DE1234811B - Flugzeug-Radargeraet zur Kollisionswarnung und/oder Instrumenten-Blindlandung - Google Patents

Description

DEUTSCHES PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKl.: 21 a4- 48/63

Nummer: 1234 811

Aktenzeichen: G 33863IX d/21 a4

J 234 811 Anmeldetag: 21. Dezember 1961

Auslegetag: 23. Februar 1967

Die Erfindung bezieht sich auf ein Radargerät für den Einbau in Flugzeuge zur Kollisionswarnung und/ oder Instrumenten-Blindlandung, das einen Raumbereich mit zu bestimmten Zeiten abgegebenen Radarsignalen abtastet und die von erfaßten Zielen zurückgesandten, insbesondere reflektierten Echosignale empfängt und in bestimmten Laufzeitbereichen zugeordnete Kanäle leitet und einer Anzeigevorrichtung mit einem Anzeigeschirm zuführt, dessen Fläche den abzutastenden Raum in dem natürlichen Sichteindruck entsprechenden Koordinaten abbildet, wobei den Laufzeitbereichen, welche Entfernungsbereichen entsprechen, verschiedene Farben zugeordnet sind.

Es ist bereits bekannt, zur Kollisionswarnung und Instrumenten-Blindlandung in Flugzeuge Radargeräte einzubauen, die so arbeiten, daß die vom Radarstrahl erfaßten Gegenstände in der Anzeigevorrichtung in verschiedenen Farben dargestellt werden, deren Auswahl selbsttätig in Abhängigkeit von der Entfernung des erfaßten Gegenstandes getroffen wird. Eine bekannte Vorrichtung dieser Art verwendet zur Darstellung von nur drei Bereichen auf einem Beobachtungsschirm zwei Kathodenstrahlröhren, deren Anzeige auf dem Beobachtungsschirm überlagert wird. Die Kathodenstrahlröhren gehören zu einer Schaltungsanordnung, in der durch entsprechende kombinatorische Verbindungen für die Darstellung von drei verschiedenen Möglichkeiten gesorgt wird, nämlich der Abbildung entweder des Schirmes der einen oder der anderen Röhre oder beider Schirme zusammen auf dem Beobachtungsschirm. Die Abbildung von mehr als drei Bereichen, z. B. von fünf Bereichen, erfordert eine entsprechend größere Anzahl von Kathodenstrahlröhren sowie eine Vermehrung der Kombinationsschaltglieder.

Eine andere bekannte Vorrichtung, die mit Farbanzeige arbeitet, weist ebenfalls zwei Kathodenstrahlröhren auf, von denen die eine zur Kodierung der empfangenen Signale und die andere zur Darstellung dient. Ferner sind bei dieser bekannten Vorrichtung mechanische Teile für die Schaltung und Farbdarstellung vorgesehen, so daß diese Vorrichtung verhältnismäßig langsam arbeitet und außerdem die Zuverlässigkeit durch die Verwendung mechanischer Teile beschränkt ist.

Die Erfindung bezweckt demgegenüber die Schaffung eines Radargerätes, das zur Kollisionswarnung und/oder Instrumenten-Blindlandung geeignet ist und sich aus wenigen einfachen Teilen aufbaut. Das erfindungsgemäße Radargerät der eingangs erwähnten Art ist zur Lösung dieser Aufgabe gekennzeichnet Flugzeug-Radargerät zur Kollisionswarnung
und/oder Instrumenten-Blindlandung

Anmelder:

David M. Goodman, Seaford, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter:

Dr. rer. nat. J.-D. Frhr. v. Uexküll, Patentanwalt, Hamburg-Hochkamp, Königgrätzstr. 8

Als Erfinder benannt:

David M. Goodman, Seaford, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 30. Dezember 1960
(85 950)

durch die Verwendung einer an sich bekannten Kathodenstrahlröhre, bei der auf dem Anzeigeschirm einzelne einen Raumbereich abbildende Flächenabschnitte in kleinere Flächenteile, welche den einzelnen Farben zugeordnet sind und bei ihrer synchron zur Abtastung erfolgenden Vorerregung Indexsignale auslösen, unterteilt sind, in der Weise, daß die in die Kanäle eingeführten Signale zunächst gespeichert und in der Reihenfolge der aufeinanderfolgenden Flächenteilfarben durch entsprechende Torschaltungen freigegeben werden, die von den Indexsignalen ausgelöst werden, und daß die freigegebenen Signale die sichtbare Erregung des jeweiligen Flächenabschnittes in der betreffenden Farbe durch Strahlverstärkung beim Überstreichen des betreffenden Flächenteils auslösen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet ohne mechanisch bewegte Teile und ohne Schaltungselemente, die durch eine besondere kombinatorische Verbindung die Aufteilung der Anzeigebereiche ermöglichen. Statt dessen ist in der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Anzahl der Schaltungselemente im wesentlichen einfach proportional der Anzahl der darzustellenden Bereiche. Dadurch ergibt sich ein äußerst zuverlässig arbeitendes Gerät, das außerdem den Vorzug hat, daß es mit den gegenwärtig üblichen Betriebsverfahren verträglich ist.

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Weitere Vorzüge der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen hervor. Darin zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht eines Flugzeuges, dessen am Bug angebrachte Antenne einen festen Winkel von 90° vor dem Flugzeug abdeckt,

F i g. 2 ein spiralförmiges Abtastschema, dessen der genauen Flugrichtung entsprechende Mitte als Kreisring Λ dargestellt ist,

F i g. 3 den am Schirm der Kathodenstrahlröhre angeordneten Leuchtstoffraster zur Darstellung der Informationen für den Piloten, wobei zum besseren Verständnis der Maßstab etwas verzerrt ist.

F i g. 4 den zeitlichen Verlauf eines typischen Sendeimpulses und die auf den Radarbereich bezogenen Ein- und Ausschaltzeiten der Empfängerkreise,

F i g. 5 eine Darstellung eines 80-km-Zielbereiches, der in fünf durch unterschiedliche Farben gekennzeichnete Entfernungsbereiche von je 16 km unterteilt ist,

F i g. 6 ein Rechteckdiagramm der Zeit- und Torkreise, die zwischen Sender-Empfänger und Farbanzeigevorrichtung eingeschaltet sind,

F i g. 7 eine abgewandelte Ausführungsform der Zeit- und Torkreise mit Halte- oder Signalspeicherkreisen,

F i g. 8 ein Schema von Dipol- oder Eckenreflektoren, die entlang einer Landebahn angeordnet sind,

F i g. 9 ein Schema einer typischen Landesituation und

Fig. 10 eine typische Radaranzeige während des Gleitfluges des Flugzeuges auf den Landestreifen zu.

Nach F i g. 1 ist der zu überwachende und zur Anzeige zu bringende Raum vorzugsweise von einem Kegel abgedeckt, dessen Mantellinien unter einem Winkel von 45° zur Längsachse des Flugzeuges verlaufen. Einen solchen Raum kann man überwachen, indem man den Radarstrahl eine spiralige Abtastung durchführen läßt, wie sie schematisch in der F i g. 2 dargestellt ist. Der Ring »^4«, der der Blickrichtung »geradeaus« entspricht, deckt sich mit dem Minimalradius des Abtaststrahls.

Der in Fig. 3 dargestellte Teil des Leuchtstoffrasters der Kathodenstrahlröhre, welcher dem »A«- Ring entspricht, hat einen Innendurchmesser von etwa 25 mm. Dieser Kreis hat deshalb etwa einen Umfang von etwa 75 mm. Unter der Annahme, daß der Kathodenstrahl eine Fleckgröße von 0,25 mm hat, können am »A «-Ring 300 Leuchtstoff streif en jeweils mit einer Breite von 0,25 mm angebracht werden. Die F i g. 3 zeigt einige dieser Streifen oder Keileil, 13, 15, 17, 19, 11.

Der erste, über 80 km gehende Bereich ist in fünf Segmente unterteilt (s. F i g. 5). Danach ergeben sich für jede Richtung der Antenne im »Such«~Bereich fünf verschiedene Arten von Entfernungsinformationen. Liegt das Ziel innerhalb von 16 km, so zeigt die Vorrichtung ein rotes Ziel an. In dem Bereich von 16 bis 32 km erscheint das Ziel gelb, zwischen 32 und 48 km grün, zwischen 48 und 64 km blau und zwischen 64 und 80 km weiß. Bei einer solchen Anzeige erscheint dem Pilot im allgemeinen das Ziel zunächst weiß, wenn es in den Radarbereich hineinkommt. Wenn sich das Ziel in gleichbleibender Blickrichtung dem Flugzeug nähert, erscheint es an einer festen Stelle des Schirmes der Kathodenstrahl-

röhre. Die Farbe des angezeigten Zieles gibt die Entfernung an, und die Geschwindigkeit, mit der sich die Farbe ändert, läßt die Annäherungsgeschwindigkeit erkennen.

Bei näherkommenden Zielen, für die die Blickrichtung vom Flugzeug aus sich ändert, wandern die Spuren auf der Anzeigevorrichtung entsprechend und wechseln ihre Farbe von Weiß über Blau und Grün nach Gelb. Sobald das Ziel in den Bereich zwischen 0 und 16 km eintritt, wird die Anzeige rot. Die Auswertung der Anzeige durch den Piloten geschieht wie folgt: Jedes zunächst als weißes Ziel angezeigte Objekt wird von dem Piloten bei der Annäherung beobachtet. Die Annäherung erkennt man aus einer Farbänderung von Weiß nach Blau, nach Grün, nach Gelb und Rot. In der Regel wird sich das Objekt zunächst nähern und dann wieder entfernen. Sich entfernende Ziele sind klar daran zu erkennen, daß die Farbfolge reversiert; solche Ziele sind dann bezüglich der Kollisionsüberwachung nicht mehr von Interesse, so daß der Pilot sich wieder seinen anderen Aufgaben zuwenden kann. Wenn das Objekt sich aber weiter nähert, wird dies dadurch erkennbar, daß die Farbfolge sich nicht reversiert. Grüne und noch mehr gelbe Ziele sollten zu einer verstärkten Aufmerksamkeit des Piloten führen. Ein rot angezeigtes Ziel läßt den Piloten erkennen, daß er sich in einem Gefahrenbereich befindet. Da die Ziele bezogen auf die Sichtrichtung vom Bug des Flugzeuges aus angezeigt werden, weiß der Pilot sofort, aus welcher Richtung sich das Kollisionsgefahr mit sich bringende Objekt nähert, so daß er entsprechend manövrieren kann. Wenn schließlich unmittelbare Kollisionsgefahr entsteht und das Objekt in die unmittelbare Nähe kommt und sich auf geradem Wege nähert, wird der innere Ring der Anzeigevorrichtung rot erleuchtet. Dieses rote »Bullauge« ist der Zustand, den der Pilot unbedingt vermeiden muß. Der innere Ring mit einem Umfang von 75 mm (s. Fig. 3) ist in 300 Streifen in fünf verschiedenen Farben eingeteilt. Die Fünferstreifengruppe wiederholt sich 60mal am inneren Ring des Röhrenschinnes. Die einzelnen Streifen verlaufen keilförmig zum Außenrand des Kollisionsanzeigers; siehe 11,13,15, 17,19, 11 usw. Ein Radarstrahl mit einer Strahlbreite von 6° kann bei der kreisförmigen Abtastung den Umfang von 360° in 60 Schritten überdecken. Um einen von der Bezugsrichtung aus über 45° reichenden Winkel zu überdecken, müssen mit einem Strahl, der in radialer Richtung 6° überdeckt, acht Abtastungen vorgenommen werden. Eine Überlappung wird bei der spiraligen Abtastung nach F i g. 2 durch zehn Abtastzyklen/4 bis / erreicht. Wenn eine Abtastung über einen Bogenweg von 360° 1 Sekunde dauert, erfordert ein vollständiger Spiralzyklus mit zehn Abtastungen 10 Sekunden, so daß der Pilot sechsmal je Minute ein vollständiges Lagebild empfängt.

Die F i g. 4 läßt erkennen, daß der Sendeimpuls eine Länge von einer Mikrosekunde hat. Die von den Zielen im Weg des Radarstrahles reflektierten Signale werden von geeigneten Empfängern erfaßt. Der Ausgang des Empfängers wird, wie die F i g. 4 zeigt, nur für die ersten 80 km verwendet. Für den nachfolgenden 240-km-Bereich wird das Empfängersignal nicht mehr für die Kollisionsgefahranzeige verwandt; es kann jedoch für eine übliche »PPI«e-Anzeige verwendet werden. Zu diesem Zweck läßt sich der Schirm der F i g. 3 erweitern, wie es durch den Teil

des äußeren Ringes 12 angedeutet ist. Bei 320 km Gesamtbereich und einer Geschwindigkeit von 150 m/^isec als effektive Geschwindigkeit der Radarsignale und Reflexionen wird die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Sendeimpulsen auf etwa 2400 μ8εο eingestellt. Dabei wird während der ersten 600 μβεο nach dem Sendeimpuls die Zielinformation für den Kollisionsdetektor verwendet.

F i g. 6 zeigt, wie die Information verwendet wird. Die spiralförmig abtastende Antenne 31 wird mit dem Antrieb 33 bewegt. Die Radarstrahllage wird zu Ablenkspulen 35 übertragen, so daß die spiralige Abtastung der Schirmfläche 39 der Kathodenstrahlröhre 37 der spiraligen Abtastung des Radarstrahles im Raum entspricht. Die Abtastung des Radarstrahles und die Abtastung des Elektronenstrahles sind in F i g. 2 dargestellt. Der Zeitkreis 41 löst den Sender 43 derart aus, daß Radarimpulse mit einer zeitlichen Dauer von einer Mikrosekunde alle 2400 ^tsec ausgesendet werden. Gleichfalls schaltet der Zeitkreis 41 die Torkreise 51 bis 59 so, daß jedes Tor entsprechend einem Bereich von 16 km für eine Zeit von 120 usee geöffnet bleibt. Das Tor 51 empfängt das Ausgangssignal des Empfängers 45, um diesen Empfängerausgang für die ersten 120 μ§&ο nach dem Radarsendeimpuls zum »roten« Tor 61 weiterzuleiten. Dieses Signal vom »roten« Tor 61 ist so synchronisiert, daß es zum richtigen Zeitpunkt zum Elektronenstrahlerzeuger 70 der Kathodenstrahlröhre 37 übertragen wird. In der Periode zwischen 120 und 240μ5βς nach dem ausgesendeten Radarimpuls öffnet das Tor 53. Der Ausgang des Tores 53 gelangt zum »gelben« Tor 63 usw. Auf diese Weise verteilen die Torkreise 51 bis 59 die vom Empfänger 45 kommenden Signale auf fünf verschiedene Zielentfernungsbereiche und leiten die Signale in fünf verschiedene Kanäle.

Diese codierten Signale werden von den Toren 61 bis 69 in Verbindung mit der Kathodenstrahlröhre 37, dem Bildschirm 39, dem Indexsignalerzeuger 71 und dem Farbwähler 73 ausgewertet. Eine kreisförmige Abtastung dauert 1 Sekunde. Der Elektronenstrahl überquert auf der Schirmfläche 39 der Kathodenstrahlröhre während dieser Periode von einer Sekunde 300 Streifen. Der Elektronenstrahl verweilt somit auf jedem Streifen 3300 μ^&ο. Diese Periode ist größer als die 2400 μς&ο zwischen den Radarsendeimpulsen. Wenn der Elektronenstrahl auf einem roten Streifen, beispielsweise dem Streifen 11 der F i g. 3, verweilt, sendet er ein Indexsignal zum Indexsignalerzeuger 71, wo dann ein Signal entsteht, welches über den Farbwähler 73 das »rote« Tor 61 öffnet. Ist innerhalb des ersten 16-km-Bereiches ein Ziel vorhanden, gelangt das entsprechende reflektierte Signal über den Empfänger 45 und die Tore 51 und 61 zum Elektronenstrahlerzeuger 70, so daß der Elektronenstrahl der Röhre 37 den roten Streifen 11 auf dem Schirm 39 beaufschlagt. Der speziell erregte rote Streifen und dessen radiale Lage hängen von der räumlichen Lage des im Radarstrahl befindlichen Objektes ab. Liegt bei dieser Einstellung des Strahles kein Ziel im ersten 16-km-Bereich, so liefert das Tor 51 keinen Ausgangsimpuls, und es wird auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre kein Ziel angezeigt.

Es soll jetzt angenommen werden, daß sich ein Ziel in einer Entfernung von 72 km befindet. Da die Radarreflexionen für diese Entfernung in dem zeitlichen Bereich zwischen 480 und 600 μβεΰ nach dem

Radarsendeimpuls eintreffen, gelangen sie durch das Tor 59 und das »weiße« Tor 69, Das »weiße« Tor 69 wird durch den Farbwähler 73 so geöffnet, daß, wenn der Elektronenstrahl auf dem Schirm der Röhre eine Stellung einnimmt, die der Stellung des Radarstrahles im Raum entspricht, der weiße Streifen 19 erregt wird. Hierdurch wird dem Piloten die Richtung angegeben, in der sich in einem Entfernungsbereich von 64 bis 80 km ein Objekt befindet. Der Pilot beobachtet

ίο dann diese Zielangabe, bis das Objekt sich wieder entfernt und hierdurch einen Kurs anzeigt, der zu keiner Kollision führen kann. Nach diesem Beispiel sind zu der mit einem Farb-Leuchtstoffraster versehenen Kathodenstrahlröhre fünf zeitlich aufeinander abgestimmte Tore und fünf synchronisierte Farbtore zugefügt worden, die in Verbindung mit einer Radar-Sende-Empfangsanlage arbeiten.

Die Erfindung ist nicht auf die hier beispielsweise angegebenen Entfernungsbereiche, Abtastgeschwin-

ao digkeiten, Kathodenfleckgrößen usw. beschränkt. Als Teil dieser Erfindung kann man auch andere Indexfarbanzeigevorrichtungen verwenden. Farbröhren mit einer Strahlablenkung durch Schattenmaske und Nachbeschleunigung liefern nicht die erforderlichen Rückkopplungssignale zum Ein- und Ausschalten des Elektronenstrahles. Indexsignalerzeugende Röhren mit Sekundäremission, die diese Rückkopplungssignale liefern können, arbeiten mit einer so großen zeitlichen Verzögerung, daß ihre Wirksamkeit ver~ mindert wird. Die hier beschriebene, an sich bekannte Röhre verwendet zur Erzeugung der Indexsignale elektromagnetische Hilfsmittel. Die Erzeugung und Erfassung dieser Signale sind sehr wirkungsvoll, und die Übertragungsgeschwindigkeit dieser Signale ist sehr groß. Es ist daher bei einfachstem Aufbau möglich, mit großer Bandbreite zu arbeiten.

In der F i g. 6 ist außen an der Kathodenstrahlröhre 37 ein Indexsignaldetektor bzw- -erzeuger 71 angeordnet. Ferner sind zwei verschiedene Indexsignaldetektoren 72 innerhalb der Kathodenstrahlröhre vorgesehen. Einer dieser Detektoren läßt sich zum Synchronisieren des Elektronenstrahlerzeugers 70 verwenden, während der andere zur Synchronisierung eines zweiten Elektronenstrahlerzeugers mit dem Eingang 74 dienen kann. Der Bildschirm der F i g. 3 zeigt verschiedene Möglichkeiten, die Anzeige zu erweitern. Zwischen den Streifen 11, 13, 15, 17 und 19 können Leuchtstoffstreifen 21 von unterschiedlicher Farbe eingeschoben sein. Diese Auflösung kann in den Außenbereichen der Anzeigefiäche noch vergrößert werden, indem man die Anzahl der zwischengeschalteten Streifen vermehrt. Die von verschiedenen Streifen eingenommenen Winkel können voneinander abweichen. Auch kann die Mitte des Ringes A zur Anzeige eines Navigationshilfspunktes verwendet werden usw.

Die F i g. 7 zeigt ein Rechteckdiagramm, in dem die vorerwähnten Grundgedanken der Erfindung so weiterentwickelt sind, daß die Kollisionswarnanzeige auch als Anzeige für Wetterradar, Höhenangaben, Kursangaben, Brennstoffvorrat oder sonstige, für den Piloten wichtige Informationen verwendbar ist. Für eine solche Vtelfachanzeige wird die Anzeigezeit auf die verschiedenen Darstellungen aufgeteilt, oder es werden in der Kathodenstrahlröhre mehrere Elektronenstrahlerzeuger angeordnet.

In Fig. 7, die der Fig. 6 ähnlich ist und in der ähnliche Schaltelemente gleiche Bezugszeichen tra-

gen, sind die fünf Torkreise 61 bis 69 der F i g. 6 durch fünf Halte- oder Integrierkreise 81 bis 89 ersetzt worden. Bei dieser Anordnung werden die empfangenen Signale nach der zeitlichen Codierung durch die Torkreise 51 bis 59 in den Integrierkreisen 81 bis 89 summiert und gespeichert. Wenn dann ein Ziel im 16-km-Bereich ist, werden unabhängig von der Stellung des Elektronenstrahles in der Kathodenstrahlröhre 37 die Sendeimpulse reflektiert und die reflektierten Signale im »roten« Speicherkreis 81 festgehalten. Entsprechend den vorstehenden Beispielen (300 Streifen bzw. 60 Fünferstreifen, Strahlbreite 6° und einer Abtastfrequenz von 1 Hz) bleibt das Ziel für etwa 16 600 μβεο im Strahl. Wenn der Sendeimpuls alle 2400 μ3βΰ wiederkehrt, werden etwa sieben Impulse von dem Ziel empfangen. Diese sieben Signale werden aufgenommen und in dem Speicher 81 gespeichert. Wenn der Elektronenstrahl der Kathodenstrahlröhre 37 den roten Streifen 11 der F i g. 3 beaufschlagt, sorgt ein Indexsignal über den Farbwähler 73 dafür, daß dem Speicher 81 das rote Freigabesignal zugeführt wird. Nun kann das gespeicherte Signal den Elektronenstrahlerzeuger 70 so modulieren, daß der rote Streifen 11 erregt wird. Da es vorkommen kann, daß der Elektronenstrahl sich auf dem Streifen 11 befindet, wenn das Tor 51 geöffnet wird, sollte der Speicherzyklus dem Freigabezyklus vorangehen. Speicherkreise, Torkreise und Zeitkreise der hier zu verwendenden Art sind bekannt, ebenso Indexsignalerzeuger und Indexsignalauswertekreise.

Für den Betrieb der Schaltung gemäß F i g. 7 muß der Bildschirm der Kathodenstrahlröhre 37 stoßweise erregt werden. Die in den Speichern 81 bis 89 gespeicherten Informationen werden nur freigegeben, wenn sich der Elektronenstrahl in der richtigen Stellung befindet. Die Verweilzeit beträgt 3300 ^sec. Diese Zeitdauer ist wesentlich größer als die Zeit, die zur Erregung der Leuchtstoffstreifen benötigt wird. Die überschüssige Zeit kann zur Darstellung zusätzlicher Angaben verwendet werden. Da der Empfängerausgang für die Kollisionswarnung nur für die ersten 600 μββΰ nach dem Sendeimpuls verwendet wird, können die verbleibenden 1800 ^sec für andere Zwecke, beispielsweise für Wetterangaben in dem Bereich von 80 bis 320 km, verwendet werden. Auf diese Weise wird die übliche Wetterradaranzeige mit der Kollisionswarnvorrichtung kombiniert.

Das erfindungsgemäße System ist auch als Instrumenten-Blindlandeanzeiger zu verwenden. Der spiralförmig arbeitende Antrieb für die Antenne wird so abgewandelt, daß ein rechteckiges Abtastschema entsteht. Die Abtastung in vertikaler Richtung erfolgt wesentlich schneller als die Abtastung in horizontaler Richtung, um im Luftraum und auch auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre einen vertikalen Raster zu erzeugen. Der Blickstrahl in der Flugzeuglängsachse entspricht dem Mittelpunkt der Anzeigefläche. Dieser Mittelpunkt entspricht dem »Bullauge« der vorerwähnten Anzeigevorrichtung. Die verschiedenfarbigen Leuchtstoffstreifen sind horizontal am Schirm der Kathodenstrahlröhre angebracht. Der zu überwachende und anzuzeigende Bereich des Luftraumes entspricht dem Raum im rechteckigen Projektionsfeld. Die Dauer der Sendeimpulse ist auf 0,1 μβεΰ eingestellt, um eine minimale Entfernung in der Größenordnung von etwa 15,3 m abzudecken. Nach F i g. 9 entspricht bei geneigtem Strahl R₃ die Entfernung von etwa 15 m einer Höhe von nur weni-

gen Metern über Grund. Diese Impulsbreite ist daher für den Landeanflug sehr brauchbar.

Die F i g. 8 zeigt einen Landestreifen, in dem Radarreflektoren 91 die Rollbahn begrenzen. Diese Reflektoren reflektieren besonders wirksam in den Frequenzbändern der Radargeräte. Horizontal und rechtwinklig zum Verlauf der Rollbahn liegende Dipole arbeiten mit einem Luftfahrzeugantennensystem zusammen, welches einen horizontal polarisierten

ίο Radarstrahl erzeugt. Ein Bereich 93 der Anordnung kennzeichnet die Stelle der Bodenberührung.

F i g. 9 erläutert einen typischen Landeanflug. Die Abtastung des Radarstrahles in horizontaler Richtung überdeckt den Landestreifen der F i g. 8. Die dieser Art der Abtastung entsprechende Anzeige ist in der Fig. 10 dargestellt. Wenn sich das Flugzeug noch in beachtlicher Entfernung von der Rollbahn befindet, erscheinen die Reflektoren mehr oder weniger als vertikale Linie 95. Während des Anfluges wird das angezeigte Bild größer, so daß die beiden Seiten des Streifens erkennbar werden, wie es bei 97 gezeigt ist. Das Bodenberührungssignal 99 erscheint dann so, wie es die Fig. 10 zeigt. Durch Lenkung vom Boden aus oder durch andere Navigationshilfsmittel wird das Flugzeug bis zum Punkt M der F i g. 9 gebracht. An diesem PunktM entsprechen die Reflexionen des abtastenden Radarstrahles die mit minimaler zeitlicher Verzögerung aufgenommen werden, der Entfernung R₁. Die Bodenlinie 101 (Fig. 10) am Anzeigegerät des Piloten zeigt die Farbe, die dieser Entfernung oder diesem Entfernungsbereich entspricht. In der oberen Hälfte seines rechteckigen Anzeigeschirmes sieht der Pilot auch die Rollbahn. Die Aufgabe beim Anflug ist nun, die Fläche 99 auf dem Schirm gemäß F i g. 10 in roter Farbe erscheinen zu lassen. Es ist dafür zu sorgen, daß dies mit gleichförmiger Geschwindigkeit erfolgt und daß das Erscheinen der roten Farbe zeitlich zusammenfällt mit dem »Rot«-Werden der unteren Bodenlinie 101.

Um dem Piloten bei diesem Landemanöver zu helfen, ist es erwünscht, die Anzeige zu spreizen, um noch mehr Einzelheiten zu erfassen, wenn sich das Flugzeug der Rollbahn nähert. Dies kann dadurch geschehen, daß man den vertikalen Abtastwinkel der Antenne verkleinert. Diese Maßnahme entspricht den Änderungen vom Winkel « zum Winkel β zum Winkel γ der F i g. 9. Unmittelbar vor der Bodenberührung, wenn die Entfernung R₃ eine Größe von etwa 18 m hat, würde der gesamte Schirm der F i g. 10 in roter Farbe aufleuchten, sofern man die 16-km-Torkreise der F i g. 5 verwenden würde. Dies wird dadurch vermieden, daß man den Zeitkreis 41 umstellt und andere Zeitwerte für die Tore 51, 53, 55, 57 und 59 der F i g. 7 festlegt. Zu Landezwecken können die Torkreise so eingestellt werden, daß bei Start und Landung jedes Tor einem Entfernungsbereich von einer Meile entspricht. Nun wird beim Erreichen des Punktes M der F i g. 9 der untere Teil der Anzeige rot, wenn die Entfernung R₁ eine Meile beträgt.

Unter diesen Bedingungen erscheinen die Signale am Ausgang des Tores 51. Über die in F i g. 7 dargestellte Steuerleitung 60 betätigt der Ausgang des Nahbereichstores 51 den Zeitkreis 41 (oder abweichend hiervon die Tore 51 bis 59) so, daß die Tores Öffnungszeiten verkleinert werden und nun Intervallen von etwa 300 m entsprechen. Die nächsten automatischen Umschaltungen des Maßstabes führen zur Unterteilung in Entfernungsbereiche von jeweils 63

Claims (7)

bzw. 15,3 m. Dies ist dann die Einstellung der Anzeigevorrichtung für die Bodenberührung. Die Oberhälfte des rechteckigen Schirmbildes muß bei richtigem Anflug Weiß anzeigen und der untere Rand Rot. Der Übergangsbereich wird dann von blauen, grünen und gelben Abschnitten ausgefüllt. Die Bemessung der Zeit- und Torkreise ist genügend flexibel, so daß beliebige Entfernungsbereiche und Gruppen von Entfernungsbereichen angewendet werden können. Die Anzahl der Torkreise, die bisher zu fünfen vorgesehen waren, läßt sich vermehren bei unterschiedlicher Bemessung der Toröffnungszeiten; auch kann das letzte Tor offenbleiben. Außerdem können besondere Schalteinrichtungen vorgesehen werden, um die Impulsbreite des ausgesendeten Radarsignals und auch dessen Ausgangsleistung zu verkleinern, um eine bessere Auflösung der am Boden befindlichen Ziele bei kleinen Entfernungen zu erreichen. Wie bei der Umschaltung der für die verschiedenen Entfernungen vorgesehenen Torkreise kann diese Verminderung der Impulsbreite und der Sendeleistung und die Änderung des Abtastwinkels von Signalen abhängig gemacht werden, die am Ausgang des Tores 51 erscheinen. Es sei noch erwähnt, daß die letztgenannten Betrachtungen einschließlich des rechteckigen Abtastschemas auch für das erfindungsgemäße Kollisionswarngerät verwendbar sind. Mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Einrichtung können Zusammenstöße in der Luft verhindert und bei schlechtem Wetter die Landung eines Flugzeuges ermöglicht werden. Eine derartige Einrichtung kann als Hilfsgerät verwendet werden, da es mit den gegenwärtig bestehenden Betriebsverfahren verträglich ist; es bietet eine bislang nicht verfügbare Navigationshilfe. Die Instrumenten-Landeanzeige der erfindungsgemäßen Einrichtung, die die gleiche Grundausrüstung verwendet, arbeitet von der Luft aus, so daß sie in Notfällen verfügbar ist, wenn Bodenlandeeinrichtungen nicht arbeiten. 40 Patentansprüche:

1. Radargerät für den Einbau in Flugzeuge zur Kollisionswarnung und/oder Instrumenten-Blindlandung, das einen Raumbereich mit zu bestimmten Zeiten abgegebenen Radarsignalen abtastet und die von erfaßten Zielen zurückgesandten, insbesondere reflektierten Echosignale empfängt und in bestimmten Laufzeitbereichen zugeordnete Kanäle leitet und einer Anzeigevorrichtung mit einem Anzeigeschirm zuführt, dessen Fläche den abzutastenden Raum in dem natürlichen Sichteindruck entsprechenden Koordinaten abbildet, wobei den Laufzeitbereichen, welche Entfernungsbereichen entsprechen, verschiedene Farben zugeordnet sind, gekennzeichnet durch die Verwendung einer an sich bekannten Kathodenstrahlröhre, bei der auf dem Anzeigeschirm (39) einzelne einen Raumbereich abbildende Flächenabschnitte in kleinere Flächenteile (11, 13, 15, 17,19), welche den einzelnen Farben zugeordnet sind und bei ihrer synchron zur Ab-

tastung erfolgenden Vorerregung Indexsignale auslösen, unterteilt sind, in der Weise, daß die in die Kanäle (51, 53, 55, 57, 59) eingeführten Signale zunächst gespeichert und in der Reihenfolge der aufeinanderfolgenden Flächenteilfarben durch entsprechende Torschaltungen (61, 63, 65, 67, 69 bzw. 81, 83, 85, 87, 89) freigegeben werden, die von den Indexsignalen ausgelöst werden, und daß die freigegebenen Signale die sichtbare Erregung des jeweiligen Flächenabschnittes in der betreffenden Farbe durch Strahlverstärkung beim Überstreichen des betreffenden Flächenteils auslösen.

2. Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kleineren Flächenteile (11, 13, 15, 17, 19) radiale, zur Farbgebung erregbare Streifen sind und daß die Abtastung von Raum und Schirm in an sich bekannter Weise spiralig erfolgt, wobei der Kathodenstrahl die radialen Streifen im wesentlichen rechtwinklig überquert.

3. Radargerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung des Auflösungsvermögens die Zahl der radialen Streifen (11,13, 15,19) nach außen hin durch Zwischenschaltung zusätzlicher, zur Farbgebung erregbarer Streifen (21) zunimmt.

4. Radargerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal (51, 53, 55, 57, 59) vor seinem Ausgang einen die zugehörige Torschaltung darstellenden Halteoder Integrierkreis (81, 83, 85, 87, 89) aufweist, in welchem die in dem betreffenden Kanal empfangenen Signale zu einem Ausgangssignal zusammengefaßt werden, dessen Größe der Menge der empfangenen Signale entspricht.

5. Radargerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (51, 53, 55, 57, 59) bestimmte, in Reihenfolge aneinander anschließende Speicherzeiten aufweisen, die durch die Zuordnung zu bestimmten Teilräumen des Abtastraumes bedingt sind, und daß die Torkreise (81, 83, 85, 87, 89) die gespeicherten Signale zur Anzeige für eine Zeitdauer freigeben, die kurz ist im Vergleich zur Speicherzeit.

6. Radargerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelteil (A) des Anzeigeschirmes als vergrößertes Signalfeld zur Anzeige der sich auf direktem Wege von vorn nähernden Ziele ausgebildet und zum Aufleuchten in abweichender Farbe anregbar ist.

7. Radargerät nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb für die Antenne in an sich bekannter Weise von einer Bewegung in spiraligen Bahnen auf eine solche in einem rechteckigen Schema umschaltbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschriften Nr. 617 592, 618 460, 818;

USA.-Patentschrift Nr. 2 915 659.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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