DE1277033B - Ortsfeste UEberwachungsanlage fuer den Landeanflug eines mit einer Funkanlage ausgeruesteten Luftfahrzeugs - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

G08g

G05d

Deutsche KL: 62 c - 25/08

Nummer: 1277 033

Aktenzeichen: P 12 77 033.1-22 (M 68764)

Anmeldetag: 15. März 1966

Auslegetag: 5. September 1968

Die Erfindung betrifft eine ortsfeste Überwachungsanlage für den Landeanflug eines mit einer Funkanlage ausgerüsteten Luftfahrzeugs, wobei von der Bordanlage ungerichtete, frequenzmodulierte Funksignale ausgesandt werden, die von mehreren Empfangsantennen der Bodenstation aufgenommen und an eine Signalvergleichseinrichtung weitergeleitet werden, die daraus den Standort des Luftfahrzeugs ermittelt.

Es ist bereits eine automatische VHF-Sprechfunk-Fremdpeilanlage bekannt, bei der die Sprechfunksendungen eines Luftfahrzeugs von einer H-förmigen Adcockantenne empfangen und ihr Einfallswinkel auf dem Bildschirm einer Braunschen Kathodenstrahlröhre abgebildet wird. Eine derartige Anlage dient der Peilung (Standlinienbestimmung) eines Luftfahrzeugs von der Überwachungsstelle.

Die Erfindung hat dagegen zum Ziel, eine ortsfeste Überwachungsanlage für den Landeanflug eines Luftfahrzeugs zu schaffen, mit der die Position des Luftfahrzeugs während des Landeanflugs genau bestimmt werden kann, die nur eine sehr einfache Funkanlage im Flugzeug benötigt, keine Richtantennen erfordert und deren Genauigkeit nicht von Empfangsantennen mit bekannten, vorgegebenen und genau eingehaltenen Polarstrahlungsdiagrammen abhängt, so daß es möglich ist, am Boden sehr einfache, kleine, ungerichtete Empfangsantennen zu verwenden, die flexibel montiert werden können und somit keine gefährlichen Hindernisse für das Flugzeug bilden, da sie so ausgelegt werden können, daß sie von einem rollenden Flugzeug ohne Gefahr einer Beschädigung umgelegt werden können.

Die ortsfeste Überwachungsanlage gemäß der Erfindung ist gekennzeichnet durch mindestens vier Empfangsantennen, die an den Eckpunkten eines symmetrisch zur Anfluggrundlinie liegenden Trapezes angeordnet sind, wobei in der Signalvergleichseinrichtung aus den empfangenen Funksignalen der Unterschied der einzelnen Entfernungen zwischen den Empfangsantennen und dem Luftfahrzeug ermittelt wird.

Vorzugsweise ist eine fünfte Empfangsantenne auf oder nahe der Anfluggrundlinie in Anflugrichtung vor den erstgenannten vier Empfangsantennen vorgesehen.

Bei der ortsfesten Überwachungsanlage wird die tatsächliche Entfernung zwischen einem Flugzeug einer Empfangsantenne nicht wie bei einer Radaranlage gemessen. Gemessen wird vielmehr der Unterschied zwischen den Entfernungen des Flugzeugs zu den Empfangsantennen eines Paares, der Unterschied Ortsfeste Überwachungsanlage für den
Landeanflug eines mit einer Funkanlage
ausgerüsteten Luftfahrzeugs

Anmelder:

The Marconi Company Limited, London

Vertreter:

Dr. W. Müller-Bore, Dipl.-Ing. H. Gralfs

und Dr. G. Manitz, Patentanwälte,

3300 Braunschweig, Am Bürgerpark 8

Als Erfinder benannt:

Ernst Friedrich Schelisch,

Hatfield Peverel, Essex (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 15. März 1965 (10 932)

zwischen den Entfernungen des Flugzeugs zu den Empfangsantennen eines anderen Paares usw., wobei die verschiedenen Entfernungsunterschiede ausreichend sind, um die Position des Flugzeugs unzweideutig zu bestimmen. Es kann trigonometrisch bewiesen werden, daß bei der Anordnung von vier Empfangsantennen an den Ecken eines Rechtecks oder Trapezes die Position eines Flugzeugs im Raum auf Grund der Kenntnis der Entfernungsunterschiede zwischen Flugzeug und den Empfangsantennen, wobei zwei gleichzeitig gemessen werden, bestimmt werden kann. In der Praxis werden Signale, die den Entfernungsunterschieden entsprechen, einem nach bekannter Art aufgebauten Rechner zugeführt, der eine Information zur Bestimmung des Flugzeugstandorts liefert. Im allgemeinen wird der Rechner so ausgelegt, daß er die Information in Höhe oder Höhenabweichung vom Gleitpfad, seitlicher Abweichung vom Landekurs und Entfernung von einer vorgegebenen Landeschwelle ausgibt. Die Ausgangssignale des Rechners können auf Anzeigeinstrumenten einem Flugsicherangslotsen angezeigt werden oder Sender steuern, die Signale für Anzeigeinstrumente im Flugzeug aussenden, wodurch dem Piloten erforderliche Anflug- und Landemanöverkorrekturen direkt angezeigt werden.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform bilden zwei der vier oder fünf Empfangsantennen jeweils ein Paar, und die Empfangssignale von mehreren Empfangsantennenpaaren werden der Signalvergleichseinrichtung zugeführt, die für jedes Empfangsantennenpaar einen ersten Mischer, der die Signale von der einen Empfangsantenne mit einer ersten Hilfsfrequenz mischt, ferner einen zweiten Mischer, der die Signale von der anderen Empfangsantenne mit der Differenzfrequenz aus der ersten Hilfsfrequenz und einer zweiten Hilfsfrequenz mischt, sowie einen dritten Mischer, der die Ausgangssignale des ersten und des zweiten Mischers mischt, wobei eine Frequenz erzeugt wird, die gleich der durch die Empfangssignale der Empfangsantennen modulierten zweiten Hilfsfrequenz ist, einen vierten Mischer, dem das Ausgangssignal des dritten Mischers und die Differenzfrequenz aus der zweiten und einer dritten Hilfsfrequenz zugeführt wird, wobei das Ausgangssignal des vierten Mischers eine Frequenz hat, die ao der durch die Empfangssignale der Empfangsantennen modulierten dritten Hilfsfrequenz entspricht, und einen Frequenzdiskriminator enthält, dem das Ausgangssignal des vierten Mischers zugeführt wird und der ein dem Entfernungsunterschied entsprechendes Ausgangssignal erzeugt.

Ein Ausführungsbeispiel der Überwachungsanlage ist nachfolgend in Zusammenhang mit der Zeichnung erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der Anordnung der Empfangsantenne zum Gleitpfad und die Signalzuführungen zu einer Signalvergleichseinrichtung und

Fig. 2 ein Blockschaltbild der bevorzugten Verbindungsschaltung zweier Empfangsantennen.

In Fig. 1 bezeichnet g den Gleitpfad, dem ein landendes Luftfahrzeug A folgen soll. Am Boden befinden sich fünf Empfangsantennen Rl bis R 5; die einfache kleine offene Empfangsantennen, die flexibel montiert sind, sein können. Rl und R2 befinden sich an gegenüberliegenden Ende einer Linie Ll, deren Mittelpunkt unter einem Punkt auf dem Gleitpfad liegt. A3 und R4 befinden sich an gegenüberliegenden Enden einer etwas kürzeren Linie L 2, deren Mittelpunkt ebenfalls unter einem Punkt des Gleitpfades, jedoch näher am Aufsetzpunkt oder im Aufsetzpunkt liegt. RS liegt in der Anfluggrundlinie in Anflugrichtung vor der Linie R1-R2. Das Luftfahrzeug trägt einen frequenzmodulierten, ungerichtet abstrahlenden Sender. Die Signale von den Empfangsantennen werden nach Verstärkung und Frequenzwechsel durch zugehörende Einrichtungen El bis £"5 dem Kontrollraum CR zugeführt, in dem sich weitere Anlagen einschließlich der üblichen Sprechfunkanlage befinden. Der Aufbau der Einrichtungen El bis E 5 und der Anlagen im Kontrollraum (mit Ausnahme der Sprechfunkanlage) CR geht aus der folgenden Beschreibung der Fig. 2 hervor.

Gemäß Fig. 2 sendet der Flugzeugbordsender A1 eine Trägerwelle^ aus, die mit einer Frequenzf_m frequenzmoduliert ist, so daß das ausgesandte Signal gleich /0 ± nf_m ist, wobei η die Zahl der Seitenbänder ist. Dieses Signal wird von den Empfangsantennen -Rl bis R 5 nach verschiedenen Laufzeiten Γ1 bis TS empfangen, die den Entfernungen vom Luftfahrzeug zu den entsprechenden Empfangsantennen zugeordnet sind. In Fig, 2 sind nur zwei Empfangsantennen (Rl und R2) dargestellt, Nahe den Emp fangsantennen R1 und R2 befinden sich Verstärker EU und E21, von denen Mischer E12 bzw. E22 gespeist werden. Die weiteren Anlagen befinden sich im Kontrollraum CR.

Das zweite Eingangssignal für den Mischer E12 ist eine Hilfsfrequenz f_{z χ} von einem Oszillator 1, der außerdem ein Signal an einen Mischer 4 liefert, dem ein zweites Eingangssignal mit einer Frequenzf_Z2 von einem Oszillator 2 geliefert wird. Das Ausgangssignal /_Z1 —/_{z 2} vom Mischer 4 wird als zweites Eingangssignal dem Mischer E 22 zugeführt.

Das Ausgangssignal (f₀ — /_zl) ± nf_m vom Mischer E12 und das Ausgangssignal {i_o — f_zi + fzd-ⁿfm vom Mischer E 22 wird einem Mischer 5 zugeführt. Das Ausgangssignal /₂₂ ± f_m von diesem Mischer wird durch einen Begrenzer 6 in der Amplitude begrenzt und als Eingangssignal einem weiteren Mischer 7 zugeführt.

Die Hilfsfrequenz/3 _% vom Oszillator 2 wird in einem weiteren Mischer 8 mit einer Hilfsfrequenz f_{z 3} von einem weiteren Oszillator 3 gemischt, um so eine Frequenz j_z%~Uz ^{zu erz}^^ugen, die dem Mischer? als zweites Eingangsignal zugeführt wird. Das Ausgangssignal f_z3±f_m von diesem Mischer wird einem frequenzempfindlichen Verstärker oder Frequenzdiskriminator 9 zugeführt. Das Ausgangssignal des Frequenzdiskriminators 9 ist eine Frequenzabweichung, die dem Unterschied zwischen den Laufzeiten, d, h. der Entfernungen vom Luftfahrzeug zu der EmpfangsantenneRl und zu der Empfangsantenne R 2 entspricht. Dieses Ausgangssignal wird dem Eingang eines Rechners C zugeführt, dem außerdem Ausgangssignale von anderen, ähnlich geschalteten Paaren der fünf Empfangsantennen zugeführt werden.

Der Rechner hat gemäß der Darstellung drei Eingänge, die beispielsweise von Empfangsantennen i?l-jR2; R3-R4 und Rl-RS gespeist werden und in bekannter Weise von dem Rechner so verarbeitet werden, daß Ausgangssignale entstehen, die dem momentanen Standort des Luftfahrzeugs in Form der Höhenabweichung vom Gleitpfad, der Seitenabweichung vom Gleitpfad (Landekurs) und der Entfernung vom Aufsetzpunkt zugeordnet sind. Diese Ausgangssignale können auf Anzeigeinstrumenten im Kontrollraum dargestellt werden oder auf Bordinstrumente im Luftfahrzeug übertragen werden.

In der Praxis ist ein Verzögerungsausgleich vorgesehen, damit unvermeidbare Laufzeiten in den verschiedenen Teilen der Überwachungsanlage nicht in der Art störend wirken, daß die Eingangssignale für den Rechner noch andere Zuordnungen als zu den Unterschieden der Laufzeiten zwischen Luftfahrzeug und Empfangsantennen haben.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Ortsfeste Überwachungsanlage für den Landeanflug eines mit einer Funkanlage ausgerüsteten Luftfahrzeugs, wobei von der Bordanlage ungerichtete, frequenzmodulierte Funksignale ausgesandt werden, die von mehreren Empfangsantennen der Bodenstation aufgenommen und an eine Signalvergleichseinrichtung weitergeleitet werden, die daraus den Standort des Luftfahrzeugs ermittelt, gekennzeichnet durch mindestens vier Empfangsantennen, die an den Eckpunkten eines symmetrisch zur

Anfluggrundlinie liegenden Trapezes angeordnet sind, wobei in der Signalvergleichseinrichtung aus den empfangenen Funksignalen der Unterschied der einzelnen Entfernungen zwischen den Empfangsantennen und dem Luftfahrzeug ermittelt wird.

2. Überwachungsanlage nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine fünfte Empfangsantenne auf oder nahe der Anfluggrundlinie in Anflugrichtung vor den erstgenannten vier Empfangsantennen.

3. Überwachungsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der vier oder fünf Empfangsantennen jeweils ein Paar bilden und die Empfangssignale von mehreren Empfangsantennenpaaren der Signalvergleichsemrichtung zugeführt werden, die für jedes Empfangsantennenpaar einen ersten Mischer (E 12), der die Signale von der einen Empfangsantenne mit einer ersten Hilfsfrequenz mischt, ferner einen zweiten Mischer (E 22), der die Signale von der anderen Empfangsantenne mit der Differenzfrequenz aus der ersten Hilfsfrequenz und einer zweiten Hilfsfrequenz mischt, sowie einen dritten Mischer (5), der die Ausgangssignale des ersten und des zweiten Mischers mischt, wobei eine Frequenz erzeugt wird, die gleich der durch die Empfangssignale der Empfangsantennen modulierten zweiten Hilfsfrequenz ist, einen vierten Mischer (7), dem das Ausgangssignal des dritten Mischers (5) und die Differenzfrequenz aus der zweiten und einer dritten Hilfsfrequenz zugeführt wird, wobei das Ausgangssignal des vierten Mischers (7) eine Frequenz hat, die der durch die Empfangssignale der Empfangsantennen modulierten dritten Hilfsfrequenz entspricht, und einen Frequenzdiskriminator (9) enthält, dem das Ausgangssignal des vierten Mischers (7) zugeführt wird und der ein dem Entfernungsunterschied entsprechendes Ausgangssignal erzeugt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Zeitschrift INTERAVIA, Nr. 5/1958, S. 411
bis 416; Nr. 6/1958, S. 607 bis 611.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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