DD229866A1 - Hyperbelortungsverfahren und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hyperbelortungsverfahren und eine Anordnung zur Durchfuehrung des Verfahrens. Aufgabe der Erfindung ist es, die Laufzeitunterschiede durch Phasenvergleich zu ermitteln und die Anordnung zeitlich aufeinanderfolgend in verschiedenen Territorien auf- und abzubauen. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass aus zwei HF-Signalen eine Huellkurve gebildet wird und die notwendigen Phasenvergleiche mit den Huellkurven angestellt werden. Die Anordnung zur Durchfuehrung des Verfahrens besteht aus einem Leitzentrum, mindestens drei Messstationen und einer zu ortenden mobilen Funkstelle. Fig. 1

Description

A, B = Amplituden der beiden Funksignale (unmodulierte Träger)

Ψΐ/ Φ2 = Phasenlagen der beiden Funksignale

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ω = Trägerfrequenz des ersten Funksignals ω + Δω = Frequenz des zweiten Funksignals ergeben addiert

U = U₁ + U₂ =-j/A² + B² + 2 B-A

mit Έ. = cp₂ - φ, = Phasenlage der Hüllkurve Die Phasenlage der Hüllkurve £ entspricht somit der Phasendifferenz φ₂ - φ, zwischen beiden HF-Signalen. Enthalten die

Phasenlagen φ, und cp₂ die Laufzeiten zwischen Sender und Empfänger mit L = Weglänge zwischen dem ersten Sender und dem Empfänger

X = Weglänge zwischen dem zweiten Sender und dem Empfänger

mit C= Lichtgeschwindigkeit Φιο. Ψ2ο = Phasenlage der HF-Signale beider Sender Die Steuerzentrale Z und die zu ortende Funkstation liefern die beiden zu vergleichenden Funksignale, die jeweils an jeden der

drei Empfänger E1, E2 und E3 eine Schwebungsfigur liefern. Zwischen den beiden Sendern der Steuerzentrale Z und der zu ortenden Funkstation sowie den 3 Empfängern liegen folgende Entfernungen:

X_I Entfernung zwischen Meßstation E1 und S X₂ Entfernung zwischen Meßstation E2 und S X₃ Entfernung zwischen Meßstation E3 und S L1 Entfernung zwischen Meßstation E1 und Z L2 Entfernung zwischen Meßstation E2 und Z L3 Entfernung zwischen Meßstation E3 und Z Da die Koordinaten der Meßstationen als bekannt vorausgesetzt werden können, sind die Entfernungen L1, L2 und L3 gegeben. Die Orte von E1,E2und E3 bilden die Brennpunkte zweier Hyperbeln mit den durch Messung der Phasenlagen der Hüllkurven an der Meßstation ermittelten Differenzen. D1 =X1 - X3 (= konstant) D2 = Xi - X2 (= konstant) Mit den relativen Differenzen

D1 _Λ D2

^d2 =

und den Größen

erhält man den Standpunkt der zu ortenden Funkstation S in Polarkoordinaten zu

Γ = S.

JB² - C²· sin 6" -H

B² -C² , r, C

—3 CSp - g-i · cos σ ) - g^ —,, sxn

B^ ' ¹B-

J ρ p»

cos X = -C (g . g . coscT) + . g

mit den Abkürzungen:

B² = Qi + 9i-2 g,g₂-cos5 C = d^j-djg!

H = d₁(g₁-g₂-cos5) + d₂(g₂-g₁-cos5) Mit bekannten Wegdifferenzen D₁ und D₂ sowie bekannten Koordinaten der Leitstelle Z und der Meßstationen E1, E2 und E3

läßt sich damit der Standpunkt der Station S ermitteln.

Zur Bestimmung der Wegdifferenzen D₁ und D₂ werden die Phasendifferenzen der Hüllkurven an drei Meßstationen zu Grunde

gelegt. Zum Vergleich werden die drei als Niederfrequenzsignale in den Meßstationen E1, E2 und E3 vorliegenden Hüllkurven

der Leitstelle über Kabel, UKW-Funkübertragung oder ähnliche Übertragungseinrichtungen zugeleitet.

Dort werden die Phasendifferenzen zwischen den Hüllkurven, zum Beispiel durch eine Zeitmessung vorgenommen, wie in

Fig.3 dargestellt ist.

Die Phasenlagen (nicht absolut bestimmbar) erhalten durch die Laufzeit des NF-Signals von der Meßstation zur Leitzentrale

eine weitere Veränderung von der Größe

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so daß man in der Steuerzentrale folgende Hüllkurven-Phasenlagen vorzuliegen hat:

Meßbar sind nur die Phasendifferenzen

die jedoch die erforderlichen Wegdifferenzen D₁ = X₃ - X₁ und D₁ = X₂ - X₁ enthalten

Es ist damit

Claims (3)

-2- 710 69 Erfindungsanspruch:

1. Hyperbelortungsverfahren, bei dem inkohärente Funkwellen verwendet werden und bei dem die Laufzeitunterschiede durch Phasenvergleich ermittelt werden, gekennzeichnet dadurch, daß aus zwei unmodulierten HF-Signalen eine Hüllkurve gebildet wird und die Phasenvergleiche an den Hüllkurven durchgeführt werden, wobei beide HF-Signale am Antennenfußpunkt je eine Schwebungsfigur ergeben, die vom Empfänger verstärkt und demoduliert werden, und das entstehende niederfrequente Signal, das der Schwebungsfigur entspricht, einem Leitzentrum zugeleitet und dort ausgewertet wird.

2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß dieselbe aus einem Leitzentrum, . mindestens

3 Meßstationen und einer zu ortenden mobilen Funkstelle, besteht.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Hyperbelortungsverfahren und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere für-Bau- und Meßarbeiten anwendbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt ist ein Ortungsverfahren aus der DE-PS 3129490, bei dem die Phasenlagen aller während der jeweils vorgegebenen Zeitdauer auftretenden Nulldurchgänge eines entsprechenden Senders gegenüber einem vorgegebenen Bezugszeitpunkt gemessen werden, und daß aus diesen Phasenlagen ein Mittelwert der kongruent modulo der Periodendauer der abgetasteten Wellen liegenden Phasenlagen gebildet wird.

Nachteilig bei diesem Verfahren ist es, daß zur Durchführung des Ortungsverfahrens synchronisierte Funksignale benötigt werden. Weiterhin bekannt ist ein Funknavigationssystem nach der DE-OS 2355909, bei dem das Funkfeuer eine Bezugsantenne und eine Hauptantennenzeile aufweist, die Bezugsantenne eine erste und eine zweite Hochfrequenz abstrahlt, wobei sich die zweite Hochfrequenz von der ersten Hochfrequenz durch eine hörbare Frequenz unterscheidet, daß die Antennen der Hauptantennenzeile nacheinander eine dritte Frequenz abstrahlen, die sich von der zweiten Frequenz durch eine unterhalb des Hörbereiches liegende Frequenz unterscheidet, wodurch die Bewegung einer Einzelantenne in einer oder beiden Richtungen simuliert wird und daß im Sprechfunkempfänger der Winkel durch Auszählen der Schwebungsfrequenz ermittelt wird. Nachteilig hierbei wirkt sich aus, daß infolge der erforderlichen Antennenzeilen, deren HF-Speisung durch automatische Umschaltungen von Antenne zu Antenne erfolgt, spezielle gesonderte Einrichtungen vorhanden sein müssen. Außerdem ist in der DE-PS 3000149 ein Empfänger für den Empfang von zwei Sendersignalen bekannt. Die Messung der Laufzeitdifferenz erfolgt an der Schwebungsfigur, die im Empfänger nach der Zwischenfrequenzverstärkung gebildet wird. Dazu wird ein spezieller Doppelempfänger mit äquivalenten Eigenschaften in beiden Empfangsteilen benötigt.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Nachteile der bekannten Verfahren weitestgehend zu beseitigen. Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Hyperbelortungssystem und eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben, bei dem die Laufzeitunterschiede durch Phasenvergleich ermittelt werden und deren Anordnung dazu die Möglichkeit schafft, dieselbe zeitlich aufeinander folgend in verschiedenen Territorien auf- und abzubauen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß aus zwei HF-Signalen eine Hüllkurve gebildet wird und notwendige Phasenvergleiche mit den Hüllkurven angestellt werden.

Die dazugehörige Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens besteht aus einem Leitzentrum, in dem die Steuerungen der Messungen und die Ortsbestimmung vorgenommen wird, aus mindestens drei Meßstationen sowie aus der zu ortenden mobilen Funkstelle.

Dabei enthält das Leitzentrum einen Funksender, der die Trägerfrequenz ausstrahlt. Die zu ortende mobile Funkstation besteht aus einem Funksender, der die Frequenz Trägerfrequenz und Frequenzdifferenz ausstrahlt. Die Frequenzdifferenz liegt im Niederfrequenzbereich.

Die Hochfrequenzsignale der beiden Sender werden von den Antennen der drei Meßstationen empfangen. Beide Signale, die ummoduliert sind, ergeben am Antennenfußpunkt je eine Schwebungsfigur, die vom Empfänger verstärkt und demoduliert wird. Das so entstehende niederfrequente Signal, das der Schwebungsfigur entspricht, wird dem Leitzentrum zugeleitet und dort ausgewertet. Die von einer Meßstation empfangene Schwebungsfigur hat eine Phasenlage, die die Laufzeit-Differenz der beiden Funksignale enthält. Durch diese Eigenschaft ist es möglich, durch eine geeignete Auswertung der Phaseniagen der drei Schwebungsfiguren im Leitzentrum den Standort der zu ortenden Funkstation zu bestimmen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 Anordnung für das Ortungsverfahren

Fig.2 Bestimmung der Koordinaten des Punktes S

Fig.3 Messung der Differenzzeit t₂i

Bildung der Hüllkurve:

Die beiden Hochfrequenzsignale

(cj6 + <?_A)