DE1548416C3 - Anordnung zur Positionsanzeige für ein bewegliches Fahrzeug, insbesondere Flugzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Positionsanzeige für ein bewegliches Fahrzeug, insbesondere Flugzeug, mit einem Empfänger für ein Funk-Standortbestimmungssystem, mit dessen Hilfe in dem Fahrzeug die Entfernung und die Peilung von einer ausgewählten Bodenstation bestimmbar ist, mit einem Kartenpositionsanzeiger, der durch eine Servoeinrichtung derart steuerbar ist, daß er auf einer Karte die Position des Fahrzeugs entsprechend den dem Kartenpositionsanzeiger zugeführten Eingabedaten anzeigt, mit einem Rechner, dem die Entfernungs- und Peilungsinformation von dem Empfänger zugeführt wird und der die Servoeinrichtung ansteuert, und mit einem Wahlschalter, über den an den Rechner eine Information bezüglich der Position der ausgewählten Bodenstation von einer Daten über eine Anzahl von Bodenstationen speichernden Datenspeichereinrichtung abgebbar ist.

Eine Anordnung der vorstehend bezeichneten Art ist bereits bekannt (USA.-Patentschrift 3 082 420).

Hierdurch ist zwar im Hinblick auf eine Positionsan-■ zeige eine Auswahl von Bodenstationen¹ ermöglicht; es ist dabei jedoch zu berücksichtigen, daß diese Auswahl durch einen Navigator zu erfolgen hat, der die jeweilige Entfernung und Peilinformation auswertet.

Um eine Kartenaufzeichnung dabei zu vermeiden ist es erforderlich, mit demFahrzeugsichzu den einzelnen Sendestationen hin und von diesen weg direkt zu bewegen, was jedoch sehr umständlich ist.

Es ist ferner eine Kartenpositions-Anzeigeanordnung bekannt (USA.-Patentschrift 3 113 313), bei der ein Zeiger bezogen auf eine Karte in zwei Richtungen bewegbar ist, wobei die betreffende Karte eine Karte eines langen Kartenstreifens ist. Die Lage des Zeigers in bezug auf die Karte wird dabei mit Hilfe von Servomechanismen gesteuert, die durch die tatsächliche Einstellung des betreffenden Zeigers und durch Eingangssignale eines Funknavigationssystems gesteuert werden. Bei diesem Funknavigationssystem werden

jedoch Sendesignale von einer Mehrzahl von Sendestationen für die Positionsbestimmung gleichzeitig ausgenutzt, was bedeutet, daß jeweils gleichzeitig mehrere Bodenstationen gewählt werden. Dies bedeutet jedoch einen relativ hohen schaltungstechnisehen Aufwand.

Es ist ferner ein Standortanzeigegerät bekannt (deutsche Auslegeschrift 1187023), bei dem das Umschalten auf einen anderen Kartenabschnitt erfolgt, sobald der Standortanzeiger eine bestimmte Grenze des ersten Kartenabschnitts, z.B. dessen Rand, überschreitet. Im Zusammenhang mit diesem bekannten Standortanzeigegerät ist es auch bekannt, verschiedene, die Relativbewegung zwischen dem Standortanzeiger und dem jeweiligen Kartenabschnitt ^X5 bestimmende Eigenwerte, wie z.B. den Maßstab, die Ortsmißweisung, in der Weise zu berücksichtigen, daß die Eigenwerte der Kartenabschnitte auf einem weiteren Speicherband gespeichert sind und die Abfrage nach Maßgabe der Stellung eines Zählwerks erfolgt. Über eine Positionsanzeige in Verbindung mit einem Empfänger für ein Funk-Standortbestimmungssy-

) stern, mit dessen Hilfe in einem Fahrzeug die Entfernung und die Peilung von einer ausgewählten Bodenstation bestimmbar ist, ist in diesem Zusammenhang jedoch nichts bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie bei einer Anordnung der eingangs genannten Art auf besonders einfache Weise eine automatische Auswahl von Bodenstationen vorgenommen werden kann.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß Vergleichseinrichtungen vorgesehen sind, die die durch das Funk-Standortbe-Stimmungssystem bestimmte Position des Fahrzeugs betreffende Daten mit den in der Datenspeichereinrichtung gespeicherten Daten bezüglich der Position der Bodenstationen vergleichen und die den Wahlschalterzur Auswahl der jeweils in Frage kommenden Bodenstationen entsprechend ansteuern. Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß sie mit relativ geringem schaltungstechnischen Aufwand ohne die

j Tätigkeit eines Navigators auskommt, um eine jeweils in Frage kommende Bodenstation auszuwählen, was insbesondere dann von Bedeutung ist, wenn es sich bei dem Fahrzeug, bei dem die Erfindung angewandt wird, um ein Flugzeug handelt. In diesem Fall ist nämlich innerhalb relativ kurzer Zeitspannen jeweils eine Auswahl einer neuen Bodenstation erforderlich. Im übrigen bringt die Erfindung den Vorteil mit sich, daß eine Bewegung auf radialen Peillinien zu bzw. von den Bodenstationen nicht mehr erforderlich ist; vielmehr kann das jeweilige Fahrzeug durch Anwendung der Erfindung automatisch direkt von Punkt zu Punkt entsprechend der jeweils gewählten Verbindungsstrecke bewegt werden.

Gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist der Rechner so ausgelegt, daß er den Abstand zwischen der Position des Fahrzeugs, wie sie durch den Empfänger unter Auswahl der in Frage kommenden Bodenstation bestimmt ist, und jeder der übrigen Bodenstationen zu bestimmen gestattet und daß die Vergleichseinrichtungen die Abstände des Fahrzeugs von den verschiedenen Bodenstationen ermitteln. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß auf relativ einfache Weise eine Entfernungsbestimmung des beweglichen Fahrzeugs in bezug auf die Bodenstationen ermöglicht ist.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung speichert die Datenspeichereinrichtung eine Information, welche charakteristisch ist für die Frequenz, auf die der Empfänger abgestimmt ist, und ferner sind Einrichtungen vorgesehen, die den Empfänger automatisch auf die Frequenz der Bodenstation abstimmen, die durch den Wahlschalter ausgewählt ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer schaltungstechnisch besonders einfachen Einstellung des Wahlschalters für die Auswahl der jeweils in Frage kommenden Bodenstation.

Gemäß einer noch weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung sind bei Verwendung von in einem Kartenstreifen enthaltenen Karten die mit der jeweils verwendeten Karte auszuwählenden Bodenstationen betreffende Daten in digitaler Form auf dem Kartenstreifen in Bereichen zwischen benachbarten Karten gespeichert, und ferner sind Leseeinrichtungen vorgesehen, die diese Daten lesen und zu der Datenspeichereinrichtung in dem Fall übertragen, daß durch Bewegung des Kartenstreifens eine Karte in eine Betrachtungsposition gelangt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß auf besonders einfache Weise die die jeweils auszuwählenden Bodenstationen betreffenden Daten bereitgestellt werden können.

Gemäß einer noch weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung dienen die genannten Leseeinrichtungen auch zum Lesen von digitalen Markierungen, die charakteristisch sind für die Position des Kartenstreifens, ferner weist der Kartenstreifen eine Programmsteuerspur auf, und schließlich sind Einrichtungen vorgesehen, die durch die Programmsteuerspur gesteuert das Ausgangssignal der Leseeinrichtungen zu der Datenspeichereinrichtung oder gegebenenfalls zu der Servoeinrichtung hinleiten. Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer besonders einfachen Möglichkeit der Einspeicherung von die jeweilige Karte betreffenden Informationen in den Datenspeicher bzw. der Ansteuerung der Servoeinrichtung.

Gemäß einer noch weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist bei einem durch ein VOR/ DME-System gebildeten Funk-Standortbestimmungssystem, welches Mißweisungs-Peilinformationen liefert, die Datenspeichereinrichtung für eine Korrektur der die jeweilige Bodenstation betreffenden Mißweisungs-Peilinformation so ausgelegt, daß sie eine Information speichert, die sowohl für die Position der Bodenstationen als auch für die zu benutzende Mißweisung charakteristisch ist, und ferner enthält der Rechner Einrichtungen, die die jeweilige Mißweisungs-Peilinformation · unter Heranziehung der Mißweisung von der Datenspeichereinrichtung vor der Berechnung der Position des Fahrzeugs in kartesischen Koordinaten korrigieren. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß auf relativ einfache Weise die tatsächliche Position des beweglichen Fahrzeugs genau ermittelt werden kann.

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 und 2 jeweils ein Blockschaltbild einer in Verbindung mit VOR/DME-Stationen zu verwendenden Anordnung zur Positionsanzeige für ein Flugzeug und

Fig. 3 einen Kartenpositionsanzeiger für die Verwendung in der Anordnung nach Fig. 1 und 2.

F i g. 1 zeigt eine einfache Ausführungsform einer Anordnung gemäß der Erfindung unter Verwendung

eines VOR/DME-Empfängers 10, welcher manuell durch Steuereinrichtungen bzw. Steuerungen 11 und 12 abstimmbar ist und welcher auf einer Leitung 13 eine Peilungsinformation und auf einer Leitung 14 eine Entfernungsinformation als Ausgangssignale liefert. Die gewöhnlich mit »VOR radial« bezeichnete Peilungsinformation stellt eine Peilung in bezug auf den magnetischen Nordpol dar; die betreffende Peilungsinformation ist in konventionellen VOR/DME-Empfängern als Synchron-Ausgangssignal verwendbar. Diese Information wird mittels einer digitalen Einrichtung 15, welche in typischer Weise als Wellenkodierer ausgebildet ist, digitalisiert. Auf diese Weise wird ein Binär-Digitalausgangssignal im Gray-Code geliefert. Die auf der Leitung 14 auftretende DME-Entfernungsinformation wird unter Verwendung einer Digitalisierungseinrichtung 16 ebenfalls digitalisiert. Das benutzte Verfahren zur Digitalisierung des DME-Ausgangssignals hängt von dem Empfängertyp ab, der verwendet wird. Bei einigen Empfängern ist beispielsweise ein Ausgangspotentiometer vorgesehen, welches eine Grob-Entfernungsanzeige und eine »Einer«-Synchronisierung für die Feinmessung liefert. Von dem VOR/DME-Empfänger auf den Leitungen 17 und 18 abgegebenen Warnsignale zeigen an, wann die Betriebssicherheit zu beachten ist. Das auf der Leitung 18 auftretende Warnsignal wird über eine Verzögerungsschaltung 19 der Digitalisierungseinrichtung 16 zugeführt, um die Auswirkung des Warnzustandes zu verzögern, nachdem der normale DME-Betrieb für einige Sekunden wieder hergestellt ist, um nämlich Zeit für die vorzunehmende DME-Prüfung bereitzustellen. Auf diese Weise ist eine unerwünschte mechanische Abnutzung der Digitalisierungseinrichtung 16 bei den schnellen und kontinuierlichen Bewegungen im Prüfbereich vermieden.

Die durch die VOR/DME-Information bestimmte Position des Flugzeugs soll auf einer Karte in einem Kartenpositionsanzeiger 20 aufgenommen werden (Fig. 1). Dieser Kartenpositionsanzeiger ist in Fig. 3 im einzelnen dargestellt. Er enthält einen Kartenstreifen 21, welcher zwischen zwei Spulen verläuft. Eine dieser Spulen ist dargestellt und mit 22 bezeichnet. Der Kartenstreifen 21 trägt eine Reihe von Karten, wie beispielsweise eine Karte 21. In dem speziell dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Kartenstreifen 21 aus einem transparenten Polyesterfilm, so daß durch einen unter der jeweiligen Karte angeordneten Markierstift 24 die Position auf der betreffenden Karte angezeigt werden kann. Der Markierstift 24 umfaßt in typischer Weise eine auf ein Farbband arbeitende magnetisch betätigte Nadel und einen vor der Karte angeordneten Glasschieber, um den Kopf des Stiftes zu führen und eine Fläche zu bilden, gegen welche der Stift das Farbband auf die Karte zu drücken vermag. Der Markierstift 24 ist von einem Teil 25 getragen, welches durch eine von einem Motor 27 angetriebene Führungsspindel 26 quer zur Karte bewegt werden kann. Der Kartenstreifen kann durch die beiden Spulen antreibende Motoren in seiner Längsrichtung bewegt werden; einer dieser Motoren ist dargestellt und mit 28 bezeichnet. In Abhängigkeit von der geforderten Bewegungsrichtung kann die eine oder die andere Spule angetrieben werden. Durch diese Ausführungsform kann der Markierstift durch die Motoren 27 und 28 relativ zu einer Karte in rechtwinkligen, kartesischen Koordinaten bewegt werden. Die durch den Motor 27 hervorgerufene Querbewegung des Markierstifts wird im folgenden als Bewegung in ^-Richtung bezeichnet, und die durch den Motor 28 hervorgerufene Bewegung des Markierstifts wird als Bewegung in Y-Richtung bezeichnet.

Die Karten können jeden gewünschten Maßstab besitzen und den jeweiligen Erfordernissen entsprechend auf dem Kartenstreifen ausgerichtet sein. Beispielsweise kann es in einigen Fällen wünschenswert sein, eine lange, einen Flugweg abdeckende Karte sowie Karten mit großen Maßstäben der Nachbarschaft von Flughäfen zur Verfügung zu haben. Die verschiedenen Karten in einem Streifen können also verschiedene geographische Orientierungen und/oder Maßstäbe aufweisen. Der zwischen den beiden Spulen 22 befindliche Teil des Kartenstreifens bildet den sichtbaren Teil; dieser Teil kann entweder durch eine ganze Karte oder auch nur durch einen Teil einer Karte gebildet sein.

Die Querbewegung des Markierstifts in der X-Richtung wird durch ein Servosystem mit geschlossener Regelschleife gesteuert, welches eine Rückkoppelung der die X-Koordinate betreffenden Information erfordert. Zu diesem Zweck trägt das Teil 25 Bürsten 29, die auf einem digital codierten Kontaktstreifen 30 verlaufen. Für das Y-Koordinatensystem tasten Leseeinrichtungen darstellende Photozellen 31 digitale Markierungen 32 längs des Kartenstreifens ab, um eine Rückkopplung der Y-Koordinate der Kartenposition zu liefern.

Gemäß Fig. 1 werden die der Position des Markierstifts auf der Karte entsprechenden X- und Y-Koordinaten über Leitungen 40 und über im folgenden näher zu beschreibende Gatter 41 an eine digitale Servoeinrichtung 42, im folgenden auch als Digital-Servosystem bezeichnet, abgegeben. In diesem Digital-Servosystem werden die Koordinaten mit den auf den Leitungen 44 auftretenden Koordinatenwerten der geforderten Position des Markierungsstifts verglichen, um X- und Y-Richtungs-Fehlerspannungen auf Lei- , tungen 45 abzugeben. Bei diesen Spannungen handelt es sich um Gleichspannungen, deren Polarität jeweils kennzeichnend ist für das Vorzeichen des jeweiligen Fehlers, und die für eine Steuerung der Motoren 27 und 28 in diejenigen Richtungen benutzt werden, daß jegliche derartige Fehlerspannungen auf einen minimalen Wert herabgesetzt werden. Das Digitalservosystem und das Koordinaten-Rückkopplungssystem bilden dabei eine geschlossene Schleife, innerhalb der der Markierstift und die Karte so eingestellt werden, daß die auf den Leitungen 44 auftretenden Eingangssignalen entsprechenden Kartenpositionen angezeigt werden. \ ' .

Im Bereich irgendeiner Karte kann es erforderlich sein, von irgendeiner Bodenstation einer Anzahl verschiedener VOR/DME-Bodenstationen Gebrauch zu machen. In dem speziell beschriebenen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß bis zu neun verschiedene Bodenstationen benutzt bzw. ausgewählt werden können. Diese im folgenden auch nur als Stationen bezeichneten Bodenstationen können in dem von der jeweiligen Karte bedeckten geographischen Bereich angeordnet sein oder sich auch außerhalb dieses Bereichs befinden. Wie sich aus der nachfolgenden Beschreibung noch ergibt, können auch Vorkehrungen für die Verwendung jeder gewünschten Anzahl von Stationen getroffen werden. Für weitere Karten können weitere Stationen benutzt werden. Auf dem Kartenstreifen ist zwischen aufeinanderfolgenden Karten

23 an der mit 46 bezeichneten Stelle (F i g. 3) eine Digitalinformation enthalten, welche der geographischen Lage sämtlicher benutzbarer VOR/DME-Stationen entspricht, wenn sich das Flugzeug im Bereich einer benachbarten Karte befindet. An der Stelle 46 ist ferner eine der magnetischen Mißweisung entsprechende Information aufgenommen, die zur Korrektur der Peilungsinformation der jeweiligen Station ausgenutzt wird. Schließlich ist eine im folgenden als Kartenkonstante bezeichnete Information in dem betreffenden Bereich aufgenommen. Diese Information entspricht dem Kartenmaßstab und der geographischen Anordnung der jeweils benachbarten Karte. Für jede Karte ist diese Information an beiden Kartenenden an einer Stelle markiert, an der sie durch die Photozellen 31 abgetastet werden kann, wenn die betreffende Karte in eine Betrachtungspostion bewegt wird. Der Kartenstreifen weist ferner eine von einer der Photozellen abgetastete Programmsteuerspur auf, um anzuzeigen, ob die abgetastete Information die Y-Koordinate der Kartenposition oder die Kartenkonstante , , und die Stationspositionsinformation ist. Der Ausgang des Programmsteuerungs-Abtasters 47 (Fig. 1) wird verwendet, wenn die Kartenkonstanten-Stationspositionsinformation von den Photozellen 31 verfügbar ist, um Gatter 48 zu öffnen, wodurch die Ausgangssignale dieser Photozellen ihren geforderten Bestimmungen zugeführt werden. Die Kartenkonstanten werden über die Leitung 49 auf einen Koordinaten-Umformungsrechner 50 gegeben. Die Information auf den Leitungen 51, 52 bzw. 53 über die VOR/DME-Stationen, welche deren geographische Breite und Länge bzw. die magnetische Mißweisung wiedergeben, werden zusammen mit einer Stationsidentifizierungsnummer auf einer Leitung 54 auf einen VOR/DME-Datenspeicher 55 gegeben. Die Stationsidentifizierungsnummer ist eine Ziffer zwischen 1 und 9, wobei diese neun Ziffern zur Identifizierung der neun möglichen Stationen dienen, welche zur Anwendung kommen, wenn das Flugzeug sich im geographischen Bereich einer Karte befindet. Die verschiedenen Stationen auf der Karte werden mit diesen Ziffern markiert; da der VOR/DME-Empfanger in diesem speziellen Gerät manuell abzustimmen ist, werden die geeigneten Frequenzen ebenfalls auf der Karte markiert. Die Identifizierungsnummern dienen zur Identifizierung der Speicherpositionen der Information über die verschiedenen Stationen im Speicher 55. Das Ausgangssignal des Programmsteuerungsabtasters 47 wird über einen Inverter 56 zum öffnen auf die vorerwähnten Gatter 41 gegeben, so daß diese Gatter geöffnet sind, wenn die Gatter 48 geschlossen sind; sind die Gatter 48 geöffnet, so sind die Gatter 41 geschlossen.

Wenn eine spezielle Station verwendet werden soll, so wird ein Umschalter 57 auf die entsprechende Stationsnummer eingestellt, wodurch über einen Dekoder 58 die Information über die geographische Breite und Länge sowie die magnetische Mißweisung der ausgewählten Station auf die Leitungen 59, 60 und

61 gegeben wird. Die Information über die magnetische Mißweisung auf der Leitung 61 wird in der Stufe

62 mit der Peilungsinformation der VOR/DME-Digitalisiereinrichtung 15 kombiniert, um letzteren in eine wahre Peilung zu korrigieren, welche bei 63 in den Koordinatenumwandlungsrechner 50 eingespeist wird. Die geographische Breite und Länge der ausgewählten Station auf den Leitungen 59 und 60 wird ebenso wie die Entfernungsinformation von der Digitalisier-Einrichtung 16 direkt in den Rechner 50 eingespeist. Dieser Rechner 50 bewirkt eine Umwandlung der Entfernung und Peilung in Koordinaten der geographischen Breite und Länge, wobei der Koordinatenursprung und die Maßstäbe geeignet gewählt werden, um die geforderten X- und Y-Koordinaten-Ausgangssignale auf den vorerwähnten Leitungen 44 zu liefern, welche den Koordinaten der geforderten

ίο Position des Markierstiftg auf der Karte entsprechen. Damit wird die Position des Flugzeugs auf der Karte angezeigt. Der Rechner 50 bestimmt auch die geographische Breite und Länge der Position des Flugzeugs für die Einspeisung in ein weiteres Anzeigegerät 64.

In der Anordnung nach F i g. 1 wird der VOR/DME-Empfänger 10 von Hand durch die Steuerungen 11 und 12 abgestimmt. Bei dieser Ausführungsform kann auch der Umschalter 57 ein Handschalter sein; dabei sind die verschiedenen Schaltstellungen entsprechend den Stationsidentifizierungsnummern numeriert. Das Bedienungspersonal kann daher den VOR/DME-Empfänger 10 auf die geeignete Station abstimmen und den Umschalter 57 auf die der Station entsprechende Nummer einstellen. Der Rechner 50 steuert dann automatisch die Position des Markierstifts und des Kartenstreifens, so daß der Markierstift den geographischen Standort des Flugzeugs auf der Karte anzeigt. Falls es erwünscht oder nötig ist, auf eine weitere VOR/DME-Station umzuschalten, wird der Empfänger erneut abgestimmt oder ein zweiter Empfänger eingeschaltet sowie der Umschalter auf die Identifizierungsnummer der neu ausgewählten Station eingestellt. Der Markierstift nimmt dann automatisch die durch die neu ausgewählte Station bestimmte Kartenposition ein. Um ein zeitweises Aussetzen der Verfolgung des Flugzeugs aus dem Kartenpositionsanzeiger zu vermeiden, kann der Rechner für die kurze Zeit der Umschaltung nach einer Speicherung der Fluggeschwindigkeit und Flugrichtung des Flugzeugs arbeiten. Die Speicherung kann auf vorher bestimmten Daten beruhen; sie wird jedoch vorzugsweise von der Luftgeschwindigkeit und dem Kurs entsprechenden Eingangssignalen gesteuert, um eine Berechnung der Positionsänderung während jeder Zeitperiode zu ermöglichen, in der die Positionsinformation nicht verfügbar ist. Es sei angemerkt, daß irgendwelche Fehler in der Flugverfolgung während einer derartigen Speicherbetriebsperiode automatisch korrigiert werden, sobald die gemessene Positionsinformation wieder verfügbar ist, da der Kartenpositionsanzeiger auto-• matisch selbst einstellend ausgebildet ist. Die Warnzeichen-Ausgangssignale des VOR/DME-Empfängers auf den Leitungen 17 und 18 werden ebenfalls zur Umschaltung des Rechners auf »Speicher«-Betrieb benutzt. Es ist vorzugsweise eine (nicht dargestellte) Warnlampe vorgesehen, welche anzeigt, wann Speicherbetrieb stattfindet, so daß die geeignete Maßnahme vorgenommen werden kann; dies kann beispielsweise die Auswahl einer neuen VOR/DME-Station sein, wenn eine Positionsinformation für irgendeine längere Periode nicht verfügbar ist.

Es sei insbesondere auch angemerkt, daß keine Kartenänderung erforderlich ist, wenn eine neue VOR/DME-Station verwendet wird. Das ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Markierstift 24 eine Aufnahme der Bahn des Flugzeugs erzeugt, da in diesem Fall unabhängig von einer möglichen Änderung der verwendeten Stationen eine kontinuierliche Auf-

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nähme möglich ist. Eine derartige kontinuierliche Aufnahme bildet nicht nur eine Anzeige der Position des Flugzeugs, sondern gibt auch eine weitere wertvolle Information. Wünscht beispielsweise ein Pilot eines Flugzeugs einer vorgegebenen geraden oder gekrümmten, auf der Karte angezeigten Bahn zu folgen, so zeigt die aufgenommene Bahn sowohl das Maß, mit dem das Flugzeug sich der gewünschten Bahn annähert, als auch die Abweichung von der Bahn an, wodurch die Kurshaltegenauigkeit verbessert und ein Pendeln über der gewünschten Bahn vermieden wird.

Eine Kartenänderung kann zu jeder Zeit vorgenommen werden. Die neue Karte muß lediglich in die Beobachtungsstellung gebracht werden. Zur Einspeisung von Antriebssignalen in die Motoren 27 und 28 sind von Hand betätigbare Steuerungen 65 und 66, (Fig. 1) vorgesehen, wobei eine Betätigung der Steuerung 66 für den Y-Richtungsantrieb, welcher vorzugsweise ein schneller Antrieb ist, das Einbringen einer Karte in die Beobachtungsposition ermöglicht. Ist die Karte in die Position gebracht, so werden die geeigneten Kartenkonstanten in dem Rechner 50 und die VOR/DME-Stationsdaten in den Speicher 55 eingespeist. Die Karten sind vorzugsweise in einem Streifen angeordnet, so daß bei Erreichen der Begrenzung ■ einer Karte und dem notwendigen Herstellen einer neuen Karte die in dieser Begrenzung verwendete VOR/DME-Station die gleiche Identifizierungsnummer auf der nächsten Karte hat. Damit wird keine Betätigung des Umschalters 57 erforderlich. Da die Markierstift-Positionssteuerung ein selbst einstellendes Servosystem mit geschlossener Schleife bildet, ist es lediglich notwendig, eine Karte in die Beobachtungsstellung zu bringen; nimmt man an, daß sich der Markierstift irgendwo unter der Karte befindet, so bewegt das Steuersystem den Markierstift und den Kartenstreifen in den X- und Y-Richtungen, um den Markierstift in die genaue Position relativ zur Karte zu bringen, wodurch der geographische Standort des Flugzeugs angezeigt wird. Eine Kartenänderung kann durch den Rechner 50 automatisch vorgenommen werden, wenn die Flugzeugposition die Kante einer Karte erreicht.

- Wird bei einer Umschaltung der Karte oder der Stationswahl der Empfänger 10 auf eine Station abgestimmt, welche sich von der durch den Umschalter 57 ausgewählten unterscheidet, so ergibt sich im Vergleich mit der vorherigen Position eine Grobabweichung in der berechneten Position des Flugzeugs. Der Rechner ist vorzugsweise so ausgebildet, daß im Falle einer derartigen Abweichung er im Speicherbetrieb arbeitet, bis die genaue Station ausgewählt ist.

Es kann eine Möglichkeit vorgesehen werden, um ein Höheneingangssignal in den Rechner einzuspeisen, woraus sich eine Korrektur des Bodenpositionsfehlers ergibt, da die DME-Anlage die Schrägentfernung und nicht die Entfernung am Boden bestimmt. Das Höheneingangssignal kann von einem Höhenmesser mit einem Digitalhöhenwandler erhalten werden.

In Fig. 2 ist eine Anordnung dargestellt, welche im wesentlichen der Anordnung nach Fig. 1 entspricht, wobei jedoch eine automatische Auswahl und Abstimmung des Empfängers auf die geeignete VOR/DME-Station und eine automatische Betätigung des Umschalters möglich ist. In Fig. 2 sind die gleichen Elemente wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen; daher werden bei der Anordnung nach F i g. 2 lediglich die sich unterscheidenden Merkmale beschrieben. Bei der Anordnung nach Fig. 2 enthält die auf dem Kartenstreifen zwischen aufeinanderfolgenden Karten gespeicherte Information nicht nur die geographische Position und die magnetische Variation für jede VOR/DME-Station, sondern auch die Frequenzen. Diese Information wird bei 80 in dem VOR/DME-Speicher 55 eingespeist. Der Umschalter 57 gibt die Frequenz der ausgewählten Station auf eine

ίο automatische Abstimmeinheit 81 für den VOR/ DME-Empfänger; dieser Empfänger wird vorzugsweise digital abgestimmt. Um eine automatische Auswahl der geeigneten Bodenstation zu ermöglichen, wird die Position des Flugzeugs in Form von der geo-

»5 graphischen Breite und Länge entsprechenden Ausgangssignalen des Rechners 50 auf einen VOR/ DME-Wähler 82 gegeben. Dieser Wähler vergleicht die Position des Flugzeugs mit den im Speicher 55 gespeicherten Positionen der verschiedenen Stationen

so und wählt die geeignete Station, und zwar gewöhnlich die nächste Station aus. Das Ausgangssignal des Wählers 82 wird bei 83 zum Antrieb auf den Umschalter 57 gegeben, um diesen in die der ausgewählten Station entsprechende Stellung zu schalten. Ersichtlich wird daher der Empfänger 10 automatisch auf diese Station abgestimmt, wobei der Kartenanzeiger unter Verwendung der Information von dieser Station die Position des Flugzeugs anzeigt.

Bei beiden Ausführungsformen der beschriebenen Anordnung gibt die Karte eine automatische Anzeige der Position und des Kurses des Flugzeugs. Es ist daher möglich, Kurse zu fliegen, welche nicht radial zu oder von den Bodenstationen verlaufen. Es ist grundsätzlich vorteilhaft, eine Bodenstation zu verwenden, welche nicht auf dem Kurs des Flugzeugs liegt, um die Probleme zu vermeiden, welche sich bei VOR/ DME-Anlagen und anderen Radiosystemen bei der Bestimmung der Entfernung und der Peilung ergeben, wenn ein Flugzeug die Bodenstation überfliegt. Im Falle eines VOR/DME-Systems ergibt sich über der Bodenstation ein »Blindkegel«, in dem keine Positionsbestimmungsinformation von dieser Station verfügbar ist. Der Rechner 50 kann jedoch den Flugweg des Flugzeugs weiter verfolgen, indem die Position in

Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit und mit einem vorbestimmten Kurs festgelegt wird oder eine Ortung unter Verwendung des Luftgeschwindigkeitsanzeigers und des Kompaßkurses möglicherweise mit einer vorberechneten Geschwindigkeit vorgenommen wird. Es kann weiterhin ein automatischer Speicherbetrieb vorgesehen werden, wann immer das Flugzeug sich in einem vorgegebenen Bereich der verwendeten Bodenstationen befindet. Bei der Anordnung nach Fig. 2 kann der VOR/DME-Wähler, welcher der gleiche Rechner wie der Rechner 50 sein kann und zur Ausführung der unterschiedlichen Funktionen auf einer Zeitvielfachbasis arbeitet, so ausgelegt sein, daß eine geeignete Auswahl der Bodenstation stattfindet, um die ge-

nannten Probleme zu vermeiden oder zu verringern.

An Stelle der vollautomatischen Auswahl der Bodenstationen durch die Anordnung nach Fig. 2 kann es in manchen Fällen geeignet sein, eine einfachere Vergleichsform zu verwenden, um die durch den Rechner 50 bestimmte Position des Flugzeugs mit der Position der ausgewählten VOR/DME-Station zu vergleichen, welche vom Speicher 55 als die nächste

zu verwendende Station ausgewählt worden ist. Dabei ist eine Anzeige vorgesehen, wenn die Entfernung zu dieser Station geringer ist als die Entfernung zur verwendeten Station. Diese Anzeige zeigt dem Bedienungspersonal an, wann der Empfänger auf die nächste Bodenstation abzustimmen ist.

In vielen Ländern ist es Vorschrift, daß der VOR/ DME-Empfänger doppelt vorhanden ist, um eine Sicherung gegen den Ausfall eines Empfängers vorzusehen. Bei der Anordnung gemäß vorliegender Erfindung kann von zwei Empfängern Gebrauch gemacht werden, wobei ein Empfänger zur Positionsbestimmung auf die am nächsten liegende Bodenstation abgestimmt ist, während der andere Empfänger auf

. die nächste zu verwendende Bodenstation abgestimmt ist. In diesem Fall kann der Rechner 50 so ausgelegt sein, daß er automatisch von einer Bodenstation auf die nächste umschaltet, wenn der Abstand von der nächsten Bodenstation geringer als der Abstand von der verwendeten Bodenstation ist, wobei die Umschaltung in Übereinstimmung mit einem Vergleich der Abstandsausgangssignale von den beidem Empfängern durchgeführt wird. Wird eine derartige automatische Umschaltung verwendet, so kann eine Einrichtung vorgesehen werden, welche sicherstellt, daß jeder Empfänger auf eine Bodenstation abgestimmt und fest eingestellt ist, bevor er zur Positionsbestimmung in Tätigkeit tritt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Positionsanzeige für ein bewegliches Fahrzeug, insbesondere Flugzeug, mit einem Empfänger für ein Funk-Standortbestimmungssystem, mit dessen Hilfe in dem Fahrzeug die Entfernung und die Peilung einer ausgewählten Bodenstation bestimmbar ist, mit einem Kartenpositionsanzeiger, der durch eine Servoeinrichtung derart steuerbar ist, daß er auf einer Karte die Position des Fahrzeugs entsprechend den dem Kartenpositionsanzeiger zugeführten Eingabedaten anzeigt, mit einem Rechner, dem die Entfernungs- und Peilungsinformation von dem Empfänger zugeführt wird und der die Servoeinrichtung ansteuert, und mit einem Wahlschalter, über den an den Rechner eine Information bezüglich der Position der ausgewählten Bodenstation von einer Daten über eine Anzahl von Bodenstationen speichernden Datenspeichereinrichtung abgebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß Vergleichseinrichtungen (82) vorgesehen sind, die die durch das Funk-Standortbestimmungssystem bestimmte Position des Fahrzeugs betreffende Daten mit den in der Datenspeichereinrichtung (55) gespeicherten Daten bezüglich der Position der Bodenstationen vergleichen und die den Wahlschalter (57) zur Auswahl der jeweils in Frage kommenden Bodenstationen entsprechend ansteuern.

2. Positionsanzeiger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (50) so ausgelegt ist, daß er den Abstand zwischen der Position des Fahrzeugs, wie sie durch den Empfänger (10) unter Auswahl der in Frage kommenden Bodenstation bestimmt ist, und jeder der übrigen Bodenstationen zu bestimmen gestattet, und daß die Vergleichseinrichtungen (82) die Abstände des Fahrzeugs von den verschiedenen Bodenstationen ermitteln.

3. Positionsanzeiger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenspeichereinrichtung (55) eine Information speichert, welche charakteristisch ist für die Frequenz, auf die der Empfänger (10) abgestimmt ist, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die den Empfänger (10) automatisch auf die Frequenz der Bodenstation abstimmen, die durch den Wahlschalter (57) ausgewählt ist.

, 4. Positionsanzeiger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von in einem Kartenstreifen (21) enthaltenen Karten (23) die mit der jeweils verwendeten Karte (23) auszuwählenden Bodenstationen betreffende Daten in digitaler Form auf dem Kartenstreifen (21) in Bereichen zwischen benachbarten Karten (25) gespeichert sind und daß Leseeinrichtüngen (31) vorgesehen sind, die diese Daten lesen und zu der Datenspeichereinrichtung (55) in dem Fall übertragen, daß durch Bewegung des Kartenstreifens (21) eine Karte in eine Betrachtungsposition gelangt.

5. Positionsanzeiger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Leseeinrichtungen (31) auch zum Lesen von digitalen Markierungen dienen, die charakteristisch sind für die Position des Kartenstreifens (21), daß der Kartenstreifen (21) eine Programmsteuerspur aufweist und daß Einrichtungen (47, 48, 56, 41) vorgesehen sind, die durch die Programmsteuerspur gesteuert das Ausgangssignal der Leseeinrichtungen (31) zu der Datenspeichereinrichtung (55) oder gegebenenfalls zu der Servoeinrichtung (42) hinleiten.

6. Positionsanzeiger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit einem das Funk-Standortbestimmungssystem bildenden VOR/DME-System, welches Mißweisungs-Peilinformationen liefert, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenspeichereinrichtungen (55) für eine Korrektur der die jeweilige Bodenstation betreffenden Mißweisungs-Peilinformation so ausgelegt ist, daß sie eine Information speichert, die sowohl für die Lage der Bodenstationen als auch für die zu benutzende Mißweisung charakteristisch ist, und daß der Rechner (50) Einrichtungen enthält, die die jeweilige Mißweisungs-Peilinformation unter Heranziehung der Mißweisung von der Datenspeichereinrichtung (55) vor der Berechnung der Position des Fahrzeugs in kartesischen Koordinaten korrigieren.