DE1285185B

DE1285185B - Anordnung zur Bestimmung des Abstandes zweier sich relativ zueinander und geradlinig bewegender Gegenstaende

Info

Publication number: DE1285185B
Application number: DE1963M0055549
Authority: DE
Inventors: Benoit Jean
Original assignee: Merlin Gerin SA
Current assignee: Merlin Gerin SA
Priority date: 1962-02-26
Filing date: 1963-01-25
Publication date: 1968-12-12
Also published as: CH405441A; BE628397A; GB1029791A; US3220005A; FR1324363A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung Entfernung des Zieles vom Zielgerät. Das bekannte zur Bestimmung des Abstandes zweier sich relativ Zielgerät kann deshalb nicht zur Entfernungsmeszueinander und geradlinig bewegender Gegenstände, sung verwendet werden. Auch spielt hierbei die auf denen ein Sender elektromagnetischer Wellen Größe des Quotienten der Amplituden keine Rolle, und eine Peilempfangsvorrichtung senkrecht zu 5 Die Größe des Quotienten ist aber bei der erfindungsihrer Bewegungsrichtung gegeneinander versetzt an- gemäßen Anordnung wesentlich, weil sie dem Abgeordnet sind, wobei der gemessene Peilwinkel als stand der beiden sich gegeneinander bewegenden Maß für den Abstand dient. Es ist eine Anordnung Gegenstände direkt proportional ist.
dieser Art bekannt, die zur Messung der Entfernung Es ist ferner eine Anordnung bekanntgeworden, von Luftfahrzeugen vom Flugplatz dient. Hierbei 10 mit deren Hilfe ein bestimmter Mindestabstand ist in der Nähe des Flugplatzes in einem bestimmten zweier sich aufeinander zu bewegender Fahrzeuge Abstand von der Einflugschneise ein rundstrahlender bestimmt werden kann. Jedes Fahrzeug ist mit einem Zielpeilsender angeordnet. Im Luftfahrzeug ist ein Sender und einem Empfänger versehen, die Rahmenautomatischer Peilempfänger vorgesehen, dessen antennen aufweisen. Sender und Empfänger sind Rahmenantenne mit ihrer Rahmenebene sich selbst- 15 hierbei quer zur Bewegungsrichtung der Fahrzeuge tätig nach dem Zielpeilsender einstellt. Die Rahmen- gegeneinander versetzt angeordnet. Außerdem sind antenne des Peilempfängers wird mittels eines Motors die Rahmenantennen zur Fahrtrichtung schräg über ein Getriebe so lange nachgedreht, bis die geneigt. Bei einer bestimmten minimalen Entfernung Rahmenebene wieder auf den Zielpeilsender weist. beider Fahrzeuge treffen die gebündelten Strahlen Die Verwendung einer drehbaren Rahmenantenne 20 des Senders des einen Fahrzeuges auf den Empfänger und eines Motors sowie eines Getriebes stellt einen des anderen Fahrzeuges und lösen dort einen Alarm relativ großen Aufwand dar, - der sehr kostspielig aus. Es wird also bei dieser bekannten Anordnung ist. Außerdem ist diese bekannte Anordnung infolge durch diesen Alarm lediglich ein minimaler Abstand Verwendung vieler drehbarer Teile störanfällig. zwischen den beiden Fahrzeugen angezeigt, jedoch Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese 25 nicht fortlaufend der Abstand zwischen den beiden bekannte Anordnung zu vereinfachen und drehbare Fahrzeugen, wie es bei der erfindungsgemäßen An-Teile zu vermeiden. Die Lösung dieser Aufgabe wird Ordnung der Fall ist.

gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Peil- Schließlich ist eine Vorrichtung zum Aufsuchen empfangsvorrichtung in an sich bekannter Weise und zur Abstandsmessung von Objekten nach der zwei Antennen mit sich teilweise überlappenden 30 Echomethode bekanntgeworden, die zwei Emp-Richtdiagrammen besitzende Empfänger aufweist fangsvorrichtungen mit je zwei Antennen aufweist, und daß die beiden Antennen mit ihrem Empfängern deren Richtdiagramme sich teilweise überdecken, auf einem der beweglichen Gegenstände fest ange- Beide Doppelantennen werden durch Servomotoren ordnet sind und daß eine an sich bekannte, als Peil- so lange verstellt, bis für die beiden sich überlappenwinkel den Quotienten der Amplituden der von den 35 den Richtdiagramme Gleichheit der Empfangsbeiden Antennen an die Empfänger weitergegebenen amplituden vorliegt. Im Gegensatz zu dieser bekann-Signale bildende Vorrichtung vorgesehen ist. ten Vorrichtung weist die erfindungsgemäße An-Im Gegensatz zu der bekannten Anordnung sind Ordnung nur eine einzige Empfangsvorrichtung mit bei der erfindungsgemäßen Anordnung die beiden zwei Antennen auf, die im Gegensatz zu den AnEmpfänger mit ihren Antennen fest angeordnet. Da 40 tennen der bekannten Vorrichtung fest angeordsich die Richtdiagramme der beiden Antennen teil- net sind. Die erfindungsgemäße Anordnung ist weise überdecken, werden von den beiden Emp- also einfacher ausgebildet als die bekannte Vorfängern verschieden große Amplituden der gesen- richtung.

deten Signale aufgenommen, deren Quotient dem. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Abstand der beiden Gegenstände entspricht. Infolge 45 Figuren dargestellt. Es zeigt
der Quotientenbildung wird der Einfluß von Ampli- F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Antudenschwankungen vollkommen ausgeschaltet. Die Ordnung mit zwei Laufkranen,
erfindungsgemäße Anordnung hat gegenüber der F i g. 2 eine schem.atische Darstellung einer Ausbekannten Anordnung den Vorteil der größeren führungsform der Anordnung nach F i g. 1 und Einfachheit und der größeren Betriebssicherheit, 50 F i g. 3 eine optische Anordnung,
weil drehbare Teile gänzlich vermieden sind. Gemäß F i g. 1 bewegen sich die beiden Lauf-Es ist bereits ein Zielgerät bekannt, das ebenso krane Pi und P» auf geradlinig verlaufenden Schiewie die erfindungsgemäße Anordnung zwei Antennen nen R\ und R-i, die sich über mehrere hundert aufweist, deren Richtdiagramme sich teilweise über- Meter erstrecken können. Die Laufkrane werden decken. Im Gegensatz zu der erfindungsgemäßen 55 jeweils vom zugehörigen Laufkranführer unabhängig Anordnung sind jedoch hierbei die beiden Antennen voneinander gesteuert. Die beschriebene Anordnung drehbar angeordnet, und sie werden mittels eines schaltet jede Gefahr eines Zusammenstoßes der Servomotors verstellt. Sobald dieses Zielgerät das beiden Laufkrane dadurch aus, daß sie die EntZiel erfaßt hat, wird mittels des Servomotors die fernung zwischen den beiden Laufkranen anzeigt Visierlinie des Zielgerätes auf das Ziel ausgerichtet. 60 und ein Alarmsignal oder einen Auslöseimpuls ab-Bei diesem bekannten Zielgerät findet nur ein Ampli- gibt, sobald ein bestimmter kritischer Abstand übertudenvergleich statt. Die Verschiedenheit der Ampli- schritten ist. Eventuell können mehrere verschiedene tuden ist nämlich ein Maß für den Winkel, der von Signale, denen eine unterschiedliche Bedeutung beider Ziellinie und der Verbindungslinie des Zieles mit gemessen wird, beim überschreiten verschiedener dem Empfänger gebildet wird. Ist dieser Winkel 65 kritischer Abstände abgegeben werden.
Null, dann ist die Differenz aus den Logarithmen Die beschriebene Anordnung besitzt einen elektroder beiden Amplituden ebenfalls Null. Dieser Win- magnetische Wellen abgebenden Sender E; es kann kel steht jedoch in keinem Zusammenhang mit der sich hierbei um Wellen der drahtlosen Fernmdde-

technik oder um optische Wellen handeln. Der Sender ist auf dem Laufkran Pi und eine Empfangsvorrichtung R, die zwei Empfänger aufweist, auf dem Laufkran Pi angeordnet. Die Empfangsvorrichtung R ist dem Sender E gegenüber verschoben, und zwar senkrecht zur Bewegungsrichtung, wobei die Größe der Verschiebung mit d bezeichnet ist. Die Richtdiagramme Ci und C₂ der Empfängerantennen in der horizontalen Ebene besitzen beide dieselbe Form und denselben Phasenmittelpunkt, da sich die Empfänger praktisch am gleichen Platz befinden, aber sie sind geringfügig gegeneinander versetzt, so daß sie sich nur teilweise überdecken. Der Einfallswinkel Θ der ausgestrahlten Wellen hängt selbstverständlich von der Entfernung D zwischen den Laufkranen Pi und Pz ab. Die einfallende Welle schneidet die Diagramme Ci und Ci in S[ bzw. 52, und diese Werte stellen die Amplituden der durch die beiden Antennen an die Empfänger weitergegebenen Signale dar. Jedem Wertpaar (Sj. So) entspricht ein bestimmter Wert des Winkels Θ, somit also einer bestimmten Entfernung D zwischen den Laufkranen Pi und P₂. Um den Einfluß von Amplitudenschwankungen der unter dem Winkel Θ ankommenden Welle auszuschalten, wird das Verhältnis -^- der von den beiden

Antennen abgegebenen Signale ermittelt. In dem Falle z. B., in dem die ausgesandte Welle eine von einem Signal niedriger Frequenz modulierte elektromagnetische Welle ist, wird das Verhältnis ■— auf

folgende Weise ermittelt:

In jedem Empfänger wird das von der entsprechenden Antenne übertragene Signal von einem Hochfrequenzdetektor gleichgerichtet, von einem auf die niedrige Frequenz abgestimmten Verstärker verstärkt, von neuem gleichgerichtet und der dadurch erhaltene Signal-Gleichstrom an einen logarithmischen Stromkreis weitergeleitet. Die logarithmischen Stromkreise der beiden Empfänger speisen eine Anzeigevorrichtung für die Signalabgabe oder für die Auslösung.

Die Schwankungen des gesendeten Signals infolge der LJnstabilität des Senders oder der Verunreinigung

der Luft haben auf das Verhältnis -^- keinen Einfluß,

•h.

da jede Abschwächung im gleichen Maße die von den Empfangsantennen übertragenen Signale beeinflußt. Um Störungen auszuschalten, die von Rück-Strahlungen an umgebenden Objekten herrühren, ist es zweckmäßig, die Richtwirkung des Senders und der Empfänger zu erhöhen. Deshalb sollten die Antennen so ausgebildet sein, daß die Richtdiagramme oder Ansprechkurven die Form stark in die Länge gezogener Schleifen haben. Um im gesamten Meßbereich eine hohe Genauigkeit zu erzielen, ist sicherzustellen, daß einerseits der Durchschnittswert des Einfallswinkels der gemeinsamen Achse Λ/V, auf der die Signale gleich sind, entspricht und andererseits die einfallende Welle nicht in den Bereich der seit-'ichen Schleifen der Empfangsdiagramme gelangt. Dem modulierenden Signal kann vorteilhafterweise ein telefonisches Signal überlagert sein. Auf diese Weise können die beiden Laufkranführer sich auf drahtlosem Wege verständigen. Die Antenne des renders kann aus einem Parabolspiegel in Verbindung mit einer Schlitzantenne bestehen, die von einem rechteckigen Führungsteil gebildet und im Brennpunkt des Spiegels angeordnet ist.

Die Antennen der Empfänger können aus einem gemeinsamen Spiegel mit zwei Schlitzantennen, die leicht gegeneinander horizontal versetzt sind, bestehen.

Die F i g. 2 zeigt eine Variante der soeben beschriebenen Anordnung.

Der Sender und die Empfangsvorrichtung sind auf demselben Laufkran Pi angeordnet, und die Empfänger empfangen das Signal auf Grund eines Spiegels M, der wahlweise ein optischer oder gitterförmiger Spiegel sein kann und auf dem anderen Laufkran Po angeordnet ist. Da sich zur Messung eines gleich großen Abstandes der angenommene Sender in einer Entfernung 2 D von der Empfangsvorrichtung befindet, beträgt der in Fi-age kommende Winkelbereich die Hälfte des Winkelbereiches bei der Anordnung nach Fig. 1.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die elektrische Speisung des Laufkranes Pi im Falle einer Nichtbenutzung des Laufkrans Pi abgeschaltet werden kann.

Selbstverständlich läßt sich die radioelektrische Welle durch eine optische, z. B. aus einem infraroten Strahl bestehende Welle ersetzen. Diese Lösung ist besonders dann angebracht, wenn sehr kleine Entfernungen zu messen sind. In diesem Falle sendet die Lichtquelle E ein Lichtstrahlenbündel aus. Die Empfänger bestehen aus lichtempfindlichen Zellen. Verwendet werden z. B., wie in F i g. 3 dargestellt, zwei lichtempfindliche Oberflächen A\ und Ao, die senkrecht zueinander stehen. Die Diagramme Cl und Co sind hierbei kreisförmig ausgebildet. Der Mangel an Richtwirkung der Empfänger kann durch eine große Richtwirkung der Lichtquelle Zi ausgeglichen werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Bestimmung des Abstandes zweier sich relativ zueinander und geradlinig bewegender Gegenstände, auf denen ein Sender elektromagnetischer Wellen und eine Peilempfangsvorrichtung senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung gegeneinander versetzt angeordnet sind, wobei der gemessene Peilwinkel als Maß für den Abstand dient, dadurch gekennzeichnet, daß die Peilempfangsvorrichtung (R) in an sich bekannter Weise zwei Antennen mit sich teilweise überlappenden Richtdiagrammen (Ci, Ca) besitzende Empfänger "aufweist und daß die beiden Antennen mit ihren Empfängern auf einem der beweglichen Gegenstände (Pi, Pi) fest angeordnet sind und daß eine an sich bekannte, als Peilwinkel den Quotienten der Amplituden der von den beiden Antennen an die Empfänger weitergegebenen Signale bildende Vorrichtung vorgesehen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Peilempfangsvorrichtung (R) und der Sender (E) auf einem (Pi) der beiden Gegenstände (Pi, Pi) angeordnet sind und ein Reflektor (M) auf dem anderen Gegenstand (Ρ_·) vorgesehen ist.

3. Anordnung nach Anspruch !, in der die beiden Richtdiagramme dieselbe Form und denselben Phasenmittelpunkt aufweisen, dadurch

gekennzeichnet, daß die gemeinsame Achse (RN) der beiden Richtdiagramme (Ci, Cz), auf der die Amplituden der Signale gleich sind, dem Durchschnittswert des Einfallswinkels (Θ) der Wellen entspricht.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Sender (E) ausgestrahlte Welle eine amplitudenmodulierte Welle ist, wobei die von den Empfangern aufgenommenen modulierten Signale in an sich bekannter Weise gleichgerichtet und an einen logarithmischen Stromkreis weitergeleitet werden.

5. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Sender (E) ausgesandte Welle Trägerin einer telefonischen Mitteilung ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne des Senders (E) aus einem Parabolspiegel besteht, in dessen Brennpunkt eine Schlitzantenne angeordnet ist, und die Empfänger einen gemeinsamen Parabolspiegel aufweisen, in dessen Brennpunktnähe sich zwei Schlitzantennen befinden, die geringfügig gegeneinander versetzt sind.

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Sender ausgesandte Welle aus einem Lichtstrahlenbündel besteht und die Peilempfangsvorrichtung (A) zwei lichtempfindliche Oberflächen (Ai, A-i) aufweist.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindlichen Oberflächen (Ai, Ao) senkrecht zueinander stehen.

9. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise eine Alarmvorrichtung vorgesehen ist, die das überschreiten eines oder mehrerer vorbestimmter Abstände zwischen den Gegenständen anzeigt.

10. Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ihre Anwendung zur Kollisionsverhütung von Laufkranen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen