový diagram, který ukazuje celkové uspořádání plně duplexního rádiového systému pro zjišťování vzdálenosti podle tohoto vynálezu;

obr. 2 blokový diagram schématu rádiového dálkoměru, tvořícího část systému na' obrázku 1;

obr. 3 blokový diagram čipového generátoru kódu, tvořícího část obvodu na obrázku 2;

obr. 4 grafické znázornění původně vyslaného signálu, zpětného signálu přijatého z odpovídače, a časové zpoždění mezi těmito dvěma signály.

j i

Příklady provedení vynálezu

Co' se týká’ obrázku¹1, je zde znázorněn systém rádiového ' ' dálkoměru a je obecně označen vztažným číslem.10. Systém 10 obsahuje rádiový dálkoměr 12 a množství vzdálených mobilních odpovídačů 14, přičemž je z nich. ukázán, pouze .jeden. Rádiový dálkoměr 12 vysílá modulovaný signál Ms, který je přijat každým mobilním odpovídačem 14. Vysílaný modulovaný signál Ms je modulován adresou, která přísluší jednomu z mobilních . odpovídačů 14 . Jakmile mobilní . odpovídače přijmou., modulovaný signál, je modulovaný signál prozkoumán každým mobilním' odpovídačem 14, aby zjistil, zda je danému odpovídači adresován. Přijatý modulovaný signál, který není odpovídači adresován, je ignorován. Mobilní odpovídač 14, který přijme 'náležíte aďréšďvaný’^-'modúlováný signál, ’ odpoví na něj

-v-ys-l-án-í-m—z-pětnéhe—s-i-gná-l-u——Ja-km-i-l-e—r-ád-i-ov-ý—dá-l-komě-r—-1-2--— přijme zpětný signál·' Rs, porovná určitým způsobem zpětný' signál a vyslaný modulovaný signál Ms pro získání výstupního signálu reprezentujícího vzdálenost mezi rádiovým dálkoměrem 12 a adresovaným mobilním odpovídačem 14.

Na obrázku 2 je rádiový dálkoměr 12 ukázán lépe. Rádiový dálkoměr obsahuje, jak je vidět, vysílač 20, přijímající vstup z generátoru 22 kódu. Generátor 22 kódu přijímá vstup z mikrořadiče 24 stejně jako z hodin 26 a také dodává vstup do vyváženého modulátoru 28. Vyvážený modulátor 28 přijímá vstup také z hodin 26 a dodává výstup do směšovače 30. Směšovač 30 přijímá vstup také z přijímače 32 a dodává výstup do pásmové propusti 34. Výstup pásmové propusti 34 je dodáván do demodulátoru 36 obálky, který generuje výstupní signál úměrný vzdálenosti mezi adresovaným mobilním odpovídačem 14 a rádiovým dálkoměrem 12, jakmile je přijat zpětný signál Rs, poté co byl vyslán modulovaný signál Mg, Protože rádiový dálkoměr 12 má přijímač 32 a vysílač 20, mohou být signály vysílány a přijímány současně, čímž tvoří systém 10 plně duplexní.

· * ' Obrázek 3 lépe znázorňuje generátor 22 kódu a jak. je vidět, je sestrojen ze sady do série zapojených zpožďovacích členů 40, 42 a 44 podle uvedeného pořadí. Zpožďovací členy jsou spojeny zpětnovazební cestou 46. Typicky jsou výstupy z posledního zpožďovacího členu 44 a prostředního zpožďovacího členu 42 propojeny se sčítacím členem 48 modulo-2 a zpětně napájejí vstup prvního zpožďovacího členu 40. Obsah generátoru kódu 22 je inicializován mikrořadičem 24.

Nyní bude popsán provoz systému 10 rádiového dálkoměru. Je-li požadováno zjištění vzdálenosti mezi mobilním odpovídačem 14 a rádiovým dálkoměrem 12, zajistí mikrořadič 24 vstup do generátoru kódu 22, pro jeho inicializování, aby generátor kódu 22 generoval výstupní kód vyjadřující adresu mobilního odpovídače 14, jehož vzdálenost od rádiového dálkoměru 12 má být zjištěna. Výstup adresového kódu AC (viz. obrázek 3) z generátoru kódu 22 je přiveden na-vysílač 20. Vysílač 20 střídavě generuje a vysílá nosný signál s kvazi-rozprostřeným pásmem, přičemž má kmitočet fl, modulovaný adresovým kódem. Adresový kód AC je též přiveden do vyváženého modulátoru 28, který moduluje vnitřní nosný signál, který je stejný jako signál vysílaný vysílačem.

mobilní odpovídač 14 navržené pro detekci

Je-li vyslán modulovaný signál Ms, všechny mobilní odpovídače 14 vyslaný modulovaný signál přijmou. Každý obsahuje obvody detekce adresy, modulovaného signálu, * který byl modulován adresovým kódem odpovídajícím adrese, přiřazené danému mobilnímu odpovídači. Je-li mobilním odpovídačem přijat vysílaný modulovaný signál, který je modulován adresovým kódem, který neodpovídá adrese, přiřazené danému mobilnímu odpovídači, mobilní odpovídač přijatý modulovaný signál ignoruje. Je-li však modulovaný signál přijatý mobilním odpovídačem 14 modulován adresovým ¹ kódem, který odpovídá adrese, přiřazené danému mobilnímu odpovídači, je mobilní odpovídač uvolněn a vysílá návratový signál Rg, který má kmitočét nosné f2.

Je-li přijímačem 32 přijat návratový signál Rg, je aplikován na směšovač 30, který také přijímá modulovaný vnitřní nosný signál z vyváženého modulátoru 28 . Protože je modulovaný vnitřní nosný signál totožný s původním vyslaným modulovaným''signálem'Mg,' má směšovač 30 k dispozici původně

-vyslaný— a—zpětný—sign ál---Ob rázek—4—u kazu j-e—modu 1 o-va ný_vnitřní nosný signál a zpětný signál Rg, oba modulované _ρ adresovým kódem AC. Je zde také ukázáno zpoždění σ mezi i nosným a zpětným signálem a délka trvání T_c adresového kódu. Výstup směšovače 30 je filtrován pásmovou propustí 34 a poté prochází demodulátorem obálky 36 aby byl zpětný nosný signál a vnitřní nosný signál souvztažné pro získání analogového výstupu napětí které je přímo úměrné zpoždění σ mezi původním vysílaným modulovaným signálem Ms a zpětným signálem Ra. Zpoždění σ lze vyjádřit jako:

σ = d/c; kde d je rovno vzdálenosti mezi rádiovým dálkoměrem 12 a vzdáleným mobilním odpovídačem 14; a ₅ c je rovno šíření radiosignálů okolním prostředím, veI kterém se pohybují.

Protože je známa rychlost světla a zpoždění σ, je analogové výstupní napětí demodulátoru ' obálky 36 úměrné vzdálenosti d mezi rádiovým dálkoměrem 12 a adresovaným mobilním odpovídačem 14. Analogové výstupní napětí může být kalibrováno a převedeno do digitálního tvaru pro získání numerické hodnoty, reprezentující vzdálenost d. Digitální signál reprezentující vzdálenost d lze použít k buzení displeje k zajištění vizuální indikace vzdálenosti.

Maximální vzdálenost, kterou lze měřit použitím systému ' 10 je určena rovnicí:

d = c x T_c; kde: (1) c je šíření radiosignálů okolním prostředím ve kterém . se pohybují; a

T_c je délka adresového kódu generovaného generátorem ^J kódu 22.

Délka adresového kódu je samozřejmě určena rychlostí hodin a počtem bitů v adresovém kódu.

Například v systému 10, kde je výstupní' rychlost generátoru 22 kódu 1 Mbit/s, je zajištěna šířka pásma signálu 2 MHz. Maximální vzdálenost kterou lze změřit mezi rádiovým dálkoměrem 12 a mobilním odpovídačem 14, je 300 m s použitím rovnice (1), předpokládáme-li T_c = 1 gs a c = 3 x IQ³ m/s. Také použijeme^-li v tomto příkladě osmibitový analogově digitální konvertor pro převod analogového napětí na digitální, lze napětí přeměnit s rozlišením 300 m/256 = 1,17 m.

Ačkoliv byl systém 10 popsán jako plně duplexní systém obsahující přijímač 32 a vysílač 20,' lze jej realizovat i pomocí poloduplexního přijímače a vysílače, který funguje jako vysílač i jako přijímač. Je však potřeba si uvědomit, že v tomto případě nelze signály vysílat a přijímat současně.

Výstupní analogové napětí může být rovněž kalibrováno a použito k vytvoření vizuálního zobrazení vzdálenosti d a není nutné převádět jej do digitálního tvaru.

Jak by mělo být odborníkům zřejmé, jsou možné jiné modifikace a variace bez odchýlení . se . od roz.sahu tohoto vynálezu vymezeného v přiložených patentových nárocích.

Claims

1. Rádiový dálkoměr, obsahující:

vysílač pro vysílání signálu, který má být přijat vzdáleným odpovídačem;

přijímač pro příjem zpětného signálu z uvedeného vzdáleného odpovídače, vyslaného jako odezvu na uvedený vyslaný signál; a prostředky zpracování vzájemného vztahu uvedeného vyslaného a zpětného signálu a pro generování výstupního* signálu, úměrného vzdálenosti uvedeného vzdáleného odpovídače od uvedeného rádiového dálkoměru .

2. Rádiový dálkoměr podle nároku 1, kde uvedené prostředky zpracování obsahují prostředky pro určení zpoždění mezi vyslaným a zpětným signálem a prostředky pro generování uvedeného výstupního uvedené určovací prostředky.

signálu jako odezvu na

3. Rádiový dálkoměr podle nároku 2, dále obsahující prostředky adresování pracující ve shodě s uvedeným vysílačem pro adresování vysílaných signálů jednotlivému vzdálenému odpovídací .

4. Rádiový dálkoměr podle nároku 3, kde uvedené určovací prostředky obsahují směšovač pro smísení vysílaného a zpětného signálu a ve kterém uvedené prostředky pro generování obsahují filtr, kterým procházejí smíšené signály a demodulátor obálky přijímající výstup z uvedeného filtru a generující uvedený výstupní signál.

5. Rádiový dálkoměr podle nároku 4, kde uvedený výstupní signál je analogové napětí, mající velikost přímo úměrnou uvedené vzdálenosti.

6. Rádiový dálkoměr podle nároku 3, kde uvedené adresovací prostředky obsahují generátor kódu pro generování kódu reprezentujícího adresu jednotlivého vzdáleného odpovídače a mikrořadič, inicializující 'uvedený generátor kódu (22).

7. Systém rádiového dálkoměru obsahující:

vysílač pro vyslání signálu, který má být přijat' vzdáleným odpovídačem;

nejméně jeden vzdálený odpovídač pro příjem'vysílaného signálu a pro vysílání zpětného signálu jako odezvy na uvedený vysílaný signál;

přijímač pro příjem uvedeného zpětného signálu; a prostředky zpracování vzájemného vztahu uvedeného vyslaného a zpětného signálu a pro generování výstupního signálu, úměrného vzdálenosti uvedeného vzdáleného odpovídače od uvedeného přijímače .

_

8_._Rádi.oy_ý_dálko.mě.r__po.dl.e_nároku_7_,_kde_uv.edené_, prostředky zpracování obsahují prostředky k určení zpoždění.....

mezi vyslaným a zpětným signálem a prostředky pro generování uvedeného výstupního signálu jako odezvy na uvedené určovací · prostředky.

9. Systém rádiového dálkoměru podle nároku 7 dále obsahující prostředky adresování,· chovající se ve shodě s uvedeným vysílačem pro adresování vysílaných signálů k identifikaci jednotlivého odpovídače, přičemž každý z ' uvedených odpovídačú, obsahuje prostředky detekce adresy pro detekci jemu adresovaných vysílaných signálů a pro uvolnění uvedeného odpovídače k vyslání zpětného signálu, je-li obdržen náležitě adresovaný vysílaný signál .

ί .

10. Systém rádiového dálkoměru podle nároku 7, kde ΐ uvedené určovací prostředky obsahují směšovač pro směšování

J vysílaného a zpětného signálu, . a kde uvedené prostředky generování obsahují filtr, kterým prochází smíšené signály a demodulátor obálky, přijímající výstup z uvedeného filtru a generující uvedený výstupní signál.

11. Systém rádiového dálkoměru podle nároku 10, kde je uvedený výstupní signál analogové napětí, které má amplitudu přímo' úměrnou uvedené vzdálenosti.

12. Systém rádiového dálkoměru podle nároku 7, kde uvedené prostředky adresování obsahují generátor kódu pro generování adresového kódu, reprezentujícího adresu jednotlivého vzdáleného odpovídače a mikrořadič, inicializující uvedený generátor kódu.