DE1043426B

DE1043426B - Radio location procedure

Info

Publication number: DE1043426B
Application number: DEL27446A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Fritz Steiner
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1957-04-20
Filing date: 1957-04-20
Publication date: 1958-11-13
Also published as: GB840101A

Description

Zur Bestimmung des Standortes mit Hilfe von Funkfeuern sind Verfahren bekannt, die entweder auf der Messung zweier Winkel, zweier Entfernungen oder eines Winkels und einer Entfernung beruhen. Des weiteren sind solche Verfahren bekannt, die aus der Messung der Laufzeitdifferenzen von elektrischen Wellen den Standort ermitteln. Das geschieht in der Weise, daß die zwischen zwei mit gleicher Modulationsfrequenz arbeitenden Funkfeuern entstehenden Hyperbelfelder in bekannter Weise zur Messung ausgenutzt werden.To determine the location with the help of radio beacons, methods are known that either on the Measurement of two angles, two distances, or an angle and a distance. Of Such methods are also known which result from the measurement of the transit time differences of electrical waves determine the location. This is done in such a way that the between two with the same modulation frequency working radio beacons used hyperbolic fields in a known manner for measurement will.

Bei der Bewertung der einzelnen Verfahren ist insbesondere darauf Rücksicht zu nehmen, wie weit diese Verfahren die Verwendung von automatischen Rechengeräten gestatten. Diese Rechengeräte (Computer) sollen es dem Flugzeugführer ermöglichen, nicht nur den Standort festzustellen, sondern einen bestimmten vorgegebenen Kurs zu fliegen. Dabei wird die Abweichung von dem vorgegebenen Kurs durch ein Rechts-Links-Instrument angezeigt. Ein weiteres Instrument zeigt die Entfernung auf diesem vorgegebenen Kurs zu dem Ziel an.When evaluating the individual procedures, particular consideration must be given to how far they are Methods allow the use of automatic computing devices. These computing devices (computers) are supposed to enable the pilot to determine not only the location, but a certain predetermined one To fly course. The deviation from the given course is determined by a right-left instrument displayed. Another instrument shows the distance to the on this given course Target.

Beim Vergleich der obenerwähnten Verfahren ist des weiteren zu berücksichtigen, ob diese einen sogenannten Abfragesender an Bord benötigen oder ob sie ohne diesen Sender an Bord auskommen. Die mit Abfrage arbeitenden Verfahren ermöglichen eine Standortbestimmung von nur einer beschränkten Anzahl von Flugzeugen durch die Bodenstation, während die Verfahren ohne einen Bordsender die gleichzeitige Standortbestimmung einer unbegrenzten Anzahl von Flugzeugen gestatten.When comparing the above-mentioned methods, it must also be taken into account whether they are a so-called Need interrogators on board or whether they can do without this transmitter on board. the Methods that work with interrogation allow a location determination of only a limited number of aircraft through the ground station, while the procedures are simultaneous without an on-board transmitter Allow location of an unlimited number of aircraft.

Wenn man in erster Linie für die praktische Verwendung Verfahren in Betracht zieht, die einen Betrieb von nicht zu komplizierten Rechengeräten zulassen und ohne Abfragesender an Bord arbeiten, so bleibt von den oben angeführten Verfahren nur dasjenige übrig, welches den Standort durch doppelte Winkelmessung, z. B. zu zwei Drehfunkfeuern, ermittelt. Bei den anderen Verfahren, die ohne bordseitigen Abfragesender arbeiten, den sogenannten Hyperbelverfahren, werden die Rechengeräte deshalb kompliziert, weil die geographische Lage von mindestens drei dazu verwendeten Sendern nach ihren Koordinaten in das Rechengerät eingegeben werden muß.If one is primarily considering for practical use procedures that an operation of not too complicated computing devices and work without an interrogator on board, so Of the methods listed above, only the one that remains, which duplicates the location Angle measurement, e.g. B. to two rotary radio beacons determined. For the other procedures, those without on-board Interrogators work, the so-called hyperbola method, the computing devices are therefore complicated, because the geographical location of at least three transmitters used for this purpose according to their coordinates in the computing device must be entered.

Dem obengenannten, an sich sehr brauchbaren Verfahren mit der Messung zweier Winkel haftet jedoch ein wesentlicher Nachteil an, nämlich, daß in der Umgebung der Verbindungslinie zwischen beiden Funkfeuern die Schnitte der Winkel sehr flach werden. Auf diese Weise ist zwar ein eindeutiges Verfolgen des Kurses zwischen beiden Sendern möglich, jedoch ist in diesem Gebiet eine Standortbestimmung, wenn überhaupt möglich, sehr ungenau.However, the above-mentioned method, which is very useful per se, with the measurement of two angles, adheres a major disadvantage, namely that in the vicinity of the connecting line between the two radio beacons the cuts of the angles become very shallow. In this way, the Course between the two transmitters is possible, but in this area a position determination is possible, if at all possible, very imprecise.

FunkortungsverfahrenRadio location procedure

Anmelder:
Standard Elektrik LorenzApplicant:
Standard electrical system Lorenz

Aktiengesellschaft,Corporation,

Stuttgart-Zuffenhausen,Stuttgart-Zuffenhausen,

Hellmuth-Hirth-Str. 42Hellmuth-Hirth-Str. 42

Dipl.-Ing. Dr. Fritz Steiner, Pforzheim,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Dr. Fritz Steiner, Pforzheim,
has been named as the inventor

Eine Standortbestimmung könnte in diesem Falle durch Messung eines dritten oder gar vierten Winkels mittels eines dritten und vierten Funkfeuers vorgenommen werden.In this case, a location could be determined by measuring a third or even fourth angle be carried out by means of a third and fourth radio beacon.

Derartige Verfahren zur Standortbestimmung sind ebenfalls bekannt.Such methods for determining the location are also known.

Bei einem dieser Verfahren sind vier Drehfunkfeuer, die hinsichtlich ihrer Bezugsfrequenzen (Nordsignal) und der Rotation des Richtdiagramms (Richtungssignal) synchronisiert sind, an den Ecken eines Planquadrates aufgestellt. Ein im Luftraum über diesem Gebiet fliegendes Flugzeug kann seinen Standort durch Messung vierer Azimutwinkel und nachfolgende Schnittbildung bestimmen, beispielsweise, indem mittels Stoppuhren die jeweilige Zeit zwischen dem von allen vier Funkfeuern im gleichen Zeitpunkt ausgesendeten Bezugssignal (Nord) und dem Durchgang des Richtstrahles eines jeden der Funkfeuer im Empfangsort gemessen wird. Auch wenn das Flugzeug direkt über der Verbindungslinie zweier Funkfeuer fliegt, ist die Standortbestimmung noch möglich, da man aus der Winkelmessung zu den anderen beiden Funkfeuern noch Schnittpunkte, die den Standort auf der Verbindungslinie bezeichnen, erhält. In einem solchen Falle sind mindestens drei Funkfeuer notwendig. Dieses Verfahren ist jedoch wegen der Zahl der notwendigen Funkfeuer sehr aufwendig und wird daher in der Praxis nicht angewendet.In one of these methods, four rotary radio beacons are used which, with regard to their reference frequencies (north signal) and the rotation of the directional diagram (directional signal) are synchronized at the corners of a grid square set up. An aircraft flying in the airspace over this area can determine its location determine by measuring four azimuth angles and subsequent section formation, for example, by means of Stopwatches the respective time between that sent out by all four radio beacons at the same time Reference signal (north) and the passage of the directional beam of each of the radio beacons in the receiving location is measured. Even if the plane is direct flies over the line connecting two radio beacons, it is still possible to determine the location because you are out the angle measurement to the other two radio beacons still intersect the location on the connecting line denote, receives. In such a case, at least three radio beacons are necessary. This However, because of the number of radio beacons required, the procedure is very complex and is therefore used in the Practice not applied.

Bei Verwendung von nur zwei Funkfeuern ist eine Standortbestimmung auf deren Verbindungslinie unmöglich und in dem der Verbindungslinie benachbarten Gebiet sowie in den Bereichen jenseits der Standorte der beiden Funkfeuer wegen der flachen Schnitte der gemessenen Winkel sehr ungenau.If only two radio beacons are used, it is impossible to determine the location on their connecting line and in the area adjacent to the connecting line and in the areas beyond the locations of the two radio beacons very inaccurate because of the flat sections of the measured angles.

Es ist Aufgabe der Erfindung, unter Verwendung von bereits vorhandenen Funkfeuern, z. B. mit HilfeIt is the object of the invention, using pre-existing radio beacons, e.g. B. with help

ffl» 6787238.ffl »6787238.

der in der Funknavigation sehr häufig benutzten VOR-Drehfunkfeuer, auch in den Gebieten, in welchen mittels zweier Drehfunkfeuer eine Eigenortung mit den bisherigen Methoden ungenau oder gar unmöglich ist, eine genaue Standortbestimmung zu ermöglichen.the VOR rotary radio beacons, which are very often used in radio navigation, also in the areas in which self-localization with the previous methods are imprecise or even impossible to enable an exact location determination.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bezugssignale und/oder ihre Zwischenträgerfrequenz von zwei miteinander phasenstarr synchronisierten Drehfunkfeuern zur Gewinnung einer zusätzlichen Ortungsinformation nach dem Hyperbelnavigationsverfahren verwendet werden.This object is achieved according to the invention in that the reference signals and / or their subcarrier frequency of two mutually phase-locked rotary radio beacons to generate one additional location information can be used according to the hyperbola navigation method.

In weiterer Ausbildung der Erfindung werden den beiden Drehfunkfeuern zur Gewinnung einer Feinoder Feinstortung zusätzliche Frequenzen synchron aufmoduliert.In a further embodiment of the invention, the two rotary radio beacons are used to obtain a fine or Fine location additional frequencies modulated synchronously.

Die Erfindung wird an Hand von Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to drawings.

Fig. 1 stellt die Bereiche der Drehfunkfeuer S1 und 6*2 schraffiert dar, in denen, wie oben erwähnt, die Winkelmessung wegen der flachen Schnitte sehr ungenau ist; inFig. 1 shows the areas of the rotary radio beacons S1 and 6 * 2 hatched, in which, as mentioned above, the Angle measurement is very inaccurate because of the flat cuts; in

Fig. 2 ist das Verfahren gemäß der Erfindung näher erläutert.Fig. 2 is the method according to the invention is explained in more detail.

In den schraffierten Bereichen der Fig. 1 wird augenscheinlich die Winkelmessung eines sich darin befindliehen Flugzeuges zwischen den beiden Drehfunkfeuern sehr ungenau, so daß eine Standortbestimmung praktisch nicht möglich ist.In the hatched areas of FIG. 1, the angle measurement is evidently located therein Aircraft very imprecise between the two rotary radio beacons, so that a location determination is practical not possible.

In Fig. 2 ist angedeutet, wie sich durch die in bekannter Weise ausgeführte Synchronisation der Drehfunkfeuer zwischen diesen ein Hyperbelfeld ausbildet. Ein im Punkt F befindliches Flugzeug kann durch die zusätzliche Ausnutzung des Hyperbelfeldes in Verbindung mit einer oder beiden von den Drehfunkfeuern,Jl und SZ gelieferten Winkelmessungen (φΐ oder φ 2 der Verbindungslinie^bzw. B des PunktesF) eine genaue Standortbestimmung vornehmen. Durch die gleichzeitige Kombination der drei Informationen, nämlich Atiswertung der Hyperbelschar und Messung der beiden Winkel, ist eine, im Gegensatz zu der bisherigen, durch reine Schnittbildung herbeigeführten Standortbestimmung, sehr genaue Standortbestimmung möglich. Der besondere Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß auf der Verbindungslinie der beiden Sender, wo bisher eine Entfernungsmessung überhaupt nicht möglich war, sich die genauesten Schnitte mit der Hyperbelschar ergeben. Auf diese Weise ist auch in diesem Gebiet eine sehr genaue Ortung möglich.In FIG. 2 it is indicated how a hyperbolic field is formed between them as a result of the synchronization of the rotary radio beacons, which is carried out in a known manner. An aircraft located at point F can determine its position precisely by using the hyperbolic field in conjunction with one or both of the angular measurements provided by the radio beacons, Jl and SZ (φΐ or φ 2 of the connecting line ^ or B of point F) . Through the simultaneous combination of the three pieces of information, namely atis evaluation of the hyperbola cluster and measurement of the two angles, a very precise location determination is possible, in contrast to the previous location determination, which was brought about by pure intersection formation. The particular advantage of the method is that on the connecting line of the two transmitters, where a distance measurement was previously not possible at all, the most precise cuts with the flock of hyperbolas result. In this way, a very precise location is also possible in this area.

Die Synchronisierung der Bezugsfrequenzen der beiden Sender'kann in bekannter Weise entweder über Kabel oder drahtlos erfolgen.The synchronization of the reference frequencies of the two transmitters can either be done in a known manner via Cable or wireless.

Wenn man den Erfindungsgedanken auf die üblichen VOR-Drehfunkfeuer anwendet, ergeben sich folgende Möglichkeiten der Funkortung.If you apply the idea of the invention to the usual VOR rotary radio beacons, this results the following radio location options.

Bei einem VOR-Drehfunkfeuer wird die Bezugsfrequenz mittels eines Zwischenträgers von 10 kHz als Frequenzmodulation von 30 Hz ausgesendet. Man kann nun sowohl die Frequenz von 10 kHz als auch die dieser Frequenz als Frequenzmodulation aufgedrückte Frequenz von 30 Hz zur Definition der Hyperbelschar heranziehen.In the case of a VOR rotary radio beacon, the reference frequency is set to 10 kHz by means of an intermediate carrier sent out as a frequency modulation of 30 Hz. You can now use the frequency of 10 kHz as well the frequency of 30 Hz imposed on this frequency as frequency modulation to define the Use hyperbola cluster.

Es ist jedoch auch ohne großen Mehraufwand an Geräten möglich, dem Zwischenträger der Frequenz 10 kHz eine zusätzliche Frequenzmodulation von beispielsweise 300 Hz aufzudrücken bzw. eine direkte Frequenz- oder Amplitudenmodulation des Trägers selbst vorzunehmen. Dadurch ergeben sich drei verschiedene Hyperbelscharen, die zu einer Grob-, Fein- und Feinstortung herangezogen werden können.However, it is also possible without a great deal of additional equipment, the subcarrier of the frequency 10 kHz an additional frequency modulation of, for example, 300 Hz or a direct one To undertake frequency or amplitude modulation of the carrier itself. This results in three different ones Hyperbola flocks that can be used for coarse, fine and very fine localization.

Die Anwendung von Rechengeräten, die bei dem vorgeschlagenen Betrieb der Drehfunkfeuer sich nur auf einfache trigonometrische Rechenoperationen erstreckt, ist ohne weiteres gegeben.The use of computing devices that are only involved in the proposed operation of the rotary radio beacon extends to simple trigonometric arithmetic operations is readily given.

Claims

Patent claims:

1. The use of the reference signals and / or their subcarrier frequency of two together Phase-locked synchronized rotary radio beacons to obtain additional location information according to the hyperbola navigation method.

2. The additional use of special phase-locked modulation frequencies that are synchronized with one another both rotary radio beacons for hyperbola navigation in the method according to claim 1.

Documents considered: French Patent No. 957 536.

1 sheet of drawings

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