DE1206187B - Anordnung zur Messung und Auswertung von Bewegungsgroessen (Geschwindigkeit, Weg, Abdrift) - Google Patents

Anordnung zur Messung und Auswertung von Bewegungsgroessen (Geschwindigkeit, Weg, Abdrift)

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DE1206187B DEG21703A DEG0021703A DE1206187B DE 1206187 B DE1206187 B DE 1206187B DE G21703 A DEG21703 A DE G21703A DE G0021703 A DEG0021703 A DE G0021703A DE 1206187 B DE1206187 B DE 1206187B
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Description

  • Anordnung zur Messung und Auswertung von B ewegungsgrößen (Geschwindigkeit, Weg, Abdrift) Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Messung und Auswertung von Bewegungsgrößen (Geschwindigkeit, Weg, Abdrift).
  • Die Messung von Bewegungsgrößen eines Körpers gegenüber einem anderen durch Anordnungen, die mit ihm verbunden sind, ist eine bekannte Aufgabe der Technik. Sie tritt z. B. bei Flugkörpern auf.
  • Eine bekannte Lösung dieser Aufgabe mißt die im Körper auftretende Beschleunigung in mehreren Achsen eines stabilisierten Koordinatensystems und gewinnt hieraus Geschwindigkeit und Weg des Körpers. Diese Lösung beansprucht einen sehr hohen Aufwand an feinmechanischen und elektronischen Präzisionsgeräten.
  • Eine andere bekannte Lösung der Aufgabe nutzt den Dopplereffekt bei Hochfrequenzwellen aus und erlaubt daher, die Änderung des Abstandes zweier Körper zu messen, beispielsweise zwischen einem Flugkörper und einem erdfesten Punkt. Die auf dem Dopplereffekt basierenden Methoden sind schlecht geeignet, eine zur kürzesten Verbindungslinie senkrecht stehende Geschwindigkeitskomponente zu messen. Gerade diese Komponente ist aber oft von Interesse, wie z. B. die Fluggeschwindigkeit eines horizontal fliegenden Flugkörpers relativ zum Erdboden.
  • Die Messung der Horizontalgeschwindigkeit eines Flugzeuges mit dem Dopplereffekt beruht daher auch auf der Ersatzmessung radialer Komponenten und ist relativ ungenau, weil sie ein Gemisch von Frequenzen liefert, in dem die Schwingungen mit der kleinsten Energie für die Messung ausgewertet werden müssen. Die Ungenauigkeit verhindert z. B. andere Bewegungsgrößen (wie den Weg) aus der Messung abzuleiten.
  • Andere bekannte Lösungen verwenden eine Hochfrequenzverbindung zu bekannten festen Bodenstationen. Sie sind unbrauchbar, wenn solche Stationen nicht bestehen.
  • Die Erfindung geht von der physikalischen Tatsache aus, daß die Gesamtstrahlungsintensität eines Körpers unter der Voraussetzung einer rasterförmigen Bestrahlung des Körpers oder einer rasterförmigen Ausblendung der vom Körper ausgesendeten Strahlung von der Lage des Rasters abhängig ist.
  • Diese Tatsache ist nicht neu und auch schon mit Lichtwellen und speziell mit Hilfe einer Ausblendung technisch ausgenutzt worden, wenn auch nicht zur Messung von Relativgeschwindigkeiten und anderen Bewegungsgrößen.
  • Die Erfindung geht nun von hochfrequenten Mitteln zur Lösung der Aufgabe, Bewegungsgrößen eines Körpers gegenüber einem anderen zu messen, aus.
  • Hierzu wird erfindungsgemäß ein solches Strahlungsdiagramm eines im ersten der beiden Gegenstände vorgesehenen Hochfrequenzsenders und/oder -empfängers benutzt, vermöge dessen die Eigenstrahlung oder die reflektierte Strahlung des zweiten Gegenstandes bei und infolge der Bewegung des zweiten Gegenstandes im Hochfrequenzempfänger Amplitudenschwankungen meßbarer Frequenz erzeugt, die gemeinsam mit dem Meßwert der Entfernung der beiden Gegenstände zur Messung und Auswertung der Bewegungsgrößen dienen.
  • Zur Erzeugung des Strahlungsdiagramms wird im Zusammenwirken mit dem Hochfrequenzsender und/ oder Empfänger zweckmäßig eine Antenne mit einer vielzipfligen Feldstärkeverteilung verwendet. Stattdessen kann das Strahlungsdiagramm auch durch eine Antenne erzeugt werden, die einen in einen ebenen scharf gebündelten Hochfrequenzstrahl erzeugt, der geschwenkt oder getastet wird.
  • Die Auswertung der Entfernungsmessung wird nach einem weiteren Gedanken der Erfindung beispielsweise dadurch vorgenommen, daß das durch das Strahlendiagramm erzeugte Raster im ersten Gegenstand in oder entgegen der Bewegungsrichtung des zweiten Gegenstandes bewegt wird.
  • In weiterer Ausbildung der Erfindung wird die Messung der als Maß der zur kürzesten Verbindungslinie senkrechten Komponente der Relativgeschwindigkeit dienende Schwankungsfrequenz dadurch verbessert, daß vor das eigentliche Meßorgan ein Amplitudensieb und/oder bei bekanntem Bereich der zu erwartenden Frequenz, ein Frequenzfilter geschaltet wird.
  • Die erzeugte Schwankungsfrequenz wird vorzugsweise einem Zählwerk zugeführt, in dem sich der zurückgelegte Weg aufbaut und dieser Weg an Hand vorher bekannter markanter Stellen des zweiten Gegenstandes korrigiert.
  • Nach noch einem weiteren Gedanken der Erfindung werden mehrere der beschriebenen Anordnungen verwendet und ihre Meßergebnisse zur Bestimmung anderer Bewegungsgrößen, z. B. der Abdriflt, kombiniert.
  • Die Erfindung soll nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert werden, die beispielsweise schematische Ausführungsformen der Erfindung darstellt, und zwar ist in der Zeichnung dargestellt in Fig. 1 die Messung einer Fahrzeuggeschwindigkeit mit Hilfe eines vielzipfligen Diagramms, Fig.2 die Messung einer Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem geschwenkten und getasteten Hochfrequenzstrahl, Fig 3 die Messung der Geschwindigkeit eines Flugkörpers, Fig. 4 die Wirkung eines Amplitudensiebes, Fig.5 der Aufbau eines einfachen Amplitudensiebes, Fig. 6 die Veränderung der Rasterteilung auf Grund der Höhenmessung, F i g. 7 die Korrektur der Wegmessung mittels bekannter markanter Stellen auf der Erdoberfläche, Fig.8 die Bestimmung der Abdrift durch Kombination von zwei Messungen.
  • Der Darstellung in Fig. 1 liegt die Aufgabe zugrunde, die Geschwindigkeit eines Fahrzeuges 1, das sich auf einer Straße in Richtung des Pfeiles 2 bewegt, zu messen. Erfindungsgemäß wird hierzu seitab von der Straße eine Sendeempfangsanordnung 3 aufgestellt. Durch die Sende- oder/und Empfangsantennen wird ein vielzipfliges Sende- oderlund Empfangsdiagramm 4 erzeugt. Derartige Diagramme und die für ihre Erzeugung notwendigen Anordnungen sind bekannt. So ergeben z. B. zwei parallelstehende Dipole mit einem gegen die Wellenlänge großen Abstand bereits ein solches Diagramm. Nimmt man nun zunächst an, daß in dem von den Antennen überdeckten Bereich kein anderer Reflektor vorhanden ist, und betrachtet den Fall der ungerasterten Rundstrahlung und des Empfanges über ein vielzipfliges Empfangsantennendiagramm, so spielt sich der Vorgang wie folgt ab. Das Fahrzeug 1 reflektiert während der Fahrt ständig einen etwa konstanten Betrag der ausgestrahlten Hochfrequenzenergie. Die reflektierte Strahlung wird vom Empfänger mit stark schwankender Amplitude aufgenommen, je nachdem sich das Fahrzeug 1 in einem Maximum oder Minimum des vielzipfligen Empfangsdiagramms 4 befindet. Die Frequenz, mit der die Empfangs amplitude schwankt, ist abhängig von dem Abstand der Zipfel des Empfangsdiagramms, von der Entfernung zwischen Fahrzeug 1 und der Sendeempfangsanordnung 3 und der Geschwindigkeit des Fahrzeuges 1. Hält man die Rasterung des Empfangsantennendiagramms konstant und berücksichtigt man die Entfernung zwischen Fahrzeug 1 und der Sendeempfangsanordnung 3 bei der Auswertung, so kann man aus der Schwankungsfrequenz die Geschwindigkeit des Fahrzeuges 1 ermitteln.
  • Noch leichter als die reflektierte Strahlung des zu messenden Objektes kann seine Eigenstrahlung nach der gleichen Methode vermessen werden. In diesem Falle reduziert sich die Meßanordnung auf einen Empfänger mit einem vielzipfligen Antennendiagramm. Während dieser Fall bei der geschilderten Anwendung zur Messung der Geschwindigkeit von Fahrzeugen wohl kaum auftreten wird, ist er für die weiter unten beschriebene Messung der Geschwindigkeit von Flugkörpern von Bedeutung.
  • Der gleiche Effekt ergibt sich für den Fall des gerasterten Sendeantennendiagramms und des ungerasterten Empfangsantennendiagramms. In diesem Falle durchfährt das Fahrzeug 1 abwechselnd Zonen hoher und Zonen geringer Einstrahlung durch das Sendeantennendiagramm und reflektiert entsprechend viel oder wenig Hochfrequenzenergie. Die schwankend reflektierte Hochfrequenzenergie wird von der gleichmäßig aufnehmenden Empfangsantenne aufgenommen, und im Empfänger entsteht eine Schwankungsfrequenz, die ebenso wie oben angegeben, verarbeitet werden kann.
  • Sind schließlich sowohl die Sende- als auch die Empfangsantenne mit einem vielzipfligen Diagramm versehen, so multiplizieren sich die beiden Vorgänge unter der Voraussetzung, daß die Diagramme sich decken. Wenn das durch eines der beiden Diagramme hervorgerufene Verhältnis zwischen Größt- und Kleinstwert der Hochfrequenzenergie einen bestimmten Wert hat, so wirkt sich bei Verwendung des vielzipfligen Diagramms auf Sende- und Empfangsseite das Quadrat dieses Wertes aus. Zweckmäßig verwendet man in diesem Falle das gleiche Antennensystem für Senden und Empfangen und schaltet Sender und Empfänger in rascher Folge um. Die Umschaltfrequenz muß groß sein gegen die durch das Fahrzeug erzeugte Schwankungsfrequenz und wird zweckmäßig der Laufzeit derHochfrequenzwellen zwischen Sendeempfangsanordnung 3 und Fahrzeug 1 ange paßt.
  • Die zweite Methode zur Erzeugung des Rasters wird nachstehend in Fig.2 am gleichen einfachen Anwendungsbeispiel erläutert.
  • Die Sendeempfangsanordnung 3 ist mit einer Antennenanordnung versehen, die nur eine schmale Hochfrequenzkeule 5 im Diagramm aufweist. Die Hochfrequenzkeule ist nur in der horizontalen Ebene scharf gebündelt, so daß in einer lotrechten Ebene ein Streifenraster entsteht. Die Hochfrequenzkeule wird in Richtung des Pfeiles 6 geschwenkt und hierbei die Sende- und/oder Empfangsantenne getastet, so daß die Ausstrahlung und/oder der Empfang nur in bestimmten diskreten, örtlich festliegenden Winkelstellungen der Hochfrequenzkeule stattfindet, wie in F i g. 2 angedeutet.
  • Die Schwenkung der Hochfrequenzkeule kann mit den bekannten Mitteln der Radartechnik z. B. durch Schwenken eines Dipols oder Veränderungen der Phasenverhältnisse in den Zuleitungen erfolgen. Die Schwenkgeschwindigkeit muß in der entsprechenden Entfernung von der Sendeempfangsanordnung 3 groß gegen die Geschwindigkeit des Fahrzeuges 1 sein. Entsprechend ist die Tastfrequenz der Antenne groß gegen die vom Fahrzeug erzeugte Schwankungsfrequenz.
  • Die Wirkung des auf diese Weise erzeugten Rasters ist die gleiche wie die der Anordnung nach F i g. 1, und es entsteht am Ausgang des Empfängers wieder die Schwankungsfrequenz.
  • Genau wie mit einem horizontal gespreizten Diagramm die Geschwindigkeit von Landfahrzeugen gemessen werden kann, kann mit einem vertikal gestellten Diagramm die Geschwindigkeit von Flugkörpern vom Boden aus gemessen werden, sowohl mit der Anordnung nach F i g. 1 als auch mit der Anordnung nach F i g. 2.
  • Durch bekannte Mittel kann man das Diagramm, das in den Fig. 1 und 2 als ortsfest vorausgesetzt wurde, auch schwenken, so daß sich das Raster in der Ebene des zu vermessenden Fahrzeuges in Bewegungsrichtung oder gegen die Bewegungsrichtung des Fahrzeuges mit einer konstanten oder langsam veränderlichen Geschwindigkeit bewegt. Als Mittel für eine derartige Schwenkung sind bei der an Hand der Fig. 1 beschriebenen Anordnung die Schwenkung der gesamten Antenne oder die allmähliche Verschiebung des gesamten Rasters um eine Rasterbreite kombiniert mit einem Rücksprung in sehr kurzer Zeit brauchbar.
  • Bei der Anordnung nach F i g. 2 ist lediglich das Verhältnis von Tast- zu Schwenkfrequenz zu verändern, um ein »laufendes« Raster zu erhalten.
  • Mit einer solchen überlagerten Rasterbewegung läßt sich z. B. erreichen, daß die Schwankungsfrequenz bei nicht bewegtem Fahrzeug nicht = 0 ist oder daß sie bei einer vorgegebenen Sollgeschwindigkeit des Fahrzeuges gerade = 0 ist.
  • In F i g. 3 ist die Anwendung des Verfahrens für die Messung von Bewegungsgrößen eines Flugkörpers 7 relativ zur Erdoberfläche 8 dargestellt. Der Flugkörper 7 bewegt sich in Richtung des Pfeiles 9 und enthält die Sendeempfangsanordnung 3, die in beschriebener Weise ein vielzipfliges Diagramm erzeugt, das durch den Fächer 10 symbolisiert sein soll. Ist der Erdboden 8 bis auf einen Fleck 11 nicht reflektierend, und ist weiterhin die Höhe des Flugkörpers 7 über dem Erdboden 8 konstant, so liegt genau der an Hand der F i g. 1 und 2 beschriebene Fall vor, nur daß die Sendeempfangsanordnung 3 bewegt und das zu messende Objekt, der Fleck 11, in Ruhe ist.
  • Nun ist die Erdoberfläche im allgemeinen nicht homogen mit einzelnen Flecken, sondern besteht aus vielen verschiedenen reflektierenden Bereichen. Am Ausgang des Empfängers entsteht daher nicht ein einzelner Wechselstrom mit der Schwankungsfrequenz, sondern ein Gemisch von Wechselströmen, die zwar gleiche Frequenz, aber verschiedene Phasenlage haben. F i g. 4 zeigt einen solchen Ausgangsstrom i als Funktion der Zeit t. Die Periode P eines solchen Ausgangsstromes i ist trotz der Überiagerung der Auswertung zugänglich.
  • Eine Verbesserung der Auswertung ergibt sich durch Anwendung eines Amplitudensiebes, dessen Wirkung an Hand der F i g. 4 erläutert wird. Im Verlauf des Kurvenzuges auftretende Spitzen 13 (oder Täler) des Ausgangsstromes i werden durch ein Amplitudensieb mit einer Schranke 12 ausgefiltert und der Messung zugeführt oder auch z.B. zur Synchronisation eines fremderzeugten Wechselstromes verwendet, dessen Frequenz dann gemessen wird.
  • Auf diese Weise wird auf der Erdoberfläche der beste (schlechteste) Reflektor bevorzugt und allein zur Auswertung herangezogen. Hierdurch wird eine Wirkung erzielt, wie sie der an Hand der Fig.3 erwähnte reflektierende Fleck 11 in nicht reflektierender Umgebung hat. Die Höhe der Schranke 12 muß natürlich ständig der Höhe der zu erfassenden Spitzen angepaßt werden. Die praktische Ausführung eines solchen Amplitudensiebes zeigt Fig. 5. Der Ausgangsstrom des Empfängers 14 wird über einen Gleichrichter 15 einem durch den Widerstand 17 schwach belasteten Kondensator 16 zugeführt. Dann stellt sich die Spannung am Kondensator 16 immer etwas unterhalb der Spitzenspannung des Ausgangs des Empfängers 14 ein, und nur die größten Spitzen gelangen über den Kondensator 18 auf den Ausgang 19.
  • Eine andere Ausführungsform des Amplitudensiebes ist ähnlich wie die in F i g. 5 dargestellte aufgebaut, nur wird die sich am Kondensator einstellende Spannung zur Regelung der Verstärkung des Empfängers oder auch der Leistung des Senders ausgenutzt.
  • Analog zu bekannten Verfahren der Nachrichtentechnik lassen sich für das Amplitudensieb eine ganze Anzahl verschiedener Ausführungsformen angeben, die z. B. zur Aussiebung der Minima des Ausgangsstromes statt zur Aussiebung der Extremwerte dienen oder den Ausgangsstrom vor der Verarbeitung erst differenzieren.
  • Eine weitere Verbesserung der Messung läßt sich erzielen, wenn die Geschwindigkeit des Flugkörpers ungefähr bekannt ist bzw. eine obere und eine untere Grenze hat. Dann wird hinter dem Ausgang des Empfängers bzw. hinter das Amplitudensieb noch ein Frequenzfilter geschaltet, dessen Bandbreite dem erwarteten Geschwindigkeitsbereich entspricht.
  • Die Einschaltung eines Frequenzfilters, insbesondere ohne gleichzeitige Anwendung eines Amplitudensiebes, hat eine weitere erwünschte Auswirkung auf den Ausgangsstrom ein Gemisch von Wellenzügen gleicher Frequenz, aber verschiedener Amplituden- und Phasenlagen. Durch die Einschwingvorgänge in einem nachgeschalteten Frequenzfilter wird eine Phasenfokussierung erzielt, so daß aus dem Filter ein annähernd kohärenter Wechselstrom heraustritt, der für die weitere Verarbeitung besonders günstig ist.
  • Das Filter sucht sich sozusagen aus dem angebotenen Phasengemisch diejenige Phase heraus, die seinem eingeschwungenen Zustand entspricht. Eine ähnliche Wirkung ergibt sich auch bei der oben beschriebenen Synchronisation einer Wechselspannung durch den Ausgangsstrom des Amplitudensiebes.
  • Im Gegensatz zu der an Hand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Anwendung des Verfahrens bei erdgebundenen Fahrzeugen ist die Flughöhe eines Flugkörpers über dem Erdboden im allgemeinen nicht konstant. Sie wird daher bei Anwendung der Anordnung gemäß der Erfindung durch bekannte Methoden gemessen und zur Korrektur des sich aus der Schwankungsfrequenz ergebenden Meßwertes oder zur Steuerung der Sendeempfangsanordnung verwendet.
  • Eine besonders wirkungsvolle Berücksichtigung der Flughöhe stellt die Verengung oder Spreizung des vielzipfligen Sende- und/oder Empfangsdiagramms dar.
  • Bei der an Hand der F i g. 1 beschriebenen Anordnung wird das vielzipflige Diagramm durch die Antennenkonfiguration hervorgerufen. Daher wird zur Veränderung des Winkelabstandes der Einzelkeulen der Ausgangsstrom der Höhenmeßeinrichtung einem motorischen Antrieb zugeführt, der die Antennenkonfiguration ändert. Ein besonders einfacher Fall ist in F i g. 6 symbolisch dargestellt. Die Sendeempfangsanordnung ist, wie oben bereits beschrieben, mit zwei Dipolen 20, 21 ausgerüstet, deren Abstand das vielzipflige Diagramm bestimmt. Der Ausgangsstrom der Höhenmeßeinrichtung 22 wird einem Motor 23 zugeführt, mit dem der Abstand der beiden Dipole verändert wird.
  • Bei der an Hand der F i g. 2 beschriebenen Anordnung ist die Verengung oder Spreizung des Diagramms besonders einfach. Der Ausgangsstrom der Höhenmeßeinrichtung wird zur Steuerung der Frequenz des Tastgenerators verwendet, wodurch sich bei feststehender Schwenkfrequenz der Hochfrequenzkeule das Raster ändert.
  • Eine andere Möglichkeit der Höhenkorrektur ergibt sich dadurch, daß man den Ausgangsstrom der Höhenmeßeinrichtung dazu verwendet, das von der Antenne erzeugte Raster in Flugrichtung oder gegen die Flugrichtung zu bewegen, wie es oben beschrieben wurde.
  • Die von der beschriebenen Anordnung gemessene Komponente der Fluggeschwindigkeit ergibt sich aus der Lage des durch die Antenne bestimmten Rasters zur Flugrichtung. Bei festem Einbau der Antenne in den Flugkörper, bei der die Rasterstreifen senkrecht zur Längsachse des Flugkörpers liegen, wird die Komponente der Fluggeschwindigkeit in Richtung der Längsachse gemessen, die z. B. bei fliegender Flugkörper nicht identisch mit der Flugges chwindigkeit sein muß. Die Ermittlung der wahren Fluggeschwindigkeit setzt die Verwendung von zwei Anordnungen zur Messung von zwei Komponenten voraus, wie sie weiter unten für die Messung der Abdrift beschrieben wird. Die Bildung der Fluggeschwindigkeit aus zwei Komponenten geschieht nach bekannten Verfahren. Eine Abart des Verfahrens besteht darin, die Flugrichtung über Grund mit dem weiter unten beschriebenen Verfahren festzustellen und die für die Geschwindigkeitsmessung verwendete Anordnung in die so ermittelte Richtung zu drehen.
  • Die Anordnung zur Messung der Fluggeschwindigkeit bzw. einer Komponente der Fluggeschwindigkeit kann vereinfacht und die Ergebnisse können sicherer gemacht werden, wenn auf dem Erdboden aktive Strahler (Funkleuchtfeuer) vorhanden sind. In diesem Falle reduziert sich die Meßanordnung auf einen Empfänger mit der für die Ausbildung des Diagramms notwendigen Antenne.
  • Die bisher beschriebenen Anordnungen liefern einen Wechselstrom, dessen Frequenz der zu messenden Geschwindigkeitskomponente proportional ist. Damit ist die Ermittlung anderer Bewegungsgrößen vorbereitet. Die Integration der Geschwindigkeit über die Zeit liefert den zurückgelegten Weg.
  • Die Integration kann mit der die Geschwindigkeit repräsentierenden Frequenz durch einfaches Auszählen der Schwingungen, z. B. durch einen elektronischen oder elektromagnetischen Zähler oder auch einen Synchronmotor erfolgen.
  • Der auf diese Weise ermittelte Wert ist bis auf eine Integrationskonstante richtig, nämlich den Anfangswert der Integration. Diese Konstante kann eliminiert werden durch eine Beobachtung des Flugkörpers vom Boden aus und Ferneinschaltung des Integrationsvorganges, wenn der Flugkörper eine vorgegebene Marke überfliegt. Die Einschaltung des Integrationsvorganges kann aber auch durch bordfeste Mittel erzielt werden, wenn auf dem Anfangsstück der Flugstrecke besonders markante, natürliche oder künstliche Reflektoren (oder Nicht-Reflektoren) überflogen werden, die im Ausgang eines besonderen Empfängers oder des Empfängers der Sendeempfangsanordnung ein markantes Signal verursachen, mit dem der Integrationsvorgang eingeschaltet wird.
  • Besonders einfach wird die Einschaltung des Integrationsvorganges oder auch die weiter unten beschriebene Korrektur der erzielten Werte, wenn statt der Stellen markanter Reflexion aktive Strahler auf dem Erdboden vorgesehen sind, etwa die schon erwähnten Funkleuchtfeuer.
  • Die Erzeugung markanter Signale durch bekannte markante Stellen der Erdoberfläche, die überflogen werden, wird weiterhin zur Korrektur des Integrationsvorganges, wie es in Fig. 7 symbolisch dargestellt ist, verwendet. Der Ausgang der Sendeempfangsanordnung 3 führt zum Wegzählwerk 24. Bei einem vorher, entsprechend der Lage einer markanten Stelle 11 der Erdoberfläche 8 auf der bekannten Flugronte eingestellten Wert des im Wegzählwerk 24 gebildeten Integralwertes betätigt dieses den Schalter 25, dessen Schaltzustand durch 27 symbolisiert ist.
  • Der Schalter 25 verbindet einen weiteren Ausgang der Sendeempfangsanordnung 3 (etwa vor Amplitudensieb und Frequenzfilter) mit der auf die spezielle markante Stelle 11 eingestellten Auswerteschaltung 26. Beim Übertliegen der markanten Stelle 11 korrigiert die Auswerteschaltung 26 den im Wegzählwerk gebildeten Integralwert auf die vorher eingestellte bekannte Entfernung der markanten Stelle 11 von der Startstelle. Als markante Stelle 11 können dienen: breite Straßen, Eisenbahnlinien, Flüsse, Küstenränder u. dgl.
  • Eine weitere Anwendung des beschriebenen Verfahrens dient zur Feststellung der Flugrichtung eines Flugkörpers über Grund, woraus z. B. die Abdrift ermittelt werden kann. Hierzu werden zwei Raster benötigt, die unter bestimmten, z. B. gleichen Winkeln gegen die Längsachse des Flugkörpers geneigt sind.
  • Die beiden Raster können durch zwei getrennte Sendeempfangsanordnungen erzeugt werden oder aber von der gleichen Sendeempfangsanordnung zeitlich nacheinander durch Schwenken oder Drehen des Diagramms.
  • In Fig. 8 ist die Anordnung symbolisch dargestellt. Die von den Sendeempfangsanordnungen erzeugten Raster 29 und 30 sind in entgegengesetzten Richtungen gegenüber der Längsachse 28 des Flugkörpers 7 verdreht. Von der wahren Flugrichtung über Grund 31 des Flugkörpers wird durch das Raster 29 die Komponente 32 und durch das Raster 30 die Komponente 33 gemessen.
  • Die von diesen Rastern erzeugten Schwankungsfrequenzen sind einander gleich, wenn Flugrichtung 31 und Längsachse 28 übereinstimmen. Die mit einfachen Mitteln zu bildende Differenz der beiden Schwankungsfrequenzen als zu ermittelndes Integral ist ein Maß für die Abdrift selbst.
  • Bei Flugkörpern geringer Abdrift ist eine andere Lage der Raster zur Längsachse zweckmäßig. In diesem Fall ordnet man die Streifen des Rasters 29 senkrecht zur Längsachse und die des Rasters 30 parallel dazu an. Mit einer solchen Anordnung erfaßt man im wesentlichen Fluggeschwindigkeit und Abdrift getrennt.
  • Unabhängig von der Anordnung der Raster und der Art ihrer Erzeugung läßt sich aus der Messung von zwei Komponenten mit bekannten Mitteln die wahre Fluggeschwindigkeit über Grund nach Betrag und Richtung und damit auch durch Komponentensummierung der wahre Weg über Grund ermitteln, wenn der Flugkörper oder die Sendeempfangsanordnung kursstabilisiert sind bzw. in jedem Augenblick die Lage der Streifenraster bezüglich der Himmelsrichtung bekannt ist.
  • Die auf die beschriebene Weise ermittelten Bewegungsgrößen stehen am Ausgang der Sendeempfangsanordnung und der beschriebenen Zusatzgeräte als Meßwerte oder auch zur Registrierung zur Verfügung. Es ist aber auch möglich, sie nach einem Vergleich mit festen oder veränderlichen Sollprogrammen zur Steuerung der Flugkörper heranzuziehen.

Claims (10)

  1. Patentansprüche: 1. Anordnung zur Messung und Auswertung der B ewegungsgrößen (Geschwindigkeit, Weg, Abdrift) zweier relativ zueinander bewegter Gegenstände von dem ersten der Gegenstände aus mit Hilfe hochfrequenter Wellen, g e k e n n -zeichnet durch ein solches Strahlungsdiagramm eines im ersten der beiden Gegenstände vorgesehenen Hochfrequenzsenders und/ oder -empfängers, vermöge dessen die Eigenstrahlung oder die reflektierte Strahlung des zweiten Gegenstandes bei und infolge der Bewegung des zweiten Gegenstandes im Hochfrequenzempfänger Amplitudenschwankungen meßbarer Frequenz erzeugt, die gemeinsam mit dem Meßwert der Entfernung der Gegenstände zur Messung und Auswertung der Bewegungsgrößen dienen.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Strahlungsdiagramms im Zusammenwirken mit dem Hochfrequenzsender und/oder -empfänger eine Antenne mit einer vielzipfligen Feldstärkenverteilung verwendet wird.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Strahlungsdiagramms im Zusammenwirken mit dem Hochfrequenzsender und/oder -empfänger eine Antenne mit einem in einer Ebene scharf gebündelten Hochfrequenzstrahl verwendet wird und dieser Strahl geschwenkt und getastet wird.
  4. 4. Anordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das durch das Strahlungsdiagramm erzeugte Raster im ersten Gegenstand in oder entgegen der Bewegungsrichtung des zweiten Gegenstandes bewegt wird.
  5. 5. Anordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugte Schwankungsfrequenz am Ausgang des Hochfrequenzempfängers einem Amplitudensieb zugeführt wird.
  6. 6. Anordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugte Schwankungsfrequenz am Ausgang des Hochfrequenzempfängers einem Frequenzfilter zugeführt wird.
  7. 7. Anordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgangswert einer zusätzlich im ersten Gegenstand angebrachten Einrichtung zur Messung des Abstandes der beiden Gegenstände zur Steuerung des Rasterabstandes des Strahlungsdiagramms verwendet wird.
  8. 8. Anordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die erzeugte Schwankungsfrequenz einem Zählwerk zugeführt und in diesem ein dem zurückgelegten Weg proportionaler Wert erzeugt wird.
  9. 9. Anordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Zählung ermittelte, dem Weg proportionale Wert beim Überschreiten markanter Stellen des zweiten Gegenstandes, zu denen der Sollwert des zurückgelegten Weges bekannt ist, korrigiert wird und ein Hochfrequenzempfänger im ersten Gegenstand auf Grund der erfolgten Wegmessung kurz vor Erreichen auf die Feststellung der markanten Stellen vorbereitet wird.
  10. 10. Anordnung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß mit mindestens einer Sendeempfangsanordnung mindestens zwei Raster erzeugt und die von den Rastern gelieferten Schwankungsfrequenzen zur Ermittlung von anderen Bewegungsgrößen kombiniert werden.
    In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 292 153, 2 408 930, 2413349; Zeitschrift »Aviation Week«, 21. 11. 1955, S. 34 bis 47.
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