DE1817149C3

DE1817149C3 - Verfahren zur Messung der Entfernung eines Flugzeuges von einem Bezugspunkt auf einer Landebahn

Info

Publication number: DE1817149C3
Application number: DE1817149A
Authority: DE
Inventors: Jacques Orly-Aerogare Villiers (Frankreich)
Original assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Current assignee: Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority date: 1967-12-28
Filing date: 1968-12-27
Publication date: 1974-04-04
Also published as: DE1817149A1; US3508267A; FR1573012A; DE1817149B2; GB1203894A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Entfernung eines Flugzeuges von einem Bezugspunkt auf einer Landebahn, mit zwei Antennen mit beliebigen identischen Strahlungsdiagrammen, die einerseits direkt und gleiehphasig mit einem Bezugssigna!, das aus einer Trägerwelle mit zwei verschiedenen Niederfrequenzen mit demselben Modulations-' grad, die von einem gemeinsamen Sender geliefert werden, besteht, und andererseits über ein Dämpfungsglied gegcnphasig mit den untereinander um phascnvcrschobencn Seitenbändern dieses Bezugssignals gespeist werden, wobei längs der Achse der Landebahn und mindestens über ihre gesamte Länge eine DilTerenz zwischen den Modulationsgraden der beiden Niederfrequenzen entsteht, deren jeweiliger Wert einem bestimmten Punkt der Landebahn einspricht. ,

l^:.s ist bekannt, daß ein Flugzeug mit Hife des ILS-Landesystcms unter Verwendung von Funkfeuern

landen kann. ,^~~_Γ, -

Aus der britischen Patentschrift 62S956 ist ein Verfahren zur Bestimmung einer Abstiegsbahn für »in Flugzeug nach dem Glide-Path-Systcm bekannt. Aus der USA.-Patentschrift 2 143 137 ist em Bhndlandesystem unter Verwendung von Feldlinien konstanter Feldstärke als Abstiegsbahn bekannt.

Aus der USA.-Patentschrift 2 943 321 ist em LeU-system für Flugzeuge unter Verwendung eines Netzes von Funkleitfeuern bekannt, die es erlauben, die Polarkoordinaten des Flugzeuges bezüglich der Funkleilfeuer festzustellen und das Flugzeug auf einer gegebenen Bahn zu führen. -,,„-,-,,

Schließlich ist in der USA.-Patentschrift 2 393 337 ein System beschrieben, bei welchem der Abstand des Flus-zeuges von der Landebahn bestimmt wird. Em ortsiester Bezugssender gibt hierzu ein Signal ab, durch das mittels eines an Bord des Flugzeuges befindlichen Peilgeräles der Bezugssender standig angepeilt wird, worauf mit Hilfe eines Bordrechners die gemessenen Winkelwerte in Entfernungen umgerechnet werden.
" Dem Anmeldungsgegenstand liegt demgegenüber

-5 di<· Aufgabe zugrunde, eine bestimmte Entfernung auf der Landebahn und deren Richtung zu bestimmen, damit das Flugzeug beim Anflug auf die Landebahn und auf dieser ständig seine Entfernung von einem gegebenen Punkt der Landebahn verfolgen kann.

. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das Verhältnis des Abstandes der Antennen von der Achse der Landebahn zur Länge der Landebahn sowie das Verhältnis des Modulationspegels der gedämpften Seitenbänder zum Modulationspegel des Bezugssignals so festgelegt werden, daß die Differenz der Modulationsgrade an einem Punkt der Achse der Landebahn gleich Null ist und an wenigstens einem anderen Punkt der Achse der Landebahn einen maximalen Wert erreicht.

Ein bevorzugtes Entfernungsmeßgerät zur Durchführung dieses Verfahrens umfaßt einen Gleitpfad-Sender, der an einem ersten Ausgang das Bezugssignal und an einem zweiten Ausgang die Seiten-

bänder liefert, ferner zwei horizontale Dipole, die mit ihren Achsen um eine Halbwelle der Trägerwelle voneinander entfernt und parallel zur Achse der Landebahn in Hölfe des theoretischen Aufsetzpunktes des Flugzeuges angeordnet sind, weiterhin ein Dämp-

fungsglied und eine Antennenbrücke, durch welche die Dipole in Phase mit dem ersten Ausgang und über das Dämpfungsglied in Gegenphase mit dem zweiten Ausgang verbunden sind, wobei der Dämpfungskoeffizient des Dämpfungsgliedes gleich dem Verhältnis der Landebahnlänge von dem theoretischen Aufsetzpunkt aus gerechnet zur Entfernung der Dipole von der Achse der Landebahn ist.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen setzen die Anforderungen an die Mindestsichtweite für das Aufsetzen auf dem Boden und für die Dosierung der Bremsung auf der Landebahn herab. Sie ermöglicht feiner die Verwendung einfacher Mittel, die ohnehin an Bord eines Flugzeuges vorhanden sind, z. B. die Verwendung eines Bordempfängers nach dem ILS-System.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert, in der

pil;. I schcmatisjli ein Schaltbild eines E;ji!VrnurmsnieLlgerätes zeigt;

F~ig. 2 zeigt ein Lage- und Strahlungsdiagramm des Entieriuingsmeßgcrätes nach Fig.].

Der Kiufernungsmesser besteht aus einem üblichen Cileitpl'ad-Sendcr 1, der ein Bezugssignal liefert, das aus liner mit 90 und 150Hz modulierten Trägerwelle im Dezimeterwcllenbereich besteht. Fr liefert ferner Seilenbänder von 90 und 15OVIz dieses Beziigssignals, die gegeneinander um 180 phasenverschoben und auf ein vorbestimmtes Maß hinsichtlieh Jos Modulationspegels des Bezugssignals mittels eines Dänipiungsgliedes 3 reduziert sind, wobei dieses Pämpiiiiiiisglied an einem von zwei einander diagonal gegenüberliegenden Eingängen einer Antenncnbriike 4 liegt, deren Ausgänge mit einem Antenncns\su -Ii 2 verbunden sind, welches aus zwei parallelen Antennen besteht, die ein identisches um /2 voneinander entferntes Strahlung..diagranim aufweisen, der-^-stall, daß das Bezugssignal in Phase, die SeitenbiiH'ier jedoch auf Grund der in einen Zweig der Anteiinenbrücke4 eingefügten Schleife 41 mit einer Ph >--!i\erschicbung von 180 angelegt werden. Der Gl- 'pfad-Sender 1 enthält einen Sender 10. der die Tr '-jerwclle im Dczimeter-Wellenlängenhereich liefe; die durch einen Modulator 11 moduliert werden k.-iii. der über eine Brücke 12 mit zwei Modulationskii.mgen 15, 16 von 150 bzw. 90 Hz eines durch emeu Motor 17 angetriebenen mechanischen Modulators verbunden ist. F.r enthält ferni.: eine Brücke 18. deren einander diagonal gegenüberliegende Eingänge mit den Ausgängen der Modulationsleitungen 15 und 16 entsprechend verbunden sind und deren Auscänge ein Bezugssignal, das mit 9(1 und 150Hz moduliert ist, z. B. mit einem Modulationsgrad m - 0.45. an einen Eingang der Antennenbrücke 4 sowie niederfrequent modulierte Seitenbänder dieses Signals, die durch eine Phasenschicbungsschleife 19 um 180° gegeneinander phasenverschoben sind, über das Dämpfungsglied 3 an den anderer. Eingang der Antennenbrücke 4 übertragen. Die Bri'ckc 12 dient dazu, gegenseitige Interferenzen der Modulation mit 90 oder 150Hz zu verhindern. Die Brücke 12 enthält vier gleiche Leitungslängen, deren eine eine Phasenverschiebung von 180~ bewirkt, und zwar durch eine Kreuzung ihrer beiden Leiter, die bei der einadrigen Darstellung der Fi g. 1 durch eine Schleife 13 dargestellt ist. Sie wird durch eine rückkoppelnde Tmpedanz 14 abgeglichen, die mit der diagonal gegenüberliegenden Klemme und mit dem Ausgang des Senders 10 verbunden ist.

Das Dämpfungsglied 3. das symboi'sch durch einen variablen Widerstand dargestellt ist. ist so eingestellt, daß die größtmögliche Genauigkeit des Systems gegeben ist.

Die Antennen können z. B. aus zwei parallelen horizontalen Dipolen 21 und 22 bestehen, die \orzugsweise mit Reflektoren 23 und 24 versehen sind, um die rückwärts gerichtete Abstrahlung zu vcrringem. und die einen Achsenabstand von Vi haben. Fig. 2 zeigt die Anordnung des Antennensystems 2 in bezug auf die Achse 50 einer Landebahn 5 und die Strahlungsdiagramme in der Umgebung der Landebahn 5 für die Abstrahlung des Bezugssignah

ίο und der Seilenbänder, die mit den Buchstaben R. R' und L. L' bezeichnet sind.

Das Antennensystem 2 ist in einem Punkt G angebracht, in einer Entfernung zu der Achse 50 der Landebahn 5 und auf der Senkrechten von dem tlieore-

'■5 tischen Aufsetzpunki 1 der Flugzeuge aui der Landebahn auf diese Achse. Eine Achse ν verläuft parallel zur Achse 50 der Landebahn. Die Dipole 21 und 22. die im Verhältnis zum Maßstab der Landebahn als vereinigt angesehen weiden müssen, sind mit ihren Armen in Richtung der v-Achse ausgerichtei. Die Achse des Dipols 21 hat eine Abszisse / 4. und die Achse des Dipols 22 hat eine Abszisse / 4. Die v-Achse steht in G senkrecht zur v-Achse und geht durch den Punkt L

^5 Das theoretische Strahlungsdiagramm der Dipole 21 und 22 für das Bczugssignal. das in Phase an sie angelegt wird, wird durch die beiden Kreise R und R'. die die .v-Achse bei G als Tangente haben, gebildet, wenn man einmal von den Reflektoren 23 und 24 absieht.

Ihr theoretisches Strahlungsdiagramm ist für die Seitenbänder von 90 und 150 Hz, die an die Dipole 21 und 22 mit einer Phasenverschiebung von 180
des zweiten gegenüber dem ersten angelegt werden.

ebenfalls in Gegenphase. Es ergibt sich in Form von zwei Kreisen L und L'. die die y-Achsc bei G als Tangente haben. Dabei entspricht der Kreis L einer Differenz von - I des Modulationsgrades von 90 und 150 Hz. d. h. dort, wo die Modulation von 90 Hz überwiegt, wogegen der Kreis L' einer Differenz von 1 < 0 entspricht.

Bei diesen Strahlungsdiagrammen, die auf der negativen Seite der y-Achsc erheblich abgeschwächt sind, gelten somit nur der Kreis R und die HaIb-

kreise L und L'. die positive Ordinaten haben.

Wenn man den Winkel, den die Gerade GM. die von dem Punkt G ausgeht, mit der Achse y bildet und die Achse 50 der Landebahn bei M schneidet, mit f> bezeichnet, ist die Gleichung des Kreises R mit dem Durchmesser A in Polarkoordinaten gleich A cos R und diejenige dei Kreise L, L' mit dem Durchmesser ß ist B sin Θ.

Ist der Modulationsgrad der Modulationsleitungen 15 und 16 gleich m, so ist im Punkt M die Differenz

^J5 der Modulationsgrade von 90 und 150 Hz:

A cos Θ + B sin Θ A cos θ

m —

A cos Θ - B sin Θ A cos θ

m =

Im tg Θ. A

woraus sich ergibt, daß die Differenz der Modulationsgrade in jedem Punkt der Achse proportional zur Entfernung zum Punkt I ist.

Die Beziehung B/A wird durch das Dämpfuncsglied 3 in der Weise festgelegt, daß am Ende der Landebahn, d. h. beim Punkt S, dem der Winkel £>, entspricht, folgendes gilt:

A cos O, = B sin <9„,

d. h. also, die Differenz des maximalen Modulationsgrades

I = 2m ist z.B. = 0,9.

Wenn z. B. GI = d = 300 Meter und die Länge der Landebahn 5. abgesehen von der kurzen Entfer-

inmg /wischen ihrem Eingang E und dem Punkt I, Die für die Flugzeuge notwendige Empfangscin-

IS ■ - 3000 Meter ist, gilt: richlung zur Verwendung des beschriebenen Entfer

nungsmessers ist identisch mit derjenigen, die beim - =■·- 10 normalen Betrieb eines Glcilpfad-Scndcrs verwendet

300 5 wird,

und Bei der normalen Stabilität des Glcitpfad-Sendcrs

β j von 0.002 in der Differenz .1 der Modulationsgrade

betrügt der Anzeigefehler bei der Enlfernungsmcs-

" sung 7 m. Wegen der großen Genauigkeit ist diese

Das Dämpfungsglied 3 wird unter diesen Bedin- io Entfernungsmessung in der Lage, die Landcopcraguimcn so eingestellt, daß es eine Dämpfung von tionen zu erleichtern. Sie kann ferner beim Rollen 'JO¹¹'« der Seitenbiinder von 90 und 150Hz hervor- auf der Landebahn, insbesondere beim Abflug beruft, nutzt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Verfahren zur Messung der Entfernung eines Flugzeuges von einem Bezugspunkt auf einer Landebahn, mit zwei Antennen mit beliebigen Strahlungsdiagrammen, die einerseits direkt und gleiehphasig mit einem Bezugssignal, das aus einer Trägerwelle mit zwei verschiedenen Niederfrequenzen mit demselben Modulationsgrad, die von einem gemeinsamen Sender geliefert werden, besteht, und andererseits über ein Dämpfungsglied gegenpluisig mit den untereinander um 180' phasenverschobenen Seitenbändern dieses Bczugssignals gespeist werden, wobei längs der Achse der Landebahn und mindestens über ihre gesamte Länge eine DilTerenz zwischen den Modulationsgraden der beiden Niederfrequenzen entsteht, deren jeweiliger Wert einem bestimmten Punk! der Landebahn entspricht, dadurch g e k e η η ζ e i c h net, daß das Verhältnis des Abstandes der Antennen von der Achse der Landebahn zur Länge der Landebahn sowie das Verhältnis des Modulationspegels der gedämpften Seitenbänder zum Modulationspegel des Bezugssigtiaih so festgelegt werden, daß die Differenz der Modulationsgrade an einem Punkt der Achse der landebahn gleich Null ist und an wenigstens einem anderen Punkt der Achse der Landebahn einen maximalen Wert erreicht.
2. Entfernungsmeßgerät zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1. gekennzeichnet durch einen (ileitpfad-Sender, der an einem ersten Ausgang das Bezugssignal und an einem zweiten Ausgang die Seitenbänder liefert, ferner durch zwei horizontale Dipole, die mit ihren Achsen um eine Halbwelle der Trägerwelle voneinander entfernt und parallel zur Achse der Landebahn in Höhe des theoretischen Aufsetzpunktes des Flugzeuges angeordnet sind, weiterhin durch ein Dämpfungsglied und eine Antennenbrücke, durch welche die Dipole in Phase mit dem ersten Ausgang und über das Dämpfungsglied in Gegenphase mit dem zweiten Ausgang verbunden sind, wobei der Dämpfungskoeffizient des Dämpfungsgliedes gleich dem Verhältnis der Landebahnlängc von dem theoretischen Aufsetzpunkt aus gerechnet zur Entfernung der Dipole von der Achse der Landebahn ist.