DD229866A1 - HYPER LIGHTING METHOD AND ARRANGEMENT FOR CARRYING OUT THE PROCESS - Google Patents

HYPER LIGHTING METHOD AND ARRANGEMENT FOR CARRYING OUT THE PROCESS Download PDF

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DD229866A1 DD27106984A DD27106984A DD229866A1 DD 229866 A1 DD229866 A1 DD 229866A1 DD 27106984 A DD27106984 A DD 27106984A DD 27106984 A DD27106984 A DD 27106984A DD 229866 A1 DD229866 A1 DD 229866A1
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DD27106984A
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Fritz Lang
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Koepenick Funkwerk Veb
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  • Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)

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. 1The invention relates to a Hyperbelortungsverfahren and an arrangement for carrying out the method. The object of the invention is to determine the transit time differences by phase comparison and build up and dismantle the arrangement temporally successive in different territories. According to the invention, the object is achieved by forming a envelope curve from two RF signals and by performing the necessary phase comparisons with the envelope curves. The arrangement for carrying out the method consists of a control center, at least three measuring stations and a mobile radio station to be located. Fig. 1

Description

A, B = Amplituden der beiden Funksignale (unmodulierte Träger)A, B = amplitudes of the two radio signals (unmodulated carriers)

Ψΐ/ Φ2 = Phasenlagen der beiden FunksignaleΨΐ / Φ2 = phase angles of the two radio signals

-3- 710-3- 710

ω = Trägerfrequenz des ersten Funksignals ω + Δω = Frequenz des zweiten Funksignals ergeben addiertω = carrier frequency of the first radio signal ω + Δω = frequency of the second radio signal are added together

U = U1 + U2 =-j/A2 + B2 + 2 B-AU = U 1 + U 2 = -j / A 2 + B 2 + 2 BA

mit Έ. = cp2 - φ, = Phasenlage der Hüllkurve Die Phasenlage der Hüllkurve £ entspricht somit der Phasendifferenz φ2 - φ, zwischen beiden HF-Signalen. Enthalten diewith Έ. = cp 2 - φ, = phase position of the envelope The phase angle of the envelope £ thus corresponds to the phase difference φ 2 - φ, between both RF signals. Include the

Phasenlagen φ, und cp2 die Laufzeiten zwischen Sender und Empfänger mit L = Weglänge zwischen dem ersten Sender und dem EmpfängerPhase positions φ, and cp 2 the transit times between transmitter and receiver with L = path length between the first transmitter and the receiver

X = Weglänge zwischen dem zweiten Sender und dem EmpfängerX = path length between the second transmitter and the receiver

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 derwith C = speed of light Φιο. Ψ2ο = phase position of the RF signals of both transmitters The control center Z and the radio station to be located supply the two radio signals to be compared, each to each of the

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:three receivers E1, E2 and E3 provide a beating figure. Between the two transmitters of the control center Z and the radio station to be located as well as the 3 receivers are the following distances:

XI 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 DifferenzenX I Distance between measuring station E1 and SX 2 Distance between measuring station E2 and SX 3 Distance between measuring station E3 and S L1 Distance between measuring station E1 and Z L2 Distance between measuring station E2 and Z L3 Distance between measuring station E3 and Z Since the coordinates of the measuring stations are known can be assumed, the distances L1, L2 and L3 are given. The locations of E1, E2 and E3 form the foci of two hyperbolas with the differences determined by measuring the phase angles of the envelopes at the measurement station. D1 = X1 - X3 (= constant) D2 = Xi - X2 (= constant) With the relative differences

D1 Λ D2D1 Λ D2

d2 = d 2 =

und den Größenand the sizes

erhält man den Standpunkt der zu ortenden Funkstation S in Polarkoordinaten zuone obtains the point of view of the radio station S to be located in polar coordinates

Γ = S.Γ = S.

JB2 - C2· sin 6" -HJB 2 - C 2 · sin 6 " -H

B2 -C2 , r, C B 2 -C 2 , r, C

—3 CSp - g-i · cos σ ) - g^ —,, sxn-3 CSp - g-i · cos σ) - g ^ - ,, sxn

B^ ' 1B- B ^ ' 1 B-

J ρ p» J ρ p »

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

mit den Abkürzungen:with the abbreviations:

B2 = Qi + 9i-2 g,g2-cos5 C = d^j-djg!B 2 = Qi + 9i-2 g, g 2 -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 E3H = d 1 (g 1 -g 2 -cos5) + d 2 (g 2 -g 1 -cos5) With known path differences D 1 and D 2 as well as known coordinates of the control center Z and the measuring stations E1, E2 and E3

läßt sich damit der Standpunkt der Station S ermitteln.In this way the position of station S can be determined.

Zur Bestimmung der Wegdifferenzen D1 und D2 werden die Phasendifferenzen der Hüllkurven an drei Meßstationen zu GrundeTo determine the path differences D 1 and D 2 , the phase differences of the envelopes at three measuring stations are based

gelegt. Zum Vergleich werden die drei als Niederfrequenzsignale in den Meßstationen E1, E2 und E3 vorliegenden Hüllkurvenplaced. For comparison, the three envelopes present as low-frequency signals in the measuring stations E1, E2 and E3

der Leitstelle über Kabel, UKW-Funkübertragung oder ähnliche Übertragungseinrichtungen zugeleitet.the control center via cable, VHF radio transmission or similar transmission facilities.

Dort werden die Phasendifferenzen zwischen den Hüllkurven, zum Beispiel durch eine Zeitmessung vorgenommen, wie inThere the phase differences between the envelopes are made, for example by a time measurement, as in

Fig.3 dargestellt ist.3 is shown.

Die Phasenlagen (nicht absolut bestimmbar) erhalten durch die Laufzeit des NF-Signals von der Meßstation zur LeitzentraleThe phase positions (not absolutely determinable) obtained by the duration of the low-frequency signal from the measuring station to the control center

eine weitere Veränderung von der Größeanother change of size

-4- 710 69-4- 710 69

so daß man in der Steuerzentrale folgende Hüllkurven-Phasenlagen vorzuliegen hat:so that one has to have the following envelope phase positions in the control center:

Meßbar sind nur die PhasendifferenzenMeasurable are only the phase differences

die jedoch die erforderlichen Wegdifferenzen D1 = X3 - X1 und D1 = X2 - X1 enthaltenHowever, the required path differences D 1 = X 3 - X 1 and D 1 = X 2 - X 1 included

Es ist damit It is with it

Claims (3)

-2- 710 69 Erfindungsanspruch:-2- 710 69 Inventions claim: 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.1. Hyperbelortungsverfahren, are used in the incoherent radio waves and in which the transit time differences are determined by phase comparison, characterized in that an envelope is formed from two un-modulated RF signals and the phase comparisons are performed on the envelopes, wherein both RF signals at the antenna base each result in a beat figure, which are amplified and demodulated by the receiver, and the resulting low-frequency signal corresponding to the beating figure, fed to a control center and evaluated there. 2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß dieselbe aus einem Leitzentrum, . mindestens2. Arrangement for carrying out the method according to item 1, characterized in that the same from a control center,. at least 3 Meßstationen und einer zu ortenden mobilen Funkstelle, besteht.3 measuring stations and one to be located mobile radio station exists. Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft ein Hyperbelortungsverfahren und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere für-Bau- und Meßarbeiten anwendbar.The invention relates to a Hyperbelortungsverfahren and arrangement for carrying out the method, in particular for-building and measuring work applicable. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions 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.Known is a positioning method of DE-PS 3129490, in which the phase angles of all occurring during the respective predetermined time zero crossings of a corresponding transmitter are measured against a predetermined reference time, and that from these phase angles an average of the congruent modulo the period of the sampled waves lying phase positions is formed. 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.A disadvantage of this method is that synchronized radio signals are required to carry out the positioning method. Also known is a radio navigation system according to DE-OS 2355909, in which the beacon has a reference antenna and a main antenna line, the reference antenna radiating a first and a second radio frequency, wherein the second radio frequency from the first radio frequency differs by an audible frequency that the Antennas of the main antenna line sequentially radiate a third frequency, which differs from the second frequency by a frequency below the audible range, whereby the motion of a single antenna is simulated in one or both directions and that in the radio receiver, the angle is determined by counting the beat frequency. The disadvantage here has the effect that special separate facilities must be present as a result of the required antenna lines, the RF feed is done by automatic switching from antenna to antenna. In addition, a receiver for the reception of two transmitter signals is known in DE-PS 3000149. The measurement of the transit time difference takes place at the beat figure, which is formed in the receiver after the intermediate frequency gain. This requires a special dual receiver with equivalent features in both receivers. Ziel der ErfindungObject of the invention Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Nachteile der bekannten Verfahren weitestgehend zu beseitigen. Darlegung des Wesens der ErfindungThe aim of the invention is to eliminate the disadvantages of the known methods as far as possible. Explanation of the essence of the invention 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.The invention has for its object to provide a Hyperbelortungssystem and an arrangement for carrying out this method, in which the transit time differences are determined by phase comparison and the arrangement of which creates the ability to build the same temporal succession in different territories and. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß aus zwei HF-Signalen eine Hüllkurve gebildet wird und notwendige Phasenvergleiche mit den Hüllkurven angestellt werden.According to the invention the object is achieved in that an envelope is formed from two RF signals and necessary phase comparisons are made with the envelopes. 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.The associated arrangement for carrying out this method consists of a control center, in which the controls of the measurements and the location determination is made from at least three measuring stations and from the mobile radio station to be located. 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.The control center contains a radio transmitter which emits the carrier frequency. The mobile radio station to be located consists of a radio transmitter emitting the frequency carrier frequency and frequency difference. The frequency difference is in the low frequency range. 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.The high-frequency signals of the two transmitters are received by the antennas of the three measuring stations. Both signals, which are re-modulated, each result in a beating figure at the antenna base, which is amplified and demodulated by the receiver. The resulting low-frequency signal, which corresponds to the beating figure, is fed to the control center and evaluated there. The beat figure received by a measuring station has a phase relationship which contains the transit time difference of the two radio signals. This feature makes it possible to determine the location of the radio station to be located by means of a suitable evaluation of the phase positions of the three beating figures in the control center. Ausführungsbeispielembodiment Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The accompanying drawings show: Fig. 1 Anordnung für das OrtungsverfahrenFig. 1 arrangement for the locating method Fig.2 Bestimmung der Koordinaten des Punktes SFig.2 Determination of the coordinates of the point S Fig.3 Messung der Differenzzeit t2iFig.3 Measurement of the difference time t 2 i Bildung der Hüllkurve:Formation of the envelope: Die beiden HochfrequenzsignaleThe two high frequency signals (cj6 + <?A)(cj6 + <? A )
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5150310A (en) * 1989-08-30 1992-09-22 Consolve, Inc. Method and apparatus for position detection

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5150310A (en) * 1989-08-30 1992-09-22 Consolve, Inc. Method and apparatus for position detection

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