DE1798357C3 - Einrichtung zum gegenseitigen Synchronisieren von sehr genau gehenden Uhren bzw. Zeitgebern der in Flugzeugnavigations- und Kollisionsverhütungsanlagen benutzten Art - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum gegenseitigen Synchronisieren von sehr genau gehenden Uhren bzw. Zeitgebern der in Flugzeugnavigationsund Kollisionsverhütungsanlagen benutzten Art, die in beweglichen und/oder ortsfesten Einheiten, insbesondere Flugzeugen und Bodenstationen, untergebracht sind, welche in gegenseitigem Signalaustausch stehen und eine Rangordnung entsprechend dem Genauigkeitsgrad bilden, mit dem sie jeweils mit einem Zeitnormal synchronisiert sind.

Im praktischen Flugverkehr, für den sich die Einrichtung nach der Erfindung besonders eignet, ist innerhalb eines großen Teiles des Luftraumes eine Vielfalt von Flugkörpern vorhanden, die von Flugkörpern, die mit einer verhältnismäßig einfachen elektronischen Ausrüstung ausgestattet sind, bis zu Flugkörpern reichen, die die kompliziertesten Ausrüstungen mit sich führen. In der Regel ergibt sich außerdem eine große Vielfalt von praktischen Situationen sowohl hinsichtlich der Entfernungen verschiedener Luftfahrzeuge von Bodenstationen, beispielsweise Flughafen, Wetterschiffen u. dg!., als auch hinsichtlich der Zeitdauer, die verstrichen ist,

seit die betreffenden Luftfahrzeuge ihren Zeitgeber dienen. Die Einrichtung ist mit den verschiedensten zum letzten Mal mit einer Bodenstation synchroni- Typen bekannter Entfernungsmeß- und Navigationssiert haben. Während ein großes Verkehrsflugzeug anlagen kompatibel, welche die Entfernung zwischen mit einer Atomuhr von solcher Genauigkeit ausge- einem Luftfahrzeug und Bodenstationen oder zwistattet sein kann, daß diese normalerweise zwischen 5 sehen zwei Luftfahrzeugen, die Annäherungsgedem Abflug und der Ankunft am Bestimmungsort schwindigkcit, die Höhe, den Höhenänderungswert keine Neusynchronisation während des Fluges erfor- u. dgl. messen. Die Neusynchronisation der Zeitgeber dert, führen kleinere Luftfahrzeuge nur kann in beliebiger bekannter Weise erfolgen, bci-Kristalloszillator-Zeitgeber mit sich, die während spielsweise durch Anwendung von Zeitgeber-Syn-Flügen, bei denen die Luftfahrzeuge weit aus dem io chronisationsverfahren, wie sie in der britischen Pa-Funkkontaktbereich mit Bodenstationen, die eine tentschrift 1 051 373 oder den USA.-Patentschriften Neusynchronisation erlauben würden, herauskom- 2 869 121, 3 183 504, 3 255 900 und 3 336 591 bemen, eine häufige Neusynchronisation erfordern wür- schrieben sind. Ein großer Teil der in Luftfahrzeugen den. für die Entfernungsmessung und den Kollisions-

Es ist bekannt (britische Patentschrift 1051373) 15 schutz erforderlichen Anlage kann auch für die erfinbei einer Einrichtung zum gegenseitigen Synchroni- dungsgemäße Einrichtung ausgenutzt werden,
sieren von sehr genau gehenden Uhren eine Signalaus- In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die

tauscheinrichtung zur Bestimmung der tatsächlichen Einrichtung zur Bestimmung eines Schätzwertes der Zeitabweichung zwischen dem Zeitgeber einer örtli- Genauigkeit eine zweckmäßig als digitales Register chcn Einheit, beispielsweise eines Flugzeuges, und ao ausgelegte Einrichtung zum Akkumulieren von Feheiner Hauptuhr, die z. B. an einer Bodenstation an- leranteilen zwecks Bildung einer den letzten Schätzgeordnet sein kann, zu verwenden und eine Einrich- wert darstellenden Größe, eine Einrichtung zur tung zur Korrektur des Zeitgebers in der örtlichen Rückstellung der Akkumulationseinrichtung bei Syn-Einheit zu benutzen. Vorbestimmte Einheiten, insbe- !.!ironisieren des örtlichen Zeitgebers mit dem Zeitgesondere Bodenstationen, wirken also als Synchroni- as ber einer ausgewählten Einheit und eine Einrichtung sationsgeber, mit denen alle anderen teilnehmenden auf, die in die örtliche Akkumulationseinrichtung Einheiten synchronisiert werden. Voraussetzung für Zeitgeberfehleranteile eingibt, die einen den gccin Funktionieren der bekannten Einrichtung ist schätzten Fehler der zur Synchronisation herangezoaber, daß alle Einheiten, deren Zeitgeber korrigiert genen Einheit darstellenden Anfangsanteil und Anwerden müssen, ständig in Funkkontakt mit einer 30 teile umfassen, die auf der geschätzten örtlichen Zeiteine Hauptuhr aufweisenden Einheit stehen. In der geberdrift während der Zeitspanne beruhen, die seit Praxis fehlt diese Voraussetzung häufig. der letzten Zeitgebersynchronisation verstrichen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Der Zeitgeberdriftanteil basiert dabei auf der beEinrichtung zu schaffen, bei der die Synchronisation kannten Driftgeschwindigkeit des Zeitgebers des nicht an eine oder wenige vorbestimmte Hauptuhren 35 Luftfahrzeuges multipliziert mit der seit der Neugebunden ist sondern auch dann noch wirksam erfol- synchronisation verstrichenen Zeit, während der Angen kann, wenn synchronisationsbedürftige Einheiten fangsanteil der übernommene geschätzte Zeitgeberzwar untereinander, nicht aber mit einer Einheit mit fehler der Einheit ist, an Hand deren die letzte Syn Hauptuhr in Funkkontakt stehen. chronisation vorgenommen wurde.

Ausgehend von einer Einrichtung der eingangs ge- 40 Vorzugsweise ist eine Einrichtung zur Eingabe nannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß eines weiteren Fehleranteils in die Akkumulationsdadurch gelöst, daß zur Verbesserung des jeweiligen einrichtung vorhanden, der Synchronisationsunge-Synchronisationsgrades der Einheiten innerhalb der nauigkeiten darstellt, wobei die Versetzung ermittelt Rangordnung eine Einrichtung in jeder Einheit zur und der örtliche Zeitgeber zwecks Verringerung der Bestimmung eines Schätzwertes des Genauigkeitsgra- 45 Versetzung korrigiert wird. Dieser weitere Fehlerandes der Synchronisation des örtlichen Zeitgebers, teil bildet den normalerweise zu erwartenden Fehler eine Einrichtung in den Einheiten zur Übermittlung auf Grund des Synchronisationsverfahrens selbst: ei des Schätzwertes der örtlichen Zeitgebergenauigkeit umfaßt einen die Schrittgröße oder Rasterung des an andere Einheiten, eine Einrichtung in jeder Ein- Zeitgebers kennzeichnenden konstanten Wert,
heit zum Vergleich des Schätzwertes der örtlichen 50 Die Einrichtung zur Eingabe von Fehleranteileri Zeitgebergenauigkeit mit Schätzwerten von anderen weist zweckmäßig eine Einrichtung zum Quadrieren Einheiten und zum Auswählen einer anderen Einheit jedes Anteils, eine Einrichtung zur Bildung dei mit einem höheren geschätzten Zeitgebergenauig- Summe der quadrierten Anteile und eine Einrichtung keitsgrad, eine Signalaustauscheinrichtung in den auf, die zur Ermittlung des örtlichen Genauigkeits-Einheiten zur Bestimmung der tatsächlichen Zeitab- 55 Schätzwertes die Quadratwurzel der Summe bildet weichung des Zeitgebers der örtlichen Einheit mit Die Kombination der verschiedenen Fehleranteile ir Bezug auf den Zeitgeber einer ausgewählten Einheit Form eines quadratischen Mittelwertes ist wegen dei sowie eine tiinncntung zur Korrektur des z.cngcucis MauMisv-licu Naim üci IViiioicuii^ilv cliWi cixiuvh»»': in der örtlichen Einheit zwecks Verringerung dieser Summierung vorzuziehen, obwohl auch. eine nähe-Abweichung vorgesehen sind. 60 rungsweise Bestimmung durch Summierung zu einem

Bei der Einrichtung nach der Erfindung kann brauchbaren Ergebnis bei geringerem Schaltungsaufgrundsätzlich der Zeitgeber jeder Einheit zur Syn- svand führen kann.

chronisation anderer Zeitgeber herangezogen wer- Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist ar

den. Die örtliche Einheit synchronisiert sich selbsttä- die Akkumulationseinrichtung eine Alarmeinrichtung tig mit derjenigen der mit ihr in Funkkontakt stehen- 65 angeschlossen, die zwecks Warnung vor einem überden Einheiten, die den geringsten geschätzten Fehler mäßigen örtlichen Taktgeberfehler anspricht, wenn hai, und kann gleichzeitig selbst der Synchronisation eine Größe aufgelaufen ist, die einen vorbestimmter anderer Einheiten mit größcrem geschätzten Fehler Pegel überschreitet. Dadurch wird das örtliche Luft-

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fahrzeug gewarnt, sich nicht durch Verlassen auf die nähert. Selbst ein einfacher ausgestaltetes Privatfiug-

cigcncn Einwcg-Entfernungsmessungen bezüglich zeug kann sicher innerhalb eines Luftraumes geflo-

cines anderen Luftfahrzeuges täuschen zu lassen. gen werden, der auch von Verkehrsflugzeugen be-

Diese Messungen basieren auf Bezugsimpulsen, die nutzt wird.

von dem anderen Luftfahrzeug zu vorbestimmten 5 Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines Zek;.unkten einer Folge von Zeitabschnitten ausge- Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichsendet werden, wobd diese Zeitpunkte jedoch durch nungcn zeigen

die Zeitangabc des örtlichen Zeitgebers, bestimmt Fig. IA und IB ein Blockschaltbild einer Navi-

wcrden, die um den Wert der relativen Synchronisa- gationsanlage mit einer Bodenstation und einer be-

tionsfchlcr zwischen den beiden Luftfahrzeugen un- io weglichen Station in Form eines Luftfahrzeuges,

genau ist. In dem im folgenden beschriebenen Aus- F i g. 2 ein Zeitdiagramm einer Zcitabschnillpc-

führungsbeispiel lassen geschätzte Zcitgcberfchlcr, riode, die für einen Signalaustausch zwischen 1024

die ungefähr 4 ms übersteigen, die Alarmeinrichtung Luftfahrzeugen ausreicht,

ansprechen. Ein Luftfahrzeug, das mit einer Atom- Fig.3 ein Zeitdiagramm, das die Unterteilung

uhr ausgestattet ist, die einen Nennfrcquenzfchler 15 eines Zeitabschnittes in Zeitintervalle erkennen läßt,

von nicht mehr als zwei Teilen in 10" hat, entwickelt die für die verschiedenen Funktionen ausgenutzt

nach ungefähr drei Stunden einen Fehler von 200 ns werden,

und besitzt infolgedessen 28 Stunden nach der Syn- Fig.4 ein Zeildiagramm für die Unterteilung des chronisation einen I chlcr von nicht mehr als 2 ms. Fernmcßtcilcs eines einzelnen Zeitabschnittes, inncr-Bei einem Luftfahrzeug, das mit einem guten 20 halb dessen die verschiedenen erforderlichen Infor-Kristalloszillator-Zeilgeber ausgcstattel ist, der eine mationen übermittelt werden, und
Driftgcschwindigkei't von drei Teilen in 10/'Tag hat, Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Ertritt jedoch ein zusätzlicher Fehler von 2 ms schon mittlun.c der Quadratwurzel der Summe der quainnerhalb von drei Stunden ein. Ein Fehler von 2 ms dricrlen Zcitgcberfchlcranteile.
entspricht bei einer Einweg-Entfernungsmessung 25 Der Block 1 in Fig. 1 stellt eine Bodenstation dar, einer Strecke von ungefähr W)Um. Diese Zahlen lic- die mit einer Antenne 2 ausgestattet ist, über die Infern einen Anhalt dafür, wie oft eine Ncusynchroni- formationen empfangen und gesendet werden könsauon erforderlich wird. ncn, die sowohl die Navigation der jeweiligen Luft-

Der Hinrirhttinp zur Auswahl einer anderen Ein- fahrzeuge als auch die Synchronisation ihrer Zcitgelieit mil geschätzter höherer Zeitgebergenauigkeit 30 bcr betreffen. Es wird angenommen, daß die Bodensind \orzugswcise eine Einrichtung, die die Auswahl station 1 einen örtlichen Zeitgeber besitzt, der genau eiiUT I'inhcit begünstigt, die den Schätzwert für ist und für die Zwecke des vorliegenden Beispiels als »roßte Genauigkeit übermittelt, sowie eine Einrieb- Hauptzeitgeber wirkt. Bei einem praktisch ausgcführümg zugeordnet, die die Auswahl einer Einheil be- ten System wären mehrere Bodenstationen gegcngiinsligt. deicMi Empfangssignal einen verläßlichen 35 scil'g über Einrichtungen synchronisiert, die keinen I'egel hat. Die letztgenannte Einrichtung führ! meh- Teil der vorliegenden Erfindung bilden. Diese Slaliorcie aufeinanderfolgende Vergleiche zwischen gc- ncn sind vorzugsweise international rund ,m die schätzten Zcilgeberfchlern — einschließlich dem Erde verteilt, so daß eine weltweite Normalzeit gccigenen Zcitgebei fehler und von einem oder mehre- schaffen und ständig aufrechterhalten wird. Wie reu anderen Luftfahrzeugen übermittelten Zeitgeber- 40 oben ausgeführt ist, soll bei der vorliegenden Anlage fehlern — sowie tatsächlich gemessenen (absoluten) der Synchronisationsgrad der Zeitgeber in den Luft-Zcilfehlcrn durch, bevor die Entscheidung erfolgt, fahrzeugen ständig auf den neuesten Wert gebracht daß tatsächlich eine Neusynchronisation vorgenom- werden, um die in dem Luftfahrzeug vorhandene men werden soll, weil übereinstimmende Anzeichen Zeitgabc laufend zu verbessern und sie der weltwcidafiir vorliegen, daß die tatsächlichen Zeitgcbcrfclilcr 45 ten Zeit»abe näher anzugleichen, die von den wcchsich den geschätzten Zeitgcberfchlcrn hinsichtlich ih- sclwcisc synchronisierten Bodenstationen aufrechlcrrer absoluten Größe nähern. halten wird. Fig. I zeigt das Blockschaltbild eine:

Zweckmäßig weisen ferner die Luftfahrzeuge Ein- typischen Flugnavigationsanlage.
richtungen zur gegenseitigen Übermittlung der jewci- Es wird davon ausgegangen, daß die betreffender !igen Höhe auf und ist der Auswahleinrichtung eine 50 Luftfahrzeuge zu einem beliebigen Zeitpunkt unterEinrichtung zugeordnet, die die Auswahl einer Ein- schicdlichc Genauigkeitsgrade hinsichtlich der Synlicit begünstigt, deren Höhe der Höhe der die Ent- chronisation mit Bezug auf die Bodcnstaiionszeit be· scheidung treffenden Einheit am nächsten kommt. sitzen. Beispielsweise haben einige Luftfahrzeugi Wenn also zwei andere Luftfahrzeuge den gleichen kompliziertere und bessere Zeitgeber als andere; se Zcilgebcrfehlcr besitzen, wird für die Neusynchroni- 55 sind Verkehrsflugzeuge mit genau synchronisierter sation des örtlichen Zeitgebers das höhenmäßig Atomuhren ausgestattet, während leichte Luftfahr näehslkommcnde Luftfahrzeug ausgewählt. zeuge nur Kristalloszillatorcn besitzen. Außerdcn

Die Einrichtung nach der Erfindung erlaubt es werden die Zeitgeber gewisser Luftfahrzeuge crs

c.r.^rr. I/.:fifn!rr7""j* Ηρβ«ι>η Zeitceber völlis außer sehr kurz zuvor synchronisiert sein, insbcsnndcn

Synchronismus gefallen ist, eine Neusynchronisation 60 dann, wenn sie geraut eine ciu^ik.ukuUuu^v.UoIu;,

vorzunehmen, sobald das Flugzeug in die Funkreich- Bodenstation überflogen oder kurz zu\or gcstartc

weite eines anderen, richtig synchronisierten Luft- sind, so daß ihre Zeitgcberfehler nur während eine

fahrzeuges k'Tnmt Das nicht synchronisierte Luft- kurzen Flugdauer aufgelaufen sind. Dcmgegenübc

fahrzeug kann sich daher wieder sicher in die syn- können sich andere Luftfahrzeuge viele Stunder· '.an;

chronisierte Rangordnung einordnen. Diese Möglich- 65 ohne «Synchronisation mit einer Haupt-Bodenstatioi

keit ist besonders nützlich für ein Luftfahrzeug, das in der I.uft befunden haben oder gerade von einen

von einem zweitrangigen Flughafen aus startet und Flughafen abgeflogen sein, bei dem keine Synchroni

Mc'u einem Luftraum mit größerer Verkehrsdichte sationsmögliehkeit bestand. Im letztgenannten Fall

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ist der Zeitgeber im allgemeinen völlig unsynchroni- der Zuordnung der Zeitabschnitte bildet keinen Tei

siert und befinde! sich daher auf »Ortszeit«. der vorliegenden Erfindung.

Das voiliegende R.ingordnungssystem geht davon Fig. 3 zeigt einen einzelnen Zeitabschnitt, der der· aus, daß ein Luftfahrzeug den eigenen Synchronisa- art unterteilt ist, daß am Anfang des Zeitabschnitte; tionsfehler wenigstens insoweit abschätzen kann, daß 5 eine Sicherheits-Totzeit von 250 Mikrosekunden erdie Wahrscheinlichkeit ermittelt werden kann, daß hallen wird. Am Ende dieser Totzeit sendet die der seine eigene Genauigkeit besser oder schlechter als Zeitabschnitt belegende Einheit die eigene verschlüsdie Genauigkeit eines anderen in Funkreichweite bc- sehe Entfernungsmeß-Impulsgruppe/f zur Anzeige findlichcn Luftfahrzeuges ist. Zunächst übernimmt des Abstandes von allen anderen entsprechend aus- und speichert ein Luftfahrzeug jedesmal dann einen 10 gerüsteten Luftfahrzeugen aus, die mit seinem Zeitbestimmten Anfangsfehler, wenn es die Synchronisa- geber synchronisiert sind. Die anderen Luftfahrzeuge tion mit einer anderen Einheit herstellt, deren Fehler empfangen die Entfernungsmeß-Impulsgruppe R unc! es als Ausgangswert annimmt. Erfolgt die Synchroni- messen die Laufzeit des Impulses von diesem betrcfsation mit einer Bodeneinheit, dann ist der übcrnom- fenden Luftfahrzeug auf Grund de Kenntnis da mene Fehler nahezu gleich Null; es beginnen jedoch 15 Sendezeitpunkts und des Empfangszeitpunkts entsofort andere Fehler aufzulaufen, die auf dem Syn- sprechend dem Zeitgeber des empfangenden Luftehronisationsvorgang beruhen und auf Impulsan- fahrzeuges. Diese Technik ist als Einweg-Entfcrstiegszeiten und andere Verzögerungen sowie Unge- nungsmessung bekannt und erfordert keine weitere nauigkeiten des Systems, wie die Schriltgrößc des Erläutertung. Der Zeitabschnitt sieht eine Zeitspanne Zeitgebers, zurückzuführen sind. Alle diese Fehler 20 von 625 Mikrosekunden nach dem Senden des Entlassen sich recht genau abschätzen. Einige Fehler fernungsmeßimpulscs R vor, eine Zeitdauer, die aussind dem Signal-Rausch-Verhältnis proportional; reicht, um den Impuls 185 km weit laufen zu lassen, noch bessere Synchronisationsfehler-Abschätzungen Diese Entfernung wird vorliegend als die maximale lassen sich vornehmen, wenn ein Schwundrege- Funkreichweite des beispielshalber erläuterten Sylungs-Pegelfaktor berücksichtig wird. In Abhängig- 25 stems angenommen. Daraufhin ist innerhalb de* keit von der Art des eigenen Zeitgebers kann das Zeitabschnittes ein Intervall von 2300 Mikrosekun-Luftfahrzcug ferner einen Faktor verwenden, der die den für die Fcrnübermittlung von örtlichen Informa-Driftgeschwindigkeitseigenschaft des eigenen Zeitge- tionen von dem diesem betreffenden Zeitabschnitt bciiyp.N uüiMciii und dci übci die ->cii dci icUicii ziigcüiuiicicii Luftfahrzeug an aiie anderen mithören-Synchronisation verstrichene Zeit akkumuliert wird, 30 den Luftfahrzeuge vorgesehen.

um einen Anteil zu bestimmen, der die aufgelaufene Fig.4 zeigt eine zweckmäßige Folge für ein Drift kennzeichnet. Vorzugsweise werden der über- 2300 Mikrosekunden langes Fernmeßintervall, wobei nommene Fehler, der Synchronisationsfehler und der beispielsweise eine Impulsamplitudenmodulation mit auf die Ungenauigkeit der Zeitgeberfrequenz zurück- einer Schrittgröße von 1/4 Mikrosekunde angenomzuführende, anwachsende Zeitfehler als die Quadrat- 35 men ist. Weil die Sendeimpulse auf verschiedenen wurzel aus der Summe der Quadrate zusammengc- Wegen von unterschiedlicher Länge zu anderen Luftfaßt. Es lassen sich auch verschiedene Näherungen fahrzeugen gelangen können, was zu dem Mehrweganwenden, beispielsweise eine einfache Summierung. problem führen kann, sind zwischen den verschiede-Jedes Luftfahrzeug sammelt diese Fehleranteile stan- nen Fernmeß-Informationsgruppen mehrere 170 Midig an, um eine Gesamtabschätzung für den Fehler 40 krosekunden lange Sicherheitszonen vorgesehen, indes eigenen Zeitgebers zu erhalten, und übermittelt ncrhalb deren eine Mehrwegübertragung abklingen dann die lezte Abschätzung während des eigenen kann. Aus der Darstellung ergibt sich, daß jede^ Zeitabschnittes an andere Luftfahrzeuge. Während Luftfahrzeug innerhalb des ihm zugeordneten Zeitder Zeitabschnitte anderer Luftfahrzeuge empfängt es abschnittes folgende Signale abgibt: die eigene Zeitdagcgen ferngemessene Abschätzungen der Zeitge- 45 abschnittkennung, eine Sicherheitszonc. den Schät7-berfehler dieser anderen Luftfahrzeuge, vergleicht sie wert der eigenen Zeitgebergenauigkeit, eine Sichcrmit dem eigenen Schätzwert und entscheidet, ob eine heitszone, die Adresse des Zeitabschnittes eines an-Synchronisierung mit einem der Zeitgeber der ande- deren Luftfahrzeuges, an das gerade ein Abfrageimren Luftfahrzeuge erfolgen soll oder nicht. Für den puls ausgesendet wird, eine" Sicherheitszone, die Fall einer Synchronisierung übernimmt es den ge- 50 eigene Höhe, eine Sicherheitszone und r' Höhenschätzten Fehler des anderen Luftfahrzeuges als eige- änderungsgeschwindigkeit, der eine weitere Sichernen Anfangsfehler, kombiniert mit diesem einen Syn- heitszone folgt. Jeder der Fcrnmeß-Infonnationschronisationsfehlerfaktor und akkumuliert dann wei- gruppen ist eine Sendezeit von 256 Mikrosekunden tere eigene Fehlerfaktoren auf Grund der Driftge- zugeordnet, während nach dem vorliegenden Schema schwindigkeit des eigenen Zeitgebers über die seit 55 die Sicherheitszonen durchweg eine Dauer von der Synchronisation verstrichene Zeitdauer. 170 Mikrosekunden besitzen. Es versteht sich jedoch.

F-" i g. 2 zeigt, daß jede vollständige Folge von Zeit- daß die Sendeintervalle gegebenenfalls auch in ande-

abschnitten, die vorliegend als Periode bezeichnet rer Weise bemessen und verteilt sein kennen

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Zeitabschnitten gleicher Länge umfaßt. Fig. 2 ver- 60 Zeitabschnittes der Einheit abgeschlossen ist, über anschaulicht ein Beispiel mit 1024 Zeitabschnitten. mittelt die Einheit gemäß Fig.3 an das adressierte Dabei wird davon ausgegangen, daß jedem der be- Luftahrzeug eine Abfrageimpulsgruppe Q. Diese Imtrisffcncncn Luftfahrzeuge ein eigener Zeitabschnitt puisgruppc wird von dem Antworisendct' in Jem Otzugeordnet ist, und zwar entweder durch vorherige treffenden Luftfahrzeug, das während der Daten-Vereinbarung vor dem Abflug von einem Flughafen 65 Übermittlung (Mitte der F i «>. 4) adressiert worden oder durch Übernahme während des Fluges, bei- war, empfangen und entschlüsselt. Die Abfrageimspielsweise in der in der USA,-Patentschrift pulsgruppe Q und die Antwort T des Aniwurisertdeis 3 161869 beschriebenen Weise. Die besondere Art des gefragten Luftfahrzeuges werden im vorliegenden

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Aiisführungsbeispiel von dem örtlichen Luftfahrzeug ausgenutzt, um die tatsächliche Entfernung im Zweiweg-Verfahrcn zu ermitteln, bei dem die Hin- und Herlaufzeit des Impulses gemessen wird. Dadurch wird die Entfernung sehr genau ermittelt, weil die Messung von dem Synchronisationsgrad der Luftfahrzeuge unabhängig ist. Während der letzten 1950 Mikrosekunden des in Fig. 3 veranschaulichten Zeitabschnittes erwartet und empfängt das Luftfahrzeug sowohl Antwortsender-Antwortimpulse T als auch Bezugsantwortimpulse F von dem adressierten Luftfahrzeug; diese Information wird während des Neusynclironisationsbetriebes in einer im folgenden noch ni'her erläuterten Weise benutzt.

Gemäß Fig. I weist jede örtliche bewegliche Einheit eine Antenne IO auf. die über eine Schalteinrichtung 12 an eine von mehreren unterschiedlichen S^nde- und Empfangseinrichtungen anschließbar ist In jedem Zeitabschnitt, ausgenommen dem eigenen Zeitabschnitt des Luftfahrzeuges, ist die Antenne mit ao einem Fernmeßempfänger 14 verbunden, während sie im eigenen Zeitabschnitt an einen Fernmeßsender 16 angeschlossen ist. Während sämtlicher Zeitabschnitte steht die Antenne ferner mit einer örtlichen Entfernungsmeßcinrichtung 18 in Verbindung, die auch einen Antwortsender sowie einen Bezugsimpulssender einschließ», um der Entfernungsmeßeinrichtung von anderen Einheiten zu antworten. Jede Einheit umfaßt weiterhin einen Rechner und Wiedergabegeräte; diese Einrichtungen erlauben es, Einweg-Entfernungsmessungen mit Bezug auf andere entsprechend ausgerüstete Luftfahrzeuge auszuführen, die Wahrscheinlichkeit einer Kollision, die Annäherungsgeschwindigkeit u. dgl. zu errechnen sowie entsprechende. Informationen dem Piloten kenntlich zu machen. Die Funktionen dieses Rechners sind allgemeiner Art und spielen bei der Synchronisation nur eine begrenzte, weiter unten diskutierte Rolle.

Nimmt man an, daß die örtliche Einheit nach ihren eigenen Schätzungen verhältnismäßig gut synchronisiert ist, das heißt auf t- 250 Mikrosekunden entsprechend dem anfänglichen Totraum und der End-Sicherhcitszone, empfängt sie von anderen Einheiten die verschiedenen in F i g. 4 veranschaulichten Fernmeßdaten zusammen mit den in F i g. 3 angedeuteten Entfernungsmeßimpulsen R anderer Einheiten. Diese Informationen laufen alle über den Fernmeßempfänger und Decoder 14; sie werden über Leitungen 14 a verschiedenen Speicherschaltungen zugeführt, zu denen eine Speicherschaltung 22 für den Entfernungsmeßimpuls R gehört. Letztere gibt in dem Augenblick ein Ausgangszeichen ab, in dem sie den Entfernungsmeßimpuls R der sendenden Einheit empfängt. Das den Augenblick des Eintreffens des Entfernungsmeßimpulses kennzeichnende Signal wird über eine Leitung 22 a dem Rechner 20 zugeführt, der außerdem über eine Leitung 24 b einen Zeitwert aufnimmt, der die augenblickliche Zeitangabe des örtlichen Zeitgebers darstellt.

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der eine Zeitabschnitt-Logikeinheit 24 ansteuert, wobei der Zähler seinerseits von einem Oszillator 26 und einer Taktimpulsschaltung 28 angetrieben wird. Diese Zcitgebercinhcit arbeitet in bekannter Weise; im vorliegenden Ausfülirungsbeispiel unterteilt sie eine kontinuierlich sich wiederholende Folge von Perioden in örtliche Zeitabschnitte; sie unterteilt ferner die örtlichen Zeitabschnitte in Intervalle um je ¹Ai Mikrosekunde Diunr. Die Impulsfolgcfrequcn/ des Zeitgebers 26 bis 28 beträgt infolgedessen 4MHz. Diese Frequenz kann beispielsweise durch einen Oszillator erzeugt wenden, der mit einer höheren oder einer niedrigeren Frequenz schwingt und dessen Ausgangssignal entsprechend geteilt oder vervielfacht wird, um die Frequenz von 4 MHz zu erhalten.

Wenn dem Rechner die Ankunftszeit des Enlfernungsmcßimpulses R einer anderen Einheit über die Leitung 22 α und die örtliche Zeilangabe über die Leitung 24 b zugeführt werden, kann er eine Einvveg-Bestimmung der Laufzeit des empfangenen Entfernungsmeßimpulses R durchführen; auf diese Weise ermittelt der Rechner den Abstand von der anderen Einheit. Dieser übliche Entfernungsmcßvorgang wird in jedem der aufeinanderfolgenden Zeitabschnitte ausgeführt, die Luftfahrzeugen zugeordnet sind, deren Impulse an der örtlichen Einheit mit ausreichender Signalstärkc empfangen werden und deren Abstand innerhalb von 185 km Ii igt, ein Wert, der zur Erläuterung der Erfindung willkürlich gewählt wurde. Die Ermittlung dieser Entfernungen im Einweg-Verfahren ist die normale Funktion der Einheit, wenn sie keine Neusynchronisation mit einem Zeitgeber durchführt, der sich in Reichweite befindet und einen niedrigeren geschätzten Fehler hat. Im letzten Falle wird auch, wie sich aus folgendem ergibt, die Entfernungsmeßeinrichtug 18 benutzt.

Die in Fig. i veranschaulichte Anlage führt unter gewissen Bedingungen, wie im folgenden geschildert, zwei Arten der Synchronisation aus, und zwar eine Grobsynchronisation sowie eine Feinsynchronisation.

Grobsynchronisation

Die Grobsynchronisation eignet sich insbesondere dafür, ein Luftfahrzeug neu zu synchronisieren, das nach eigener Schätzung völlig unsynchronisiert ist, weil es beispielsweise nach e!· em langen Aufenthalt auf einem abliegenden Flughafen ohne Synchronisationsgelegenheit wieder in das synchronisierte Zeitsystem eintritt. Die Grobsynchronisation wird notwendig, wenn die von anderen Luftfahrzeugen fernübermittelten Zeitabschnitte nicht mit der über das Kabel 24 α laufenden örtlichen Zeitabschnittlo/ik übereinstimmen. Wie in Verbindung mit Fig.4 erläutert wurde, sendet jede Einheit die Kennung des von ihr eingenommenen Zeitabschnittes einmal je Periode aus; diese Information gelangt über den örtlichen Fernmeßempfänger und Decoder 14, die Leitung 14 α und eine im folgenden noch näher erläuterte Wählschaltung 30 zur Leitung 30 α. Die fernübermittelte Zeitabschnittnummer wird dann in einem Speicher 32 gespeichert, dessen Ausgangssignal über eint Leitung 32 a zu einem Vergleicher 34 läuft. Dicsci Vergleicher 34 vergleicht alle empfangenen Zeitabschnitte, so wie sie eingespeichert werden; er sprich jedoch nicht an, solange die von anderen Luft fahr-— -.._.,-, nmr»fonrtnn.»ii 7 nU 'il-icrhnittVpnniinrtpn mil

den örtlich bestimmten augenblicklichen Zeitabschnitten übereinstimmen, die auf dem Kabt 1 24 < auftreten. Wenn jedoch die im Vergleicher 34 durch geführten Vergleiche eine NichtiiHpreinoimmnng it kennen lassen, tritt auf der Leitung 34 a ein Aus gangssignal auf, das eine Korrekturschaltung 36 betätigt, die derart programmiert ist, daß sie wahrem mehrerer Perioden ausreichend Fehlanpassungs-An

zeigen auflaufen läßt, um sicher zu sein, daß eine Fehlanpassung tatsächlich vorliegt. Sie gibt dann über ein Kabel 36« Jn Ausgangssignal an die örtliche Zeitabschnitt-Logikeinheit 24 und veranlaßt diese, ihren Ablese- oder Anzeigewert derart zu korrigieren, daß eine Anpassung an die fernübermittelte rad empfangene Zeilabschnittkennung erfolgt, die von dem Speicher 32 gespeichert wird. Um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, daß ein außer Synchronismus (auf Ortszeit) befindliches Luftfahrzeug sich sofort zur Anpassung an einen anderen synchronisierten Zeitgeber korrigieren kann, wird außerdem ein Ausgangssignal von der (im folgenden noch näher erläuterten) Ortszeitschaltung 38 für einen übermäßigen Zeitgcberfehlcr erhalten. Dieses Ausgangssignal erscheint auf der Leitung 38« und betätigt die Korrekturschaltung 36 derart, daß eine Grobkorrektur in Richtung auf die Synchronisierung mit geringerer Verzögerung (weniger Fehlanpassungsanzei^en) erfolgt, wenn der Schätzwert für den örtlichen Fehler außerhalb des Ί oleran/bereiehes liegt.

Aus dem Vorstehenden folgt, daß ein Luftfahrzeug, das sich für nicht synchronisiert und damit völlig auf Ortszeit befindlich hält, rasch eine Korrektur derart vornehmen kann, daß seine Zcitabschnitt-Logikcinheit mit einem anderen ihm begegnenden Luftfahrzeug in brauchbare Synchronisation kommt. Selbst wenn sich das örtliche Luftfahrzeug nicht für ;iul.V..'f Synchronisation liegend erachtet, kann es gleichfalls eine Neusynchronisation vornehmen, falls sl ine Zeitabschniuübereinstimmiing sich mit hinreichender I läufigkcit als schlecht erweist. Es ist nicht anzunehmen, daß eine (irobsynchronisation mehr als einmal während eines bestimmten Fluges erfolgt, ausgenommen vielleicht, daß ein kurzzeitiger Spanluir.gsausfall eintritt. Is bestehen verschiedene Möglichkeilen, um den örtlichen Zähler zu korrigieren. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die Logik ;n der Linheii 24 übersteuert wird und in die 1 ■ inhcit eine andere Logik eingebracht wird, die die l'eiT.iibei mitteile, im Speicher 32 gespeicherte Zeilabschniukennung darstellt. Line andere Möglichkeit besteht darin, daß der Zähler 23 über die normale Impulsfolgefrei|iienz hinaus von der Taktimpulsschalliiiu' 28 aiu beschleunigt wird und daß diese höhere Impulsfolgefret|iieiiz aufrechterhalten wird, bis der Ven'leichcr 34 die AilabschniUübereinstiinmung erkennen läßt. Ls sind veisehicdenc andere bei der vorliegenden Anlage verwendbare Linrichtungen für eine Grobsynchiouisierung und Zeitgeberkorrektur bekannt, doch bilden die Linzclheilen der gewählten Korrektureinrichtung keinen Teil der νerliegenden LrI hulling.

I-'einsyneliroiiisatinn

Jedesmal, wenn das örtliche Luftfahrzeug von einem anderen Luftfahrzeug während der diesem zugeordnete!! Zeitabschnitte I^;ernmeßsignalc empfängt, fühlt das örtliche Luftfahrzeug einen Vergleich aus, um l'esi/iistellen, ob der gcschälz.le eigene Zeilgeberl'ehler giößcr oder kleiner als der geschätzte Zeilgeberl'ehlcr ist, der von dem sendenden Luftfahrzeug fernübermittcll wird. Wie oben ausgeführt ist, werden diese Fernmeßsignale von dem Fernmcßcmpfängcr und Decoder 14 aufgenommen und über die Wählschallung 30 und die Leitung 30t/ Speichein 32. 40 und 42 zugeführt. Line Ciruppe dieser Fernmeßsignale, die dem Speicher 40 zugeleitet wird, gibt den geschätzten Zeitgeberfehler des sendenden Luftfahrzeuges an, der dann mit dem geschätzten örtlichen Zeitgeberfehler des empfangenden Luftfahrzeuges verglichen wird, um festzustellen, welcher Fehler größer ist.

Das örtliche Luftfahrzeug besitzt ein Register 44, in dem eine Größe oder ein Zählwert aufgespeichert wird, der den eigenen geschätzten Zeitgeberfehler

ίο darstellt. Dieser Fehler umfaßt verschiedene Lmgangsanteile. Zu diesen gehören: (A) grundsätzliche Verzögerungen und Schrittgröße der Synchiünisationsschaltung; (B) der übernommene Fehler des Zeitgebers, auf den zuletzt syrehroniseirt wurde, vvobei dieser letztgenannte Fehler in dem Speicher 46 zurückgehalten wird, der den Fehler im Zeitpunkt der Neusynchronisation vom Speicher 40 aufgenommen hat; und (C) ein Driftfehleranteil für den örtl· dien Zeitgeber, der \om Augenblick der letzten Neusynchronisation an ständig zunimmt. Dieser letztgenannte Driftanteil wird von i-.iner Driftschaltung 48 geliefert, die Zeit/ählsignale von dem örtlichen Zähler 23 über die Leitung 23« empfangt und die diese Signale um einen konstanten ^T ..i.lor modifiziert, der die theoretische Diiftgeschvvndigkeit des örtlichen Zeitgebers datstelll. Die Driflschaltung 48 kann eine einfache Zählkette oder eiiu periodisch gcölfncle Gatterschaltung sein, die jeden K-ten Impuls über die Leitung 48« zum Register 44 durchlaufen läßt, um den dort auflaufenden Fi hlcr-Zählwert zu erhöhen. Das Ausgangssignal der Driflschaltung 48 stellt infolgedessen die wahrscheinliche Drift des Zeitgebers während der Zeilspanne dar, die seil der icl/U-u Neusynchronisalion verstrichen ist. Wenn der im Register 44 aufgespeicherte F chi ei zählwert, der die obengenannten Anteile A, B und C" umfaßt, eine voibestimmie zulässige Größe überschreitet, wird die Orlszeilsclialtiing 38 bctätigl, die ein Ausgangssignal auf die Leitungen 38 α und 38 b gibt und ihrerseits die Aliirmdnriehlung 39 auslöst. Die Driflschaltung 48, das akkumulierende Register 44 und der Speicher 46 für den übernommenen Fehler werden sämtlich über die Leitung 47 zu Beginn jeder örtlichen Zeitgebcr-Neusynehronisation zurückgestellt.

Obwohl eine cinlachc Addition der verschiedenen Fehlerantcile ausreichen kann, um im Register 44 einen Zähiweii zu erhalten, der den geschät/.ien öitlichen Zeitgeberfehier darstellt, kann ein genauerer Schätzwert dadurch erhalten werden, daß die Quadratwurzel der Summe der Quadrate der Anteile gebildet wird, da diese Anteile unabhängige, statistische Veränderliche sind. Die in F i g. 5 veranschaulichte Schallung wurde für diesen Zweck den Block 44 in F i g. I ersetzen. Die Schallung weist ein/eine Speichergeilen 80, «1, 82, 83, beispielsweise Analog-Intcgraloren, auf. deren Hingangssignale die drei oben erwähnten Anteile A, B und C sowie einen vierten Anteil D bilden, der das Signal-Rausch-Verhältnis der empfangenen Impulsgruppen bcrüeksich-(igt. um Differenzen der AnsLiegszeilen von Impulsen unterschiedlicher Amplituden zu kompensieren. Die gespeicherten Weite werden dann mit Hilfe von geeigneten Schaltungen 84, 8!5, 86 und 87 quadriert und mittels eines Verstärkers 88 summiert. Sodann wird mittels einer Schaltung 89 die Quadratwurzel des resultierenden Wertes gezogen. Das auf einer Leitung 90 erhaltene resultierende Ausgangssignal kann in der Oriszeilschaltung 38 mil einer I5ezugs-

15 16

gleichspannung verglichen werden, um festzustellen. Der Rechner 20 hcsiimmt die Einvvcg-Entfer-

ob der Wert einen übermäßigen geschätzten Zeitge- nungs-Verzögerung aus den Eingangssignalen der

berfehler anzeigt. örtlichen Enifernungsmeßeinrichlung 18 (Leitung

Während der Feinsynchronisation müssen alle 18«). Außerdem gibt er auf die Leitung 20a ein Si-Messungen. Berechnungen und Korrekturen inner- 5 gnal, das die Lage des um die Einweg-Entfcrnungshalb eines Zeitabschnittes abgeschlossen werden, Verzögerung versetzten Ss nchronisationsbezugsimpulw eil andernfalls Fehler durch die Relati\ bewegung sesF angibt; das letztgenannte Signal wird dann auf der Luftfahrzeuge auftreten würden. Eine innerhalb Koinzidenz mit einem örtlichen Zeitgebersignal geeiner Periode vorgenommene Entfernungsmessung prüft, das über die Leitung 23 6 dem örtlichen Zeitkann in der nächsten Periode nicht me!ir\erwertet io zähler entnommen wird. Die Lage des geeignet verwinden, weil sich innerhalb einer Periode von einer setzten Bezugssignals auf der Leitung 2Ou wird mit-Sekunde Dauer der Abstand zwischen zwei Luftfahr- tels der Vorzeichen und Größe des Zeitfehlers /engen um 515 m ändert, wenn man annimmt, daß liefernden Zeitfehlersclialtung 60 mit dem örtlichen sich mit V25 km/h fliegende Luftfahrzeuge einander Zeilsignalimp'is auf der Leitung 23/) verglichen, nähern. Würden diese Daten in der nächsten Periode 15 was. wie um stehend erläutert, eine Anzeige für den liir eine Zeitkorrektur ausgenutzt, würde ein Fehler gegenseitgen Lagefehlcr auf der Lcitun^ 60λ ergibt, von näherungsweise 1.7 Mikrosekunden eingeführt. Y:\n dem Speicher 40 entnommenes Fernmeßsig-

Lme Möglichkeit, eine Korrektur in Richtung auf nal, das den geschätzten Zeitgeberfehler des anderen eine Synchronisation während eines Zeitabschnittes Luftfahrzeuges darstellt, und ein dem Register 44 durchzuführen, besieht darin, daß während des Syn- 20 entnommenes Signal, das einen Schätzwert für den chronisationsinterv alles des Zeitabschnittes eine örtlichen Zeugeberfehler darstellt, werden einem Zweiweg-Entfernungsmessung ausgeführt wird, und Vergleicher 50 für die geschätzten Zeitgeberfehler daß dann zusätzlich ein Synchronisations-Bezugs- zugeführt (Fig. 1). Das Ausgangssignal des Vergleiimpulsf (Fig. λ), der von dem abgefragten Luft- chers 50 auf der Leitung 50a wird einer Obcreinfahr/eug an einer bekannten Stelle innerhalb des 25 Stimmungskontrolleinrichtung 52 zugeführt, die den gleichen Zeitabschnittes ausgesendet wird, als Mar- Absolutwert des tatsächlich gemessenen Fehlers von kiersignal verwendet wird, dem gegenüber eine Zeit- der Zeitfehlersclialtung 60 mit der Summe der gefehlerbestimmung durch das örtliche Luftfahrzeug schätzten örtlichen und empfangenen Zeitgeberfehler durchgeführt werden kann, das die Antwort emp- vergleicht. Wenn die Übereinsiimmungskontrolleinfängt. Aus den obigen Daten berechnet das örtliche 30 richtung 52 feststellt, daß der Fehler nicht über ver-Luitfahrzeug die tatsächliche Zweiweg-Entfernung schiedene Perioden hinweg widerspruchsfrei M, wird und kontrolliert dann die Übereinstimmung des emp- das abgefragte Luftfahrzeug durch ein Ausgangssignal fangenen Synehronisationshezugsimpulses F mit der zurückgewiesen, das auf der Leitung 52 b zu der Zeitangabe des eigenen Zeitgebers, die um die Lauf- Wählschalter^ 30 lauft: es wird ein anderes Luftzeitverzögerung des Impulses F versetzt ist, wobei 35 fahrzeug ausgewählt, das eine ähnliche Stellung indas örtliche Luftfahrzeug für diese Versetzung den nerhalb der Rangordnung einnimmt, und /war an halben Wert der Zweiweg-Laufzeit ausnutzt. Der Be- Hand von Schätzwerten, die über die Leitung 2On an zugsimpuls F kann durch die Entfernungsmeßeinrich- der Wähls<-haltung 30 eintreffen. Falls die Übereintung 18 (Antwortsender- und Bczugsimpulssehal- stimmun·.· nach mehrmaliger Wiederholung der tun«) des abgefragten Luftfahrzeuges ausgelöst wer- 40 überemsiitiimungskoiuioile gegcbuienfaüs auch mit den, wenn sie durch em Signal auf der Leitung 68 a unterschiedlichen zur Synchronisation herangezogcvon der Adressenschaltung 68 getriggert wird, die die nen Luftfahrzeugen andauert, wird die Aiarmeinrieheigene Zeitabschniltadiesse erkennt und dann einen tung 54 betätigt, um den Piloten darauf hinzuweisen. Impuls/-" beispielsweise zu einem festen Zeitpunkt daß die Anlage versagt. Die Wählschaltung 30 gibt innerhalb des fraglichen Zeitabschnittes auslöst, und 45 außerdem ein Ausgangssignal auf die Leitung 30 c zwar bestimmt durch den eigenen Zeitgeber, dessen zur Betätigung einer Vergleichsschaltung 74, um die Zeit über die Leitung 246 angegeben wird. Auswahl eines anderen Luftfahrzeuges, mit dem die

Bei dem abfragenden Luftfahrzeug wurde der Ab- Synchronisierung erfolgen soll, im Falle der Gleichfragevorgang durch ein Signal auf der Leitung 2Oi/ heit des geschätzten Zeitgeberfehlers zu unterstützen, in Verbindung mit einem Signal auf der Leitung 24 c 50 wobei die Auswahl dasjenige Luftfahrzeug begüncingelcitet; wenn die Antwort des abgefragten Luft- stigt, das dem örtlichen Luftfahrzeug bezüglich seifahrzeiiges empfangen wird, werden dem örtlichen ner Höhe arr¹ nächsten kommt.

Rechner über die Leitung 18« die Ankunftszeiten Wenn andererseits der Vergleich der Fehler über-

des Antwortsenderimpul.ies T und des Bezugsimpul- einstimmend oder widerspruchsfrei ist und oberhalb

ses/■' zugeführt, die von dem antwortenden, /ur S\n- 55 eines gewissen Schweilvvertes liegt, erscheint auf der

duonisiilinn hu angezogenen Luftfahrzeug ausge- Leitung 52 a ein »Ja'-Ausgangssignal, um eine Be-

sandl werden. Der Verschlüßler-Entschlüßler 70 des fehlsschaltung 56 zu betätigen, die die Entscheidung

letztgenannten Lul'lfahrzeuges verschlüsselt die Im- fällt, daß eine Synchronisation auszuführen ist. Falls

pulse 7' und /·" in geeigneter, unzweideutiger Weise die verglichenen Zeilgcbcrlehlcr derart beschal fen

derart, daß sie das empfangende Luftfahrzeug mit Si- 60 sind, daß keine Synchronisation erforderlich ist. triti

cherhcil identifizieren kann. Nur diese tatsächlichen. auf den Leitungen 52«. 54« oder 56« kein Aus-

durch den Rechner 20 bestimmten Fehlermcssungen gangssignal auf. 1st dagegen der Fehler so groß, daß

Lnnnui herangezogen werden, um Vorzeichen und eine Neusv iichronisalion wünschenswert wird und ist

(iiöße der vnr/unehmenden örtlichen Zeitgeberkor- die l'lhereinslimmimgskonlrolle durch die I-.inrich-

ickUircn /u ermitteln, während der geschätzte Zeit- 6;, lung 52 erfolgreich abgeschlossen worden, erscheint

L'eberfehler vom Register 44 ils Faktor bei der Ent- auf der Leitung 56 « ein Ausgangssignal, um eine

ng beriicksicliliül wird, ob eine Feinsvncliro- Friih-Spät-Schaltung 58 zu enlsperren. (iberdie Lei-

siatifiiulen soll oder nicht. lunu 38« liitill ein Steuersignal, das die Hclehlsschal-

lung 56 in die Lage versetzt, weniger übereinsim:- rneßfclge, wodurch dem ausgewählten Luftfahrzeug

mungskonirolle zu erfordern, wenn der Zeitgeber der angezeigt wird, daß es von dem örtlichen Luftfahr-

Einheii auf Ortszeit steht, wodurch d^;e Feinsynchro- zeug gerade abgefragt wird. Innerhalb des ausge-

nisation früher herbeigeführt wird. Die Entfernungen wählten Luftfahrzeuges erscheint diese Information

zu anderen Einheilen werden stets gemessen, und 5 auf der Leitung 14 b und entsperrt die eigene Adres-

zwar auch dann, wenn der Pilot gewarnt wird, sich senschaltung 68, die ihrerseits den örtlichen Am-

nicht auf sie zu verlassen, falls die Alanneinrichtung wortsender entsperrt, so daß dieser antwortet, wenn

39 beiätigt ist um anzuzeigen, daß der örtliche Zeit- er von einem Q-Impuls von dem die Synchronisation

geberfehler übermüßig groß ist. Statt dessen kann wünschenden Luftfahrzeug abgefragt wird,

auch ein Ausgangssignal auf der Leitung 38 b dazu io Das örtliche Luftfahrzeug sendet nach Adressieren

benutzt werden, die Wiedergabecinrichtungen des des ausgewählten Luftfahrzeuges dann, wenn sein

Rechners 20 immer dann auszuschalten, wenn ein eigener Zeitabschnitt erscheint (Leitung 24 r), den

übermäßiger Zeitgeberfehler geschätzt wird. >-ben erwähnten Abfrageinipuls Q aus, wie dies in-

Während der Feinsynchronisation gibt die Zeit- F i g. 3 gezeigt ist. Dieser Impuls wird später in dem fehlerschaltung 60 ein Ausgangssignal auf die Leitung 15 Verschlüßler'-Entschlüßler 70 des ausgewählten fer-60ci, das eiiw Größe und eine Polarität darstellt und nen Luftfahrzeuges entschlüsselt, was zur Folge hat, das die Früh-Sp^:;t-Schaltung 58 aussteuert, wenn sie daß der ferne Äntwortsender der EiUiernungsmeßdurch ein Ausgangssignal von der Befehlsschaltung einrichtung 18 ohne Verzögerung dem örtlichen 56 auf der Leitung 56 α entsperrt wurde. Das Aus- Luftfahrzeug mit einem Antwortsender-Antwortimgangssignal der Früh-Spät-Schaltung 58 auf der Lei- 20 puls T antwortet, so daß letzteres unter Verwendung tung 58 α steuert zwei Justierschaltungen. Eine von des eigenen Rechners 20 eine richtige Entfernugsandiesen ist eine Pllasen/Frequcnz-Jusliersehaltung62, zeige abgeben kann, die mit Hilfe der Zwe:\veg-Medie im Bedarfsfall kleine schrittweise Phasen- oder thode ermittelt wird. Das abgefragte Luftfahrzeug Frequenzkorrekturen vornimmt. Bei Atomuhren ist sendet außerdem seinen Antwort-Bezugsimpuls/· an keim Frequcnzjustierum; erforderlich, es kann je- 25 einem festen Punkt innerhalb des Zeitabschnittes de-, doch zweckmäßig sein, Frequenzjustiermittel vorzu- fragenden Luftfahrzeuges zurück. Infolgedessen sehen, um Alteruiigserscheinungen eines Ouarzkri- empfängt der örtliche Rechner 20 dann auf der Leistallos/illators zu kompensieren. Wenn Phasnijustie- tung 18« Signale, aus denen er die der tatsächlichen rungen gleicher Richtung erford—"lieh sind, kann an- Entfernung entsprechende Impulslaufzeit bestimmen genommen werden, daß dor örtliche Zeitgeber eine 30 kann. Auf Grund dieser Laufzeit kann er die Diffe-Freqiienzversetzung aufweist, die ' ewirkt, daß er ra- renz (den 1 ehler) zwischen der Zeit gemäß dem örtlischer oder langsamer als normal läuft. Durch Auf- chen Zeitgeber und der Sendezeit des Bezugsimpullaufenlassen von Phasenkorrekturen über eine Zeit- ses F nach dem Zeitgeber des abgefragter. Luftfahrspanne kann eine kleine Frequenzänderung erfolgen, zeuges berechnen.

die die Anzahl der nachfolgend erforderlichen Kor- 35 Jede Einheit weist außerdem einen Höhenmesser rekiuren verringert. Der Phasenjustierteil der Pha- 72 auf, der die eigene Höhe und deren Änderungsgesen/Frequenz-Justierschaltung 62 hat die Aufgabe, schwindigkeit mißt und diese Information über die eine sprungartige analoge Phasenänderung des Aus- Leitung 72 λ und den Verschlüßler 66 an den Ferngangssignals des Oszillators /u bewirken, wenn dies mcßsender 16 gibt. Die Kennung des eigenen Zeitaberforderlich ist. Über die Leitung 58 b kann eine 40 schnittes der Einheit wird dem Verschlüßler 66 über ähnliche Korrekturfunktion durch ziffernmäßiges die Leitung 24 c zugeführt, während der Schätzwert Einwirken auf die Taktimpulsschaltung 28 erfolgen, des örtlichen Zeitgeberfehlers von dem digitalen Reum beispielsweise Ausgangsimpulse auf der Leitung gister44 über die Leitung 44« zu dem Verschlüßler 28 a zu unterdrücken, wenn der Zeitgeber zu rasch 66 gelangt. Der Fernmeßsender 16 und die örtliche läuft (vorgeht). Geeignete Zeitgeber-Oszillator-Ju- 45 Entfernungsmeßeinrichtung 18 werden beide durch stien erfahren sind bekannt; ihre Einzelheiten bilden ein Ausgangssignal auf der Leitung 24 c entsperrt, keinen Teil der vorliegenden Erfindung. das den eigenen Zeitabschnitt der Einheit anzeiut.

Es sei nun wieder die Entfernungsmeßeinrichtung Die Ausgangssignale des Höhenmessers 72 und 18 des örtlichen Luftfahrzeuges betrachtet. Nachdem des Speichers 42, die die Höhe des anderen Luftfahrdie Entscheidung getroffen ist, daß die Synchronisa- 50 zeuges angeben, werden über Leitungen 42 a und tion mit einem bestimmten, durch die Wählschaltung 72 ft der Vergleichsschaltung 74 zugeführt, die diese 30 ausgewählten Luftfahrzeug erfolgen soll, erscheint Höhen vergleicht und ihrerseits ein Ausgangssignal auf der Leitung 30 b ein Ausgangssignal, das den auf die Leitung 74 a gibt, das die Wählschaltimg 30 ausgewählten Zeitabschnitt des ausgewählten Luft- so beeinflußt, daß zur Synchronisation ein Luftfahrfahrzeuges angibt. Diese Information wird in einem 55 zeug ausgwählt wird, das auf einer der Höl.e des Fernmeß-Verschlüßler66 gespeichert und während Örtlichen Luftfahrzeuges nahekommenden Höhe des dem örtlichen Luftfahrzeug zugeordneten Zeitab- fliegt, falls verschiedene Luftfahrzeuge mit gleicher Schnittes fernübermittclt, das heißt während des mitt- oder ähnlicher Zeitgebergenauigkeit in Reichweite leren Teiles der in Fig.4 veranschaulichten Fern- sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (18)

i 798 Patentansprüche:

1. Einrichtung zum gegenseitigen Synchronisieren von sehr genau gehenden Uhren bzw. Zeitgebern der in Flugzeugnavigations- und Koüisionsverhülungsanlagen benutzten Art, die in beweglichen und/oder ortsfesten Einheiten, insbesondere Flugzeugen und Bodenstationen, untergebracht sind, welche in gegenseitigem Signalaustausch stellen und eine Rangordnung entsprechend dem Genauigkeitsgrad bilden, mil dem sie jeweils mit einem Zeitnormal synchronisiert sind, d a durch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung des jeweiligen Synchronisa'.ionsgrades der Einheiten innerhalb der Rangordnung eine Einrichtung (·;«. 46, 48, 56; 80 bis 89) in jeder Einheit zur Bestimmung eines Schätzwertes des Genauigkeitsgrades der Synchronisation des örtlichen Zeitgebers (23, 24, 26, 28), eine Einrichtung (16. 66) in den Einheiten zur Übermittlung des Schätzwertes der örtlichen Zeitgebergenauigkeit an andere Einheiten, eine Einrichtung (30, 50, 52) in jeder Einheit zum Vergleich des Schätzwertes der örtlichen Zeitgebergenauigkeit mit Schätzwerten von anderen Einheiten und zum Auswählen einer anderen Einheit mit einem höheren geschätzten Zeitgebergenauigkeitsgrad, eine Signalaustauscheinric! '.ung (16, 18, 20, 22, 66, 68, 70) in den Eirheiten zur Bestimmung der tatsächlichen Zeitabweichun des Zeitgebers der örtlichen Einheit mit Bezug auf den Zeitgeber einer ausgewählten Einheit sowie eine Einrichtung (58, 60, 62) zur Korrektur des Zeitgebers in der örtlichen Einheit zweeks Verringerung dieser Abweichung vorgesehen sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (44, 46, 48, 56; 80 bis 89) zur Bestimmung eines Schätzwertes der Genauigkeit eine Einrichtung (44; 80 bis 89) zum Akkumulieren von Fehleranteilen zweeks Bildung einer den letzten Schätzwert darstellenden Größe, eine Einrichtung (56) zur Rückstellung der Akkumulationseinrichtung bei Synchronisieren des örtlichen Zeitgebers (23, 24, 26, 28) mit dem Zeitgeber einer ausgewählten Einheit und eine Einrichtung (46, 48) aufweist, die in die örtliche Akkumulationseinrichtung Zeitgeberfehleranteile eingibt, die einen den geschätzten Fehler der zur Synchronisation herangezogenen Einheit darstellenden Anfangsanteil und Anteile umfassen, die auf der geschätzten örtlichen Zeitgeberdrift während der Zeitspanne beruhen, die seit der letzten Zeitgebersynchronisation verstrichen ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (80) zur Eingabe eines weiteren Fehleranteils in die Akkumulationseinrichtung (44; 80 bis 89), der Synchronisationsungenauigkeiten darstellt, wobei die Versetzung ermittelt und der örtliche Zeitgeber (23, 24, 26, 28) zweeks Verringerung der Versetzung korrigiert wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalaustauscheinrichtung (18, 20, 66, 68, 70) eine Einrichtung zum Austauschen von Impulsen zwischen den Einheiten, eine Einrichtung zur Bestimmung des Empfangsamplitudenpegels der ausgetauschten Impulse und eine Einrichtung (83) aufweist, die in die Akkumulationseinrichtung (44; 80 b.s 89) einen Anteil zur Kompensation der Impulsanstiegszeiten eingibt, der auf dem Amplitudenpegel beruht.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche: bis 4, dadurcli ^kennzeichnet, daß die Einrichtung (80 bis 89) zur Eingabe von Feilleranteilen eine Einrichtung (84 bis 87) zum Quadrieren jedes Anteils, eine Einrichtung (88) zur Bildung der Summe der quadrierten Anteile und eine Einrichtung (89) aufweist, die zur Ermittlung des örtlichen Genauigkeitsschätzwertcs die Quadratwurzel der Summe bildet.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß an die Akkumulationseinrichtung (44; 80 bis 89) eine Alanneinrichtung (39) angeschlossen ist, die zweeks Warnung vor einem übermäßigen örtlichen Taktgeberlehler anspricht, wenn eine Größe aufgelaufen ist, die einen vorbestimmten Pegel überschreitet.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einrichtung (30) zur Auswahl einer anderen Einheit mit geschätzter höherer Zeitgebergenauigkeit eine Einrichtung (20) zugeordnet ist, die die Auswahl einer Einheit begünstigt, die den Schätzwert für größte Genauigkeit übermittelt, sowie eine Einrichtung (40. 50, 52), die die Auswahl einer Einheit begünstigt, deren Empfangssignal einen verläßlicher«. Pegel hat.

8. Einrichtung nach Anspruch 7 für Lutttahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftfahrzeuge Einrichtungen (16, 66, 72) zur gegenseitigen Übermittlung der jev,e^:!igen Höhe aufweisen und daß der Auswahleinrichtung (30) eine Einrichtung (42, 74) zugeordnet ist, die die Auswahl einer Einheit begünstigt, deren Höhe der Höhe der die Entscheidung treffenden Einheit am nächsten kommt.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitnormal in sich wiederholende Perioden unterteilt ist, von denen jede mehrere Zeitabschnitte aufweist, die den verschiedenen Einheiten eindeutig zugeordnet sind, und daß jede Übermittlungseinrichtung (16, 66) mit einer Einrichtung (66) ausgestattet ist, die während des eigenen Zeitabscnnittes der Einheit wirksam wird und Daten aussendet, zu denen der Schätzwert der örtlichen Zeitgebergenauigkeit und die Kennung des zugeordneten Zeitabschnittes gehören.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einheit eine Einrichtung (14) zum Empfang der übermittelten Daten eine Einrichtung (34) zum Vergleich der übermittelten Zeitabschnittkennung mit der von dem örtlichen Zeitgeber (23, 24, 26, 28) durchgeführten Zeitabschnittanzeige und eine Einrichtung (36) aufweist, die den örtlichen Zeitgeber derart korrigiert, daß eine Anpassung an die durch die Empfangsdaten identifizierten Zeitabschnitte erfolgt.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb jeder Einheit an die Einrichtung (44, 46, 48, 56; 80 bis 89) zur Bestimmung des Schätzwertes der Genauigkeit eine Einrichtung (38) angeschlossen ist, die auf

einen Sehätzwert für einen übermäßigen örtlichen Fehler anspricht und die Korrektureinrichtung (36) für den örtlichen Zeitgeher (23, 24, 26, 28) befähigt, auf eine Fehlanpassungsanzeige innerhalb der Zeitabschnitte anzusprechen.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einheit eine Einrichtung (56) zur Durchführung einer örtlichen Entscheidung aufweist, ob die Synchronisation mit einer anderen Einheit erfolgen soll, deren empfangener Schätzwert für die Zeitgebergenauigkeit günstig ist, und daü der Einrichtung (44, 46, 48, 56; 80 bis 89) zur Bestimmung des Genauigkeitsschätzwerk eine Einrichtung (38) zugeordnet ist, die auf einen Schätzwert für einen übermäßigen örtlichen Fehler anspricht und an die Entscheidungseinrichtung (56) ein Ausgangssignal abgibt, das die Synchronisation begünstigt.

I.V Einrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Einrichuin: (SG, 52) zum Vergleich des örtlichen Schätzwertes der Zeitgebergenauigkeit mit Schätzwerten der Zeitgebergenauigkeit, die von anderen Einheiten übermittelt werden, sowie zur Abgabe eines Ausgangssiunals an die Entscheidungseinrichtung (56), das die Synchronisation begünstigt, wenn der örtliche Genauigkeitsschätzwert ständig schlechter als die von anderen Einheiten übermittelten Schätzwerte ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalaustauscheinrichtung (16, 18, 20, 22, 66, 68, 70) jeder Einheit eine erste Einrichtung (16, 18, 20, v>6, 68, 70) zum genauen Messen der Entfernungen zu anderen Einheiten unabhängig von der örtlichen Zeitgebersynchronisation und eine zweite Einrichtung (15, 18, 20, 22) zum Messen der Entfernungen gegenüber anderen Einheiten aufweist, wobei die Genauigkeit dieser letztgenannten Messungen von dem Grad der gegenseitigen Zeitgebersynchronisation zwischen den Einheiten abhängt, und daß eine Einrichtung (60) vorhanden ist, die die von der ersten und der zweiten Einrichtung gemessenen Entfernungen vergleicht und an die Entscheidungseinrichtung (56) ein Ausgangssignal abgibt, das die Synchronisation begünstigt, wenn die gemessenen Entfernungen ständig nicht übereinstimmen.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß an die Ent-Scheidungseinrichtung (56) eine Übereinstimmungskontrolleinrichtuiig (52) angeschlossen ist, die ihrerseits mit einer Alarmeinrichtung (54) verbunden ist, die vor nicht übereinstimmenden oder widersprüchlichen Eingangssignalen an die Entscheidungseinrichtung warnt.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalaustauscheinrichtung (16, 18, 20, 22, 66, 68, 70) jeder Einheit eine erste Einrichtung (16, 18, 20, 66, 68, 70) zur genauen Messung der Signallaufzeit zu einer anderen Einheit unabhängig von der gegenseitigen Zeitgebersynchronisation und eine zweite Einrichtung (16, 18, 20, 22) zur Messung der Signall?-ifzeit zu der anderen Einheit aufweist, bei der die Meßgenauigkeit von dem Grad der gegenseitigen Zeitgebersynehronisation abhängt, und daß eine Einrichtung (60) vorgesehen ist, die die Laufzeiten vergleicht und aus diesen eine Information ableitet, die das Vorzeichen und die Größe des Vcrsetzungsfehlers der gegenseitigen Zeitgebersynchronisaiion darstellt, und der diese Information der Zeitgeberkorrekuireinr-chtung (58, 62) zuführt.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einheit Einrichtungen (14, 30) zum Empfang der Sendedaten von anderen Einheiten und zur Auswahl siner anderen Einheit, mit der die Synchronisation erfolgen soll, aufweist, daß die erste Meßeinrichtung (16. 18, 20. 66, 68, 70) eine Einrichtung (16, 66) in der erstgenannten Einheit umfaßt, die während des eigenen Zeitabschnittes die Kennung der gewählten Einheit sowie ein Abfragesignal aussendet, daß in der ausgewählten Einheit eine Einrichtung (18, 68, 70) vorhanden ist. die auf das Abfragesignal und die eigei. Zeitabschnittkcnnung anspricht und eine Antwor.sender-Antwort ausgibt, sowie daß in der erstgenannten Einheit eine Einrichtung (18, 20) vorhanden ist, die die Antwort empfängt und entsprechend dem eigenen Zeitgeber (23, 24, 26, 28) die Zeilspanne mißt, die seit der Aussendung des Abfrageimpulses verstrichen ist.

18. Einrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Meßeinrichtung (16, 18. 20, 22) jeder Einheit eine Einrichtung (16) aufweist, die einen Entfernungsmeßimpuls während des ihr zugeordneten Zeitabschnittes zu einem vorbestimmten Zeitpunkt aussendet., dei vuii dem örtlichen Zeitgeber (23. 24, 26, 28) bestimmt ist. und daß die anderen Einheiten mit Einrichtungen (20) ausgestattet sind, die diesen Entfernungsmeßimpuls empfangen und auf Grund ihrer eigenen Zeitgeber dessen Laufzeitverzögerung bestimmen.