DE1932294A1 - TACAN-Navigationsverfahren - Google Patents

TACAN-Navigationsverfahren

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DE1932294A1
DE1932294A1 DE19691932294 DE1932294A DE1932294A1 DE 1932294 A1 DE1932294 A1 DE 1932294A1 DE 19691932294 DE19691932294 DE 19691932294 DE 1932294 A DE1932294 A DE 1932294A DE 1932294 A1 DE1932294 A1 DE 1932294A1
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tacan navigation
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    • G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
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    • G01S1/08—Systems for determining direction or position line
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    • G01S1/46—Broad-beam systems producing at a receiver a substantially continuous sinusoidal envelope signal of the carrier wave of the beam, the phase angle of which is dependent upon the angle between the direction of the receiver from the beacon and a reference direction from the beacon, e.g. cardioid system
    • G01S1/465—Broad-beam systems producing at a receiver a substantially continuous sinusoidal envelope signal of the carrier wave of the beam, the phase angle of which is dependent upon the angle between the direction of the receiver from the beacon and a reference direction from the beacon, e.g. cardioid system using time-varying interference fields
    • G—PHYSICS
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Description

STANDARD ELEKTRIK LOAiNS AO
Stuttgart-Zuffenhauüv3n
Hellmuth-Hirth-Str. 42
K.D. Eckert - H.J. Röper 5-2
TACAN-Navigationsverfähren
Das bekannte TACAN-Navigationsverfahren ermöglicht die bodenseitige Übertragung und· bordseitige Auswertung von zwei Koordinaten, nämlich Assimut und Entfernung. Zur Überträgung des Wertes des Azimutwinkels wird dabei eine richtungsabhängig, sinusförmig amplitudenmodulierte Pulspaarfolge mit festem Abstand der Einzelimpulse des Pulspaares auf einer Trägerwelle (Bereich 1 GHz) ausgestrahlt. Die Amplitudenmodulation der Pulspaare, gesehen·über eine Vielzahl von Pulspaaren, beinhaltet dabei die Azimut~ information, während aus der Laufzeit eines von einem Plugzeug ausgesendeten Abfrage-Pulspaares und des von der Bodenstation ausgesendeten entsprechenden Antwort-Pulspaares die Entfernung bestimmt wird. Durch den Abstand der Einzelimpulse der Pulspaare wird außerdem noch die Betriebsart (X oder Y-Betrieb, 12 us bzw. 36 us Impulsabstand) gekennzeichnet; durch Codierung einiger Pulspaargruppen werden die zur Azimutbestimmung notwendigen Bezugssignale übertragen.
Es ist jedoch oft erwünscht, außer den. Informationen über : Azimut und Entfernung noch weitere Informationen bereitzustellen, beispielsweise über dem Elevationswinkel, gegebenenfalls auch noch andere Daten, z.B. über den augenblicklichen Luftverkehr in der Nähe des Punkfeuers (Landemöglichkeit, Warteraum), zweckmäßigerweise in binärer Form. Zu diesem Zwecke sollte nach Möglichkeit ein kompatible.© Verfahren angewendet werden, d.h. ein nicht für die Aus-
3o Juni §9
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. - 2 K.D. Eckert - H.J. RÖper 5-2
Wertung der zusätzlichen Informationen eingerichteter, normaler TACAN-Empfänger soll im Zusammenarbeiten mit einem Punkfeuer, das auch die zusätzlichen Informationen ausstrahlt, genau so wie beim Standard-TACAN-System, den Azimut und die Entfernung auswerten können. Eine naheliegende Lösung wäre ein Mehrkanalbetrieb, bei dem die zusätzlichen Informationen in einem anderen Kanal übertragen werden als die Daten des . Standard-TACAN-Systems. Das würde jedoch sowohl auf der * Sendeseite (Boden) als auch auf der Empfangsseite (Bord) einen erhöhten Aufwand bedeuten wegen der doppelten Ausführung der Geräte. Durch Zeitmultiplex ließe sich der Aufwand zwar etwas reduzieren, es würde sich aber auch gleichzeitig damit die auf jede Information entfallende Datenmenge verringern.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß die zur Übertragung der zusätzlichen Parameter vorgesehenen, ein Impulssignal bildenden Impulse hinsichtlich des zeitlichen Abstandes von einem der Einzelimpulse eines Pulspaares streng an diese der Azimutbestimmung dienenden Pulspaare gebunden sine. Sie sind also mit diesen kohärent und deshalb zur Übertragung ) systemeigener Informationen geeignet. Eine Abstandsdecodierung des Impulssignales ist daher nur im Zusammenhang mit den Pulspaaren zur Azimutbestimmung möglich. Jeder zusätzliche Impuls des Impulssignales trägt dabei in irgendeiner Form jeweils eine zusätzliche Information. Die Form der Information kann dabei beispielsweise in den Amplitudenunterschieden (Amplitudenmodulation) eines ersten zusätzlichen Impulses des Impulssignales liegen, gesehen über eine Vielzahl von Impulsgruppen; der unterschiedliche, zeitliche Abstand eines zweiten zusätzlichen Impulses vorn ersten zusätzlichen Impuls des Impulssignales kann z.B. eine binäre w0" oder eine binäre "1" bedeuten.
009885/1004
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Es ist bekannt, beim TACAN-Navigationsverfahren während der sogenannten Totzeit (minimales Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Azimut-Pulspaaren), die 60 us - 10 us beträgt, systemfremde Informationen als Impulstelegramme in Richtung Boden - Bord und umgekehrt zu übertragen (TACAN-DATA-LINK, Electrical Communication, Vol. M, September 1957* Nr. J>).
Die Erfindung bezieht sich also auf ein TACAN-Navigationsverfahren, bei dem zur bordseitigen Azimutbestimmung eine sinusförmig in der Amplitude modulierte Pulspaarfolge auf einer Trägerwelle ausgesendet wird, gegebenenfalls mit zusätzlichen Impulsen zur Entfernungsmessung und/oder Impulstelegrammen zur Übertragung systemfremder Informationen.
Erfindungsgemäß wird zur Übertragung weiterer Informationen im Zusammenhang mit der Pulspaarfolge Jedem der Pulspaare ein weiteres Impulssignal in jeweils gleichem Abstande von diesen Pulspaaren zugeordnet, das von der Bodenstation auf der Trägerwelle der Pulspaare ausgesendet und bordseitig mit Hilfe des TACAN-Empfängers ausgewertet wird.
Die Abstände der Einzelimpulse des Impulssignales untereinander und von den Azimut-Pulspaaren sind prinzipiell ohne besondere Bedeutung, sie müssen nur so gewählt werden, daß alle zusätzlichen Impulse in die Totzeit von maximal 70 us hineinfallen. Auf diese Weise wird auch durch die im Impulssignal enthaltenen Einzelimpulse die beim TACAN-System normalerweise statistische Impulsverteilung nicht gestört; auch bleibt die Störsicherheit wie beim normalen TACAN-System erhalten. Das hat auch zur Folge, daß ein normaler TACAN-Empfänger ohne einen Zusatzdecoder, der eine gemäß
009885/1004 ./.
K.D. Eckert - H.J. Röper 5-2 '
der Erfindung erweiterte Bodenstätion empfängt, wie bisher
die Azimut- und Entfernungsinformation erhält, weil der normale Decoder das zusätzliche Impulssignal unterdrückt. Die heute verwendeten TACAN-Bordgeräte lassen sich in einfacher Weise durch ein dem Video-Gleichrichter nachgeschaltetes Zusatzgerät erweitern, mit dessen Hilfe das zusätzliche Impulssignal mit seinen Einzelimpulsen hinsichtlich der darin enthaltenen Informationen ausgewertet
werden kann.
w
Das hier in seinen Prinzipien geschilderte Verfahren läßt sich sowohl für das normale TACAN-System als auch für ein in älteren Vorschlägen (P 15 91 610.6; P 15 91 611.7; P 16 16 532.5) beschriebenes Anflug-Sektor-Funkfeuer anwenden, bei dem die bordseitige Kenntnis des Elevationswinkels beim Anflug von ganz besonderer Bedeutung ist. Bei diesem Sektor-Funkfeuer (SETAC-A) wird das gleiche Strahlungsfeld zur Azimut- und Entfernungsmessung, wie es das Standard-TACAN-System rundum über 36Ο0 bereitstellt, in einem Sektor ganz bestimmter Breite, beispielsweise - 18°, erzeugt, indem von einem am Ende der Landebahn aufgebauten Antennensystem der Träger (Bereich 1 GHz) und jeweils mindestens je ein . Seitenband (1 GHz + 15 Hz, 1 GHz + 135 Hz) der beim TACAN-System gebräuchlichen Modulationsfrequenzen (15 Hz, 135 Hz) ausgesendet werden.
Unter Anwendung der Mittel der Erfindung kann auch eine weitere Aufgabe in zweckmäßiger Weise gelöst werden, nämlich die Übertragung einer Elevationswinkel-Inforrnation im Zusammenhang mit dem hier kurz beschriebenen Sektor-Punkfeuer gemäß den genannten, älteren Vorschlägen. Diese Lösung stellt einen neuen Weg zur Übertragung der Elevationswinkel-Information gegenüber der in einem der älteren Vorschläge (P 15 91 6II.7) gegebenen Lösung dar, ohne Beeinträchtigung der Grob- und Feinmessung des Azimuts.
009885/1004
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben, das sich auf das in den oben erwähnten älteren Vorschlägen beschriebene Sektor-Punkfeuer bezieht, und anhand von Figuren näher erläutert.
In den Figuren stellen schematisch dar:
Fig. 1 die Landebahn mit dem Azimut- und Elevationsantennensystem A bzw. E;
Fig. 2 die dem Azimut-Antennensystem A zugeordnete Sendeeinrichtungj
•Fig. 5 die dem Elevations-Antennensystem E zugeordnete Empfangs-Sendeeinrichtung;
Fig. 4 die Bord-Empfangseinrichtung;
Fig. 5 die zeitliche Zuordnung der einzelnen Impulse.
In Fig. 1 ist die Landebahn L mit dem Azimut-Antennensystem A, dem Elevations-Antennensystem E, das neben der Landebahn L querab zum vorgesehenen Aufsetzpunkt T für landende Flugzeuge auf der Anflug-Grundlinie B aufgebaut ist, dargestellt. Die drei Einzelantennen des Azimut-Antennensystems A, das an " einem Ende der Landebahn L aufgestellt ist, werden aus der in Fig. 2 schematisch dargestellten Sendeeinrichtung mit Träger- bzw. Seitenbandenergie gespeist, wodurch ein mit der Superposition der beiden Modulationsfrequenzen rotierendes Strahlungsfeld entsteht, wie es in einer älteren Anmeldung (P 15 91 610.6) beschrieben worden ist. Die Sendeeinrlohtung gemäß Fig. 2 mit den Geräteteilen 21 (Signalerzeugung) und 22 (Sender für Träger und Seitenbänder der zwei Modulationsfrequenzen) ist an sich bekannt und gehört nicht zum Schutz- l umfang der Erfindung.
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K.D. Eckert - H.J. Röper 5-2
Der das Elevationssignal darstellende, vom Elevations-Antennensystem E auszusendende (Sender 35* Fig. 3) dritte Impuls (Puls 3* Fig. 5) wird dadurch erzeugt, daß die vom Azimut-Antennensystem A ausgesendeten Pulspaare (Puls 1 und 2, Fig. 5) in einer der Sendeeinrichtung (Sender 35* Modulator 34, Fig. 3) zugeordneten Empfangsstation (Empfangsantenne 30, Empfänger-Deniodulator 31) empfangen und decodiert (Decoder 32) werden; mit Hilfe einer Pilotpulseinrichtung, wie sie von der Präzisions-Entfernungsmessung her bekannt und in Fig. 3 durch den Geräteteil 33 (Verzögerung) angedeutet ist, wird dafür gesorgt, daß der dritte Impuls (Puls 3* Fig. 5) immer um jene genau definierte Zeit Λ t später nach Empfang eines vom Azimut-Antennensystem A ausgesendeten Pulspaares (Puls 1/2, Fig. 5) in der dem Elevations-Antennensystem E bzw. der Sendeeinrichtung (35* 3^) zugeordneten Empfangsstation (30, 31) vom Elevations-Antennensystem E ausgesendet wird. Dabei ist es an sich gleichgültig, ob der auszusendende dritte Impuls vom ersten oder vom zweiten Einzelimpuls eines empfangenen Pulspaares abgeleitet wird; die Verzögerung (33) muß nur entsprechend gewählt werden, um den dritten Impuls an die bestimmte Stelle der Zeitachse zu setzen, an der er auftreten soll. Der Wert für Afc (Abstand Puls 1 zu Puls 3, Fig. 5) kann (bei X-Betrieb) beispielsweise zwischen 20 jjs und 40 us gewählt werden.
Für die Übertragung einer weiteren Information kann ein zusätzlicher, vierter Impuls (Puls 4, Fig. 5) vorgesehen werden, der ebenfalls vom Elevations-Antennensystem E ausgesendet wird. Eine binäre Information kann beispielsweise in einer Abstandscodierung (At^* A^o* Pig· ^) enthalten sein, indem beispielsweise ein Abstand von 15 us (At1) vom dritten Impuls eine binäre "0" und beispielsweise ein Abstand von 20 us (^t2) eine binäre "1" bedeutet. Die Abstände sind nicht von ausschlaggebender Bedeutung, sie müssen nur so
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K.D. Eckert - H.J. Röper 5-2
gewählt werden, daß alle Impulse in die Totzelt von maximal 70 us fallen, die beim TACAN-System eingeführt ist. Dazu sind im Blockschaltbild der Fig. J5 zwei weitere (nicht gezeigte) Verzögerungen vorzusehen.
Die einzelnen Qeräteteile der Fig. 3 sind bekannt, und die Zusammenfassung der Geräteteile zu Anordnungen sowie das Einfügen weiterer Verzögerungen für den vierten Impuls (Puls 4, Fig. 5) zur Erfüllung einer gewünschten Funktion ist bei gestellter Aufgabe dem Fachmann geläufig.
Die Ausstrahlungen der beiden Antennensysteme A und E werden in Bordstationen mittels eines gemeinsamen Empfängers (Fig. 4), der zweckmäßigerweise der serienmäßige TACAN-Empfänger ist, (Antenne 40, Vor- und Zwischenfrequenzstufen, Video-Gleichrichter 41, Decoder für Azimut und Entfernung 44), empfangen; mittels einer dem Video-Gleichrichter nachgeschalteten Zusatzeinrichtung (42, Fig. 4) werden der dritte und vierte Impuls in an sich bekannter Weise decodiert, beispielsweise als Wert für den Elevatlonswinkel ausgewertet (Ausgang 46) und beispielsweise mittels eines geeigneten Instrumentes (43) angezeigt.
Die Zusatzeinrichtung (42) liefert an einem weiteren Ausgang (45) die zusätzlichen Daten in Form von den Zeitabständen ΔΛλ bzw.Atp zugeordneten Binärwerten ("0" oder "1").
2 Bl. Zeichnungen, 5 Fig.
11 Patentansprüche
009805/1004

Claims (1)

  1. X.O. Eckert - H.J. RÖper 5-2 .
    Patentansprüche
    1. TACAN-Navigationsverfahren, bei dem zur bordseitigen Azimutbestimmung eine sinusförmig in der Amplitude modulierte Pulspaarfolge auf einer Trägerwelle ausgesendet wird, gegebenenfalls mit zusätzlichen Impulsen zur Entfernungs- : messung und/oder Impulstelegrammen zur Übertragung systemfremder Informationen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung weiterer Informationen lsi Zusammenhang mit der ™ Pulspaarfolge jedem der Pulspaare ein weiteres Impulssignal in jeweils gleichem Abstande (Ät) von diesen Pulspaaren zugeordnet wird, das von der Bodenstation auf der Trägerwelle der Pulspaare ausgesendet und bordseitlg mit Hilfe des TACAN-Empfangers ausgewertet wird.
    2. TACAN-Navigafcionsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Impulssignal ein Einzelimpuls ist.
    3« TACAN-Navigationsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Information in der Amplitudenmodulation der Einzelimpulse In den aufeinanderfolgenden Pulsgruppen enthalten ist.
    4. TACAN-Navigationsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Information im Abstand des Einzelimpulses (Puls 3, Fig. 5) von einem der Einzelimpulse der Pulspaare (Puls 1/2) enthalten ist,
    5. TACAN-Navigationsverfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Information den Elevationswinkel beinhaltet.
    Ktz/Gr ' ' '
    23. Juni 1969 009885/1004 ·/.
    K.D. Eckert - H.J. Röper 5-2 '
    β. TACAN-Navigationsverfahren nach Anspruch I9 dadurch gekennzeichnet., daß das Impulssignal eine Impulsfolge ist.
    7· TACAN-Navigationsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Information in der Amplitudenmodulation der Impulsfolg© enthalten ist.
    8. TACAN-Navigationsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Information im -zeitlichen Abstand der Einzelimpulse der Impulsfolge enthalten ist.
    9· TACAN-Navigationsverfahren nach Anspruch 5# 7 oder 8, im Zusammenhang mit einem Sektor-Funkfeuer, -bei dem das dem TACAN-System äquivalente Strahlungsfeld in einem Sektor mittels eines an einem Ende der Landebahn aufgebauten Antennen systems erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß «äaa weitere Tr.··· npnignal von.einem Antennensystem (Elevations-Antenneu*-·,, . /a E, Fig. 1) ausgestrahlt (Sende einrichtung 34, 35; Fig. 3) wird, das neben der Landebahn (L, Fig. 1) und etwa querab zum für landende Flugzeuge vorgesehenen Aufsetzpunkt (T, Fig. 1) auf dieser aufgebaut ist.
    10. TACAN-Navigationsverfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet,, daß die Einzelimpulse des Impulssignales dadurch erzeugt werden, daß die vom .Azimut-Antennensystem (A, Fig. 1) ausgesendeten Pulspaare (Puls 1 und 2, Fig. 5) in einer der Sendeeinrichtung (Modulator 34, Sender 35J Fig. 3) des Elevations-Antennensystems (E, Fig. 1) in an sieh bekannter Weise zugeordneten Empfangseinriehtung (Antenne 30, Empfänger-Demodulator 31ί Fig„ 3) empfangen und decodiert (Decoder 32) werden, und daß die derart erhaltenen Einzelimpulse nach entsprechender Verzögerung (33) dem Modulator (34) des Senders (35) zugeführt werden.
    009885/1004
    K.D. Eckert - H.J. Röper 5-2 **
    11. TACANwNavigationsvsrfehren aas!;· Änspriieh 10, dadurch gekennzeiebnet., daß dl© Ven^g^jrang mit Hilfe einer von der Präsisicnsenti'erTiUUgsssssarig 3sc»jf si sich bekannten Pilotpulseinriohtung g
    009885/100«
    It® .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3010036A1 (de) * 1980-03-15 1981-10-01 Köster Technik GmbH & Co, 2875 Ganderkesee Buerstenhalter fuer elektrische maschinen
DE3027823A1 (de) * 1980-07-23 1982-02-11 Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart Zweiwegentfernungsmesssystem

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DE3027823A1 (de) * 1980-07-23 1982-02-11 Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart Zweiwegentfernungsmesssystem

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