DE2035202C3 - Hyperbel-Navigationssystem mit einer Relaisstation - Google Patents
Hyperbel-Navigationssystem mit einer RelaisstationInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein hyperbolisches gleichphasiges Positionslinien-Navigationssystem mit
wenigstens drei Sendestationen an bekannten ortsfesten Stellen, deren jede nacheinander ein Signal vorbestimmter
Frequenz in einer vorbestimmten Zeitfolge sendet, mit einer beweglichen Station, deren Position bestimmt
werden soll und die einen ersten Empfänger zur Aufnahme der von den Sendestationen übermittelten
Signale besitzt, und mit einer ortsfesten Relaisstation, die einen Empfänger zur Aufnahme der von der
Sendestation übermittelten Signale und einen Sender zur Übermittlung eines Signals an die bewegliche
Station aufweist, wobei die bewegliche Staiion ferner einen zweiten Empfänger zur Aufnahme des Signals
besitzt, das durch die Relaisstation übermittelt wird.
Es ist ein hyperbolisches gleichphasiges Navigationssystem mit Positionslinien bekannt, das als Omega-Navigationssystem
bezeichnet wird. Der Aufbau und die Arbeitsweise eines solchen Omega-Navigationssystemes
sind in einem Aufsatz von E. R. Swanson und M. L T i b b a 1 s mit dem Titel »The Omega Navigation
System« in Journal of the Institute of Navigation, Band 12, Nr. 1, Frühjahr 1965, beginnend mit Seite 24,
und ferner in einem Aufsatz von M. T. T i b b a 1 s mit dem Titel »Omega Applications to On-Station Positioning«
in Journal of the Institute of Navigation, Band 13, Nr. 2, Sommer 1966, beginnend auf Seite 134, beschrieben.
In vollständigem Zustand enthält das Omega-Navigationssystem acht Sendestationen, die über die Welt
verteilt angeordnet sind, wobei jede dieser Stationen sehr genau phasengesteuerte, sehr niederfrequente
Signale mit den Frequenzen 10,2 kHz, 11,3 kHz und 13,6 kHz in einem vorbestimmten Signalfonnat sendet,
das sich selbst alle zehn Sekunden wiederholt. Die spezielle Sendestation, die zu einem gegebenen
Zeitpunkt sendet, wird durch die Übertragungslänge der jeweiligen Frequenz und die Übertragungsfolge, die von
der jeweiligen Station gesendet wird, identifiziert.
Eine bewegliche Station, die üblicherweise an Bord eines Schiffes angeordnet ist, weist einen Empfänger
auf, der auf eine der oben erwähnten Frequenzen abgestimmt ist, wobei das 10,2 kHz Signal das
heutzutage am häufigsten verwendete ist, welches die Signale aufnimmt, die von den Sendestationen gesendet
werden, und welches eine Einrichtung zur Anzeige der Phasenlagen der Signale beim Empfang aufweist.
Üblicherweise arbeitet die bewegliche Station nur in bezug auf die drei ausgewählten Sendestationen. Die
bewegliche Station nimmt Signale auf, die von der ersten, ausgewählten Sendestation gesendet werden,
zeigt die Phasenlage der so aufgenommenen Signale an und speichert diese Information. Die bewegliche Station
nimmt dann die Signale auf, die von der zweiten ausgewählten Sendestation gesendet werden, zeigt die
Phasenlage dieses Signales an und vergleicht die
Phasenlage mit der Phasenlage, die vorher von der ersten Sendestation angezeigt wurde. Vergleicht man
diese Phaseniagen, so ergibt sich die Lage der beweglichen Station längs einer ersten hyperbolischen
Positionslinie gleicher Phasenlage in an sich bekannter Weise. In ähnlicher Weise nimmt dann die bewegliche
Station Signale auf, die von der dritten ausgewählten Sendestation gesendet werden, zeigt die Phasenlage
dieser Signale an und vergleicht die Phasenlage mit der einer der beiden anderen Sendestationen, die vorher
aufgenommen und angezeigt wurden, wodurch eine Positionslinie in bezug auf die dritte Station und die
andere der ausgewählten Sendestationen erhalten wird. Der Schnittpunkt dieser beiden hyperbolischen Positionslinien
ergibt dann die genaue Lage der beweglichen Station.
Seit der frühesten Verwendung im Jahre 1957 war ein wesentliches Problem bekannt, das bei der Verwendung
eines Omega-Navigationssystems auftritt Dieses Problem ist der sogenannte »Raumwelleneffekt«. Dieser
Raumwelleneffekt wird durch die Änderungen verursacht, die auftreten, wenn sich HF-Signale aus dem
Niederfrequenzbereich, der bei dem Omega-System verwendet wird, durch die Erdatmosphäre ausbreiten.
Es ist bekannt, daß die charakteristischen Eigenschaften der Ausbreitung sehr niederfrequenter Signale sich im
Laufe des Tages ändern, und daß diese tageszeitliche Änderung selbst sich im Laufe des Jahres ändert
Aufgrund dieser Änderung nimmt eine feste Aufnahmestation Signale sich ändernder Phasenlage von einer
ortsfesten Sendestation auf, die von der Aufnahmestation weit entfernt liegt Somit ist es erforderlich, bei dem
Omega-Navigationssystem, bei dem die Lageinformation eine Funktion der Phasenlage eines an einer Stelle
aufgenommenen Signals ist. Mittel zu schaffen, um diese bekannte Ausbreiteffekte zu kompensieren, wenn das
System nicht so ungenau werden soll, das es nutzlos ist.
Es sind zwei Anordnungen bekannt, um diesen Raumwelleneffekt auszuschalten. Nach dem vorerwähnten
Aufsatz »The Omega Navigation System« wird der Raumwelleneffekt für jeden Punkt auf der Erde
für jeden Tag des ganzen Jahres und für sich ändernde Zeiten über den Tag berechnet. Dann kann eine
Ortungsstelle auf einem Schiff, die die Omega-Signale aufnimmt, auf diese Berechnungen abstellen und die -r>
notwendigen Korrekturen gegenüber den empfangenen Signalen zur Bestimmung seiner exakten Lage durchführen.
Der Nachteil einer derartigen Anordnung liegt auf der Hand. Einmal sind die Korrekturen nicht besser als r>o
die Berechnungen, die in sie eingeführt werden und es sind eine Reihe von Schätzwerten und Kompromissen
erforderlich, um solche Tabellen für so viele Vtränderliche, wie dies in bezug auf Zeit und Ort der Fall ist, zu
erstellen. Zum anderen ist an der Ortungsstelle ein Handbetrieb erforderlich, und dies hebt viele Vorteile
eines Funknavigationssystems auf.
Bei einer anderen bekannten Anordnung zur Kompensierung der Raumwelleneinflüsse ist eine
lokale, ortsfeste Relaisstation in der Nähe der in beweglichen Station vorgesehen, die die von den
Sendestationen übertragenen Signale aufnimmt, die Phasenlage der Signale mit ihrer korrekten Phasenlage
vergleicht und dann eine Korrektur überträgt, die allen beweglichen Stationen in der Nähe der Relaisstation , ,
anzeigt; diese Korrekturen müssen zum Kompensieren des Raumwelleneffektes vorgenommen werden. Diese
Art eines Korrektursystems basiert auf der an sich richtigen Annahme, daß der Raumwelleneffekt zwischen
den Sendestationen und der Relaisstation etwa gleich dem Raumwelleneffekt zwischen den Sendestationen
und den beweglichen Stationen ist
Die Schwierigkeit bei dieser Art von Kompensationsanordnung
besteht darin, daß eine weitere Einheit einer anderen Art von beweglicher Station zur Aufnahme der
Kompensationsinformation erforderlich Ist, und es ist wiederum ein Handbetrieb an der Navigationsstelle
erforderlich, um die notwendigen Korrekturen vorzunehmen.
Ferner wird zum Stande der Technik auf GB-PS 10 92 585 und IEEE-Transactions on Aerospace and
Electronic Systems hingewiesen.
Aufgabe der Erfindung ist Navigationssysteme der letztgenannten Art so zu verbessern, daß nicht bekannt
sein muß, wie die genauen Omegaablesungen an der Stelle der Relaisstation beschaffen sein sollen.
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Sender der Relaisstation ein Signal übermittelt, das die
Phasenlage der Signale anzeigt, die an der Relaisstation
empfangen werden, daß die bewegliche Station drei Phasenvergleichseinrichtungen besitzt, deren jede einer
den drei Sendestationen entsprechend zur Bestimmung der Phasenlage der von dem ersten Empfänger
aufgenommenen Signale relativ zur Phasenlage der von dem zweiten Empfänger aufgenommenen Signale dient,
und daß die bewegliche Station eine erste Meßvorrichtung zum Vergleich der Phasenlage der ersten und
zweiten Phasenvergleichseinrichtung aufweist, wodurch eine erste gleichphasige Positionslinie in bezug auf die
erste und zweite Sendestation erhalten wird, sowie eine zweite Meßvorrichtung zum Vergleich der Phasenlagen
der zweiten und dritten Phasenvergleichseinrichtung aufweist, wodurch eine zweite gleichphasige Positionslinie
in bezug auf die zweite und dritte Sendestation erhalten wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
Mit vorliegender Erfindung ist es somit zu keinem Zeitpunkt notwendig, zu wissen, wie der Raumwelleneffekt
ausgesehen hat, oder aber zu wissen, wie die echten oder genauen Omega-Ablesungen an der Relaisstation
hätten gewesen sein sollen. Die Relaisstation sendet dauernd ein Signal, das die Phasenlage der Signale
angibt, wie sie durch die Relaisstation aus den Sendestationen empfangen werden. Die Relaisstation
hat keine Möglichkeit zu erkennen, ob ein Raumwelleneffekt in diesen Signalen vorhanden ist oder nicht.
Wenn an der beweglichen Station bei der Durchführung von Phasenvergleichen ein Raumwelleneffekt vorhanden
ist, wird er dann kompensiert.
Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen
erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein Blockschema einer Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 2 ein Blockschema einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 3 ein Blockschema der Relaisstation, die in den F i g. 1 und 2 verwendet wird,
F i g. 4 ein Blockschema einer Ausführungsform der
beweglichen Station, die mit der Erfindung verwendet wird,
Fig.5 ein Blockschema einer zweiten Ausführungsform
der beweglichen Station, wie sie im Falle der Erfindung verwendet wird, und
Fig.6 eine Einzelheit eines Teiles der beweglichen
Station nach F i g. 5.
In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines hyperbolischen
Navigationssystems mit Positionslinien gleicher Phase gemäß vorliegender Erfindung dargestellt. Das System
verwendet drei Sendestationen 10, 12 und 14. die als
Stationen A, B und C bezeichnet sind und die Sendestationen an ortsfesten Stellen im Omega-Navigationssystem
sind. Jede dieser Stationen sendet sehr niederfrequente Signale vorbestimmter Frequenzen
und genau gesteuerter Phasenlage in einer vorbestimmten Zeitfolge, die sich selbst alle zehn Sekunden
wiederholt.
Nach vorliegender Erfindung ist eine Relaisstation 16 an einer ortsfesten Stelle vorgesehen, die in der Nähe
einer beweglichen Station 18 liegt, deren Lage bestimmt werden soll. Vorzugsweise ist die Relaisstation 16
innerhalb von 160 km der Lage der beweglichen Station
18 angeordnet, die in typischer Weise 4800 bis 9600 km von wenigstens zwei der Sendestationen 10, 12 und 14
entfernt sein kann.
Die Relaisstation 16 weist einen Empfänger zur Aufnahme aller Signale auf, die von den Sendestationen
10, 12 und 14 gesendet werden. Wie weiter unten in Verbindung mit den weiteren Figuren im einzelnen
erläutert, besitzt die Relaisstation 16 auch eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Phasenbezugssignals,
dessen Phasenlage gleich der Phasenlage der Signale ist, die an der Relaisstation 16 aufgenommen werden, sowie
eine Vorrichtung zur Übertragung dieses Phasenbezugssignals zur beweglichen Station 18. Vorzugsweise
wird das Phasenbezugssignal in beliebiger Weise auf eine Trägerfrequenz höherer Frequenz moduliert als die
Signale, die durch die Sendestationen 10, 12 und 14 gesendet werden. Es hat sich als einwandfrei herausgestellt,
das Phasenbezugssignal durch Einseitenbandmodulation auf eine Trägerfrequenz von 1750 kHz zu
modulieren.
Die bewegliche Station 18 wird beispielsweise an Bord eines Schiffes aufgestellt, dessen Lage bestimmt
werden soll. Diese bewegliche Station 18 weist eine Antenne 20 auf, die die Signale aufnimmt, welche von
den Sendestationen 10, 12 und 14 und von der Relaisstation 16 ausgestrahlt werden und ist mit zwei
Empfängern 22 und 24 verbunden. Der Empfänger 22 ist auf die Trägerfrequenz des Übertragers der Relaisstation
16 abgestimmt und weist eine entsprechende Demodulationseinrichtung zur Rückgewinnung des
Phasenbezugssignals auf, das auf den Träger des Übertragers der Relaisstation 16 moduliert war. Der
Ausgang des Empfängers 22 ist nun das Phasenbezugssignal, dessen Phasenlage um einen Wert verschoben
wird, der eine Funktion des Abstandes zwischen der Relaisstation 16 und der beweglichen Station 18 ist.
Der Empfänger 24, der auch den Ausgang der Antenne 20 aufnimmt, ist direkt auf die gewählte
Frequenz, die durch die Sendestationen 10, 12 und 14 abgestrahlt wird, abgestimmt. Bei der bevorzugten
Ausführungsform ist der Empfänger 24 so abgestimmt, daß er die 10,2 kHz-Signale aufnimmt, weiche von den
Übertragungsstationen 10, 12 und 14 ausgestrahlt werden. Der Empfänger 24 enthält auch eine Vorrichtung
zur Ableitung eines Ausgangssignals, dessen Phasenlage gleich der Phasenlage der Signale ist die an
der beweglichen Station 18 aufgenommen werden, und dessen Frequenz gleich der Frequenz des Phasenbezugssignals
ist, das an der Relaisstation 16 erzeugt wird, so daß das Ausgangssignal des Empfängers 24 direkt mit
dem Ausgangssignal aus dem Empfänger 22 verglichen werden kann. Die Einrichtung zur Ableitung eines
solchen Ausgangssignals aus dem Empfänger 24 ist im einzelnen in Verbindung mit der Beschreibung der
anderen Figuren erläutert.
Der Ausgang aus jedem der Empfänger 22 und 24 wird dem Eingang eines entsprechenden synchronen
Kommutators 26 und 28 aufgegeben, von denen jedes synchron mit dem aufeinanderfolgenden Format angetrieben
wird, in welchem die Übertragungsstationen 10,
κι 12 und 14 das Signal von 10,2 kHz übertragen. Die
Ausgänge der Empfänger 22 und 24 sind über Abschnitte A der synchronen Kommutatoren 26 und 28
verbunden, wenn die Station 10 sendet, über die Abschnitte Bder synchronen Kommutatoren 26 und 28,
wenn die Station 12 sendet, und über Abschnitte C der synchronen Kommutatoren 26 und 28, wenn die Station
14 sendet.
Drei Phasenmesser 30,32 und 34 sind in der gezeigten
Weise geschaltet; der Phasenmesser 30 ist dabei zwischen den Abschnitt A des synchronen Kommutators
26 und den Abschnitt A des synchronen Kommutators 28 eingeschaltet, der Phasenmesser 32
zwischen den Abschnitt B des synchronen Kommutators 26 und den Abschnitt B des synchronen
2ri Kommutators 28, und der Phasenmesser 30 zwischen
dem Abschnitt C des synchronen Kommutators 26 und den Abschnitt C des synchronen Kommutators 28. Die
Phasenmesser 30, 32 und 34 zeigen somit die relativen Phasenlagen der Signale an, die zu der beweglichen
Station 18 direkt von den Übertragungsstationen 10, 12 und 14 und der Signale, die von den gleichen
Sendestationen über die Relaisstation 16 mit Zwischensendern übertragen werden.
Nach vorliegender Erfindung werden der Einfluß des
Nach vorliegender Erfindung werden der Einfluß des
Γι Abstandes zwischen der Relaisstation 16 und der
beweglichen Station 18 und der Raumwelleneffekt dadurch aufgehoben, daß die Ablesung der Phasenmesser
30 und 32 zur Erzielung einer ersten, hyperbolischen Positionslinie gleicher Phasenlage relativ zu den
■ίο Sendestationen 10 und 12, und die Ablesungen der
Phasenmesser 32 und 34 zur Erzielung einer zweiten, hyperbolischen Positionslinie gleicher Phasenlage relativ
zu den Sendestationen 12 und 14 verglichen wird. Nach der Ausführungsform gemäß vorliegender Erfin-ι
dung, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist, werden diese Vergleiche durch zwei Differentialauflöser 36 und 38
vorgenommen. Der Differentialauflöser 36 nimmt Welleneingänge aus den Phasenmessern 30 und 32 auf
und treibt elektrisch einen Phasenmesser 40 an, der die
vi Differenz in den Ablesungen der Phasenmesser 30 und
32 zeigt Da die Ablesung dieser beiden Phasenmesser 30 und 32 in gleichem Maße auf den Abstand zwischen
der Relaisstation 16 und der beweglichen Station 18 anspricht hebt diese differentielle Ablesung diesen
y< Faktor auf, und die Ablesung des Phasenmessers 40 ist
keine Funktion des Abstandes zwischen der Relaisstation 16 und der beweglichen Station 18. Nimmt man an,
daß der Raumwelleneffekt zwischen einer gegebenen Sendestation und der Relaisstation 16 der gleiche ist wie
η" zwischen der gleichen Sendestation und der beweglichen
Station 18, ist der Raumwelleneffekt auf die beiden Phasenmesser 30,32 gleich groß, und der Phasenmesser
40, der die differentielle Ablesung anzeigt hebt diesen Faktor wiederum auf und ergibt eine Ablesung, die
< durch den Raumwelleneffekt nicht beeinflußt wird Somit ergibt der Phasenmesser 40 eine Ablesung, die
eine hyperbolische Positionslinie gleicher Phase zwischen den Sendestationen 10 und 12 festlegt
In ähnlicher Weise ergibt der Phasenmesser 42, der
die differentielle Ablesung zwischen den Phasenmessern 32 und 34 ergibt, eine Ablesung, aus der eine
hyperbolische Positionslinie gleicher Phase zwischen den Sendestationen 12 und 14 abgeleitet werden kann,
und die keine Funktion des Abstandes zwischen der Relaisstation 16 und der beweglichen Station 18 oder
eine Funktion des Raumwelleneffektes zu diesem Zeitpunkt ist.
An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, daß zwar die Ablesungen der Differentialphasenmesser 40 und 42
unabhängig von dem Abstand zwischen der Relaisstalion 16 und der beweglichen Station 18 sind, daß sie aber
nicht unabhängig von der Lage der Relaisstation 16 sind. Während die Ablesungen direkt zur Erzielung einer
relativen Lageinfcrmation verwendet werden können, falls es erwünscht ist, die normalen Omega-Überlappungskurven
zur Erzielung einer absoluten Lage zu verwenden, ist es erforderlich, eine entsprechende
Kompensation für die Lage der Relaisstation 16 vorzunehmen. Man hat festgestellt, daß der einfachste
Weg hierfür der ist, eine Kompensation auf empirischem Wege vorzunehmen. Dies geschieht dadurch, daß
eine geeignete Einstellung in einem der Phasenmesser in der beweglichen Station 18 oder in der Phasenlage des
Phasenbezugssignals, wie es von dem Übertrager in der Relaisstation 16 zu einem Zeitpunkt ausgestrahlt wird,
zu dem die bewegliche Station eine bekannte Lage einnimmt, z. B. wenn das Schiff, das die bewegliche
Station aufnimmt, in einem bekannten Hafen liegt, so daß die Phasenmesser 40 und 42 eine exakte Ablesung
des Ausganges für diesen Hafenort ergeben. Somit sind alle Ablesungen hiernach absolute Ablesungen unabhängig
von dem Ort der Relaisstation 16, von dem Abstand zwischen der Relaisstation 16 und der
beweglichen Station, und von dem Raumwelleneffekt zwischen den Sendestationen 10, 12 und 14 und der
beweglichen Station 18.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform gemäß vorliegender Erfindung. Bei
dieser Ausführungsform wird ein Differentialauflöser 44 als veränderlicher Phasenschieber verwendet, um den
Phasenmesser 40 nit der differentiellen Ablesung zwischen den Phasenmessern 30 und 32 zu speisen. Der
Phasenmesser 40 und der Differentialauflöser 44 sind in der gezeigten Weise geschaltet, wobei der Differentialauflöser
44 einen Welleneingang aus dem Phasenmesser 32 aufnimmt. Der Phasenmesser 40 ergibt somit eine
Ablesung, die gleich der Differenz der Ablesungen der Phasenmesser 30 und 32 ist, und es wird somit eine
hyperbolische Positionslinie gleicher Phasenlage in bezug auf die Sendestationen 10 und 12 erhalten. Der
Phasenmesser 42 und der Differentialauflöser 46 sind in ähnlicher Weise zwischen die Phasenmesser 32 und 34
eingeschaltet, damit eine hyperbolische Positionslinie gleicher Phasenlage zwischen den Sendestationen 12
und 14 erhalten wird.
F i g. 3 zeigt ein Blockschaltbild der Relaisstation 16
nach den Fi g. 1 und 2. Die Station enthält eine Antenne
48 zur Aufnahme der Signale, die von den Sendestationen 10, 12 und 14 ausgestrahlt werden, und einen
Empfänger 50, der auf die ausgewählte Frequenz abgestimmt ist, die von den Sendestationen 10, 12 und
14 ausgestrahlt wird. Beispielsweise ist in der bevorzugten Ausführungsform der Empfänger 50 so eingestellt,
daß er die 10,2-kHz-Signale, die von den Übertragungsstationen 10,12 und 14 ausgestrahlt werden, empfängt.
Die Relaisstation 16 weist auch einen lokalen Oszillator 52 auf, der ein Signal erzeugt, das dem vom Empfänger
50 aufgenommenen Signal überlagert wird, damit ein Phasenbezugssignal erzeugt wird, dessen Phasenlage
eine Funktion der Phasenlage der Signale ist, die von den Sendestationen 10, 12 und 14 an der beweglichen
Station 16 empfangen werden. Bei der bevorzugten Ausführungsform gemäß vorliegender Erfindung hat die
Frequenz des lokalen Oszillators 52 den Wert 10,5 kHz, die, wenn sie mit den aus den Sendestationen 10,12 und
14 aufgenommenen Signalen überlagert wird, ein Phasenbezugssignal mit einer Frequenz von 300 Hz
ergibt und eine Phasenlage besitzt, die eine Funktion der Phasenlage der Signale ist, welche an der beweglichen
Station 16 aufgenommen werden.
Die Phasenlage des lokalen Oszillators 52 wird durch
eine herkömmliche Phasenmitziehschaltung 54 gesteuert, die die Phase des lokalen Oszillators 52 mit der
Phase einer der Sendestationen 10,12 und 14 verriegelt. Beispielsweise kann der lokale Oszillator 52 mit dem
Signal phasenverriegelt sein, das von der Übertragungsstation 14 ausgesendet wird
Fig.4 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren
Ausführungsform des beweglichen Empfängers 18; sie gibt ferner an, wie die direkt aus den Sendestationen 10,
12 und 14 empfangenen Signale in Signale umgewandelt werden, die direkt mit den aus der Relaisstation 16
empfangenen Signalen verglichen werden können. Die bewegliche Station 18 nach Fig.4 unterscheidet sich
von der nach F i g. 1 insofern, als die Empfänger 22 und 24 jeweils mit ihren eigenen Antennen 62 und 60
versehen sind. F i g. 4 zeigt auch einen lokalen Oszillator 64, dessen Ausgang dem 10,2-kHz-Signal, das aus dem
Empfänger 24 aufgenommen wird, überlagert ist. Die Frequenz des lokalen Oszillators 64 wird so gewählt,
daß das Überlagerungssignal in der Frequenz gleich dem Phasenbezugssignal der Relaisstation 16 nach
Fig. 3 ist. Bei der bevorzugten Ausführungsform beträgt die Frequenz dieses lokalen Oszillators 64
wiederum 10,5 kHz, nämlich die gleiche Frequenz wie die Frequenz des lokalen Oszillators 52 der Relaisstation
16, und es ist eine herkömmliche Phasenmitziehschaltung 66 vorgesehen, um die Phase des lokalen
Oszillators 64 mit der Phase der Sendestation zu verriegeln, mit der auch der lokale Oszillator 52 der
Relaisstation 16 verriegelt ist. Wenn der lokale Oszillator 52 mit der Sendestation 14 phasenverriegelt
ist, ist auch der lokale Oszillator 64 der beweglichen Station 18 mit der Sendestation 14 phasenverriegelt.
Das Ausgangssignal des Empfängers 24 ist somit nunmehr ein Signal, dessen Frequenz und Phasenlage
direkt mit dem Ausgangssignal aus dem Empfänger 22 verglichen werden kann, das das Phasenbezugssignal
aus der Relaisstation 16 aufnimmt und demoduliert. Die Ausgangssignale der Empfänger 22 und 24 werden dann
ι über synchrone Kommutatoren 26 und 28 Phasenmessern
30 und 32 aufgegeben, die über einen Differentialauslöser 36 eine Differentialphasenablesung zum
Phasenmesser 40 ergeben, damit eine erste hyperbolische Positionslinie gleicher Phasenlage in bezug auf die
ι Sendestationen 10 und 12 in der im einzelnen in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Weise erhalten
wird. Auf ähnlichem Wege (Fig.4 nicht gezeigt)
werden die anderen Ausgänge aus den synchronen Kommutatoren 26 und 28 anderen Phasenmessern
ι aufgegeben, damit eine zusätzliche hyperbolische
Positionslinie gleicher Phasenlage in bezug auf ein anderes Paar von Sendestationen 10,12 und 14 erhalten
wird.
Fig. 5 zeigt ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform des beweglichen Empfängers 18, die
ganz ähnlich der Ausführungsform nach F i g. 4 ist, mit der Ausnahme, daß die Phasenmesser 30 und 32 und der
Differentialauflöser 36 durch elektronische Schaltungen ersetzt sind, die die gleichen Funktionen durchführen,
die von den Phasenmessern und dem Differentialauflöser durchgeführt wurden. Wie in F i g. 5 gezeigt, ist ein
Paar von abgeglichenen Mischeinrichtungen 70 und 72 zwischen die synchronen Kommutatoren 26 und 28
geschaltet. Diese abgeglichenen Mischeinrichtungen dienen als Phasensummiereinrichtungen, die ein Ausgangssignal
besitzen, dessen Frequenz gleich der Summe der Frequenzen der Eingangssignale und dessen
Phasenlage gleich der Summe der Phasenlagen der Eingangssignale ist. Somit hat bei dieser Ausführungsform jede der abgeglichenen Mischeinrichtungen 70 und
72 ein Ausgangssignal von 600 Hz und Phasenlagen gleich der Summe der Phasen der Signale, die direkt von
den Sendestationen 10, 12 und 14 und von der Relaisstation 16 aufgenommen werden. Die Ausgangssignale
aus den abgeglichenen Mischeinrichtungen 70 und 72 werden Phasenspeicherschaltungen 74 und 76
zugeführt, und der Phasenmesser 40 ergibt wiederum eine Differentialablesung zwischen den Phasenspeicherschaltungen
74 und 76, damit die hyperbojische Positionsünie gleicher Phasenlage zwischen den Übertragungsstationen
10 und 12 in der vorstehend in Verbindung mit F i g. 1 beschriebenen Weise erhalten
wird. Bei dieser Ausführungsform können die Phasenspeicherschaltungen 74 und 76 auch andere Ausgänge
aus zusätzlichen Einrichtungen, z. B. Rechnern oder Trägheitsnavigationssystemen aufnehmen, um die Lageinformation
zwischen den zehn Sekunden betragenden Intervallen, zu denen die Sendestationen übertragen
werden, aufnehmen.
Fig.6 zeigt Einzelheiten einer entsprechenden Phasenspeicherschaltung 74, wie sie im Blockschaltbild
in F i g. 5 gezeigt ist Die Phasenspeicherschaltung weist eine Eingangsstelle 82 auf, die das Eingangssignal aus
der abgeglichenen Mischeinrichtung 70 aufnimmt, eine weitere Eingangsstelle 86, die die anderen Eingänge
aufnimmt, z. B. von dem Rechner oder dem Trägheitsnavigationssystem,
und eine Ausgangsstelle 100, die mit dem Phasenmesser 40 nach F i g. 5 verbunden ist.
Das Kernelement der Phasenspeicherschaltung 74 ist der spannungsgesteuerte Oszillator 96, der, wie weiter
unten beschrieben wird, auf einer Phase gehalten wird,
die eine Funktion der Phase des Signals ist, das an die Eingangsstelle 82 gegeben wird, selbst wenn das Signal
von der Eingangsstelle 82 entfernt worden ist.
Der Phasendetektor 80, eine Integratorschaltung, die aus einem Verstärker 88, einem .Widerstand 90 und
einem Kondensator 94 besteht und eine Frequenzteilerschaltung 98 sind in der in Fig.6 gezeigten Weise
zusammengeschaltet. Der Ausgang der Frequenzteilerschaltung 98 ist mit dem Phasendetektor 80 und mit der
Ausgangsstelle 100 verbunden. Der spannungsgesteuerte Oszillator % schwingt frei mit einer Frequenz, die ein
Mehrfaches des 600-Hz-Signals beträgt, welches an die Eingangsstelle 82 gelegt wird, wenn die synchronen
Kommutatoren 26 und 28 die geeigneten Stellungen zur Erregung dieses Teiles der beweglichen Station
einnehmen. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung schwingt der spannungsgesteuerte Oszillator
% frei mit einer Frequenz von 15OkHz, die durch die Frequenzteilerschaltung 98 auf 600 Hz herabgesetzt
wird. Die Phasenlagen des Signals, das der Eingangsstel-Ie 82 zugeführt wird und des Ausgangssignals der
Frequenzteilerschaltung 98 werden im Phasendetektor 80 verglichen, und wenn eine Differenz in der
Phasenlage dieser beiden Signale auftritt, wird ein Ausgangssignal durch den Phasendetektor 80 in die
Integratorschaltung eingespeist, deren Ausgang die Spannung ist, die den spannungsgesteuerten Oszillator
96 steuert. Wenn ein Ausgangssignal vorhanden ist, stellt dieses Ausgangssignal aus der Integratorschaltung
die Phasenlage des spannungsgesteuerten Oszillators % ein, bis die Phasenlage des Ausgangssignals der
Frequenzteilerschaltung 98 die gleiche ist wie die Phasenlage des Signals einer Eingangsstelle 82, wobei
zu diesem Zeitpunkt das Ausgangssignal des Phasendetektors 80 Null ist, und der spannungsgesteuerte
Oszillator 96 schwingt weiter bei dieser Phase und Frequenz, selbst wenn das Eingangssignal von der
Eingangsstelle 82 entfernt ist. Ein Signal geeigneter Phase wird somit an der Ausgangsstelle 100 aufrechterhalten,
bis ein zusätzliches Eingangssignal in die Schaltung vorgesehen wird. Dieses zusätzliche Eingangssignal
kann entweder durch synchrone Kommutatoren 26 und 28 bei ihrem nächsten Zyklus oder über die
andere Eingangsstelle 86, die auch mit der Integratorschaltung über den Widerstand 92 verbunden ist,
vorgesehen werden, um eine gewünschte auf den letzten Stand gebrachte Lageinformation während des zehn
Sekunden dauernden Omega-Übertragungszyklus zu erhalten.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Hyperbolisches gleichphasiges Positionslinien-Navigationssystem
mit wenigstens drei Sendestationen an bekannten ortsfesten Stellen, deren jede
nacheinander ein Signal vorbestimmter Frequenz in einer vorbestimmten Zeitfolge sendet, mit einer
beweglichen Station, deren Position bestimmt werden soll und die einen ersten Empfänger zur
Aufnahme der von den Sendestationen Übermittelten Signale besitzt, und mit einer ortsfesten
Relaisstation, die einen Empfänger zur Aufnahme der von der Sendestation übermittelten Signale und
einen Sender zur Übermittlung eines Signals an die bewegliche Station aufweist, wobei die bewegliche
Station ferner einen zweiten Empfänger zur Aufnahme des Signals besitzt, das durch die
Relaisstation übermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (56) der Relaisstation (16) ein Signal übermittelt, das die
Phasenlage der Signale anzeigt, die an der Relaisstation empfangen werden, daß die bewegliche
Station (18) drei Phasenvergleichseinrichtungen (30, 32, 34) besitzt, deren jede einer den drei
Sendestationen entsprechend (10, 12, 14) zur Bestimmung der Phasenlage der von dem ersten
Empfänger (24) aufgenommenen Signale relativ zur Phasenlage der von dem zweiten Empfänger (22)
aufgenommenen Signale dient, und daß die bewegliche Station (18) eine erste Meßvorrichtung (40) zum
Vergleich der Phasenlage der ersten und zweiten Phasenvergleichseinrichtung aufweist, wodurch eine
erste gleichphasrige Positionslinie in bezug auf die erste und zweite Sendestation (10,12) erhalten wird,
sowie eine zweite Meßvorrichtung (42) zum Vergleich der Phasenlagen der zweiten und dritten
Phasenvergleichseinrichtungen aufweist, wodurch eine zweite gleichphasige Positionslinie in bezug auf
die zweite und dritte Sendestation (12, 14) erhalten wird. -to
2. Navigationssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Relaisstation (16) ferner
einen lokalen Oszillator (52) bekannter Frequenz aufweist, die verschieden von der vorbestimmten
Frequenz ist, daß eine Phasenmitzieheinrichtung (54) zum Verriegeln der Phasenlage des lokalen Oszillators
(52) mit der Phasenlage einer vorbestimmten der Sendestationen (10, 12, 14) vorgesehen ist, und
daß eine Mischeinrichtung (70,72) zum Mischen des Ausgangssignals des lokalen Oszillators mit den r>o
Signalen, die von den Sendestationen empfangen werden, vorgesehen ist, die ein erstes heterodynes
Signal erzeugt, dessen Phasenlage gleich der Phasenlage der Signale aus den Sendestationen ist,
welche an der Relaisstation empfangen werden.
3. Navigationssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Empfänger (24) in der
beweglichen Station (18) einen lokalen Oszillator (64) mit einer bekannten Frequenz aufweist, die von
der vorbestimmten Frequenz abweicht und eine hl)
Phasenlage besitzt, die konstant in bezug auf die Phasenlage der Signale ist, welche durch die
vorbestimmte Sendestation (10,12 oder 14) gesendet werden, und daß eine Einrichtung (70, 72) das
Ausgangssignal des lokalen Oszillator (64) mit den '·'> Signalen, die von den Sendestationen (10, 12, 14)
aufgenommen werden, mischt, wodurch ein Überlagcfungssignai
erhalten wird, dessen Phasenlage gleich der Phasenlage der Signale ist, die an der
beweglichen Station (18) empfangen werden.
4. Navigationssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Oberlagerungssignals,
das aus dem ersten Empfänger (24) in der beweglichen Station (18) erhalten wird, gleich
der Frequenz des Oberlagerungssignals ist, das im Empfänger (50) an der Relaisstation (16) erhalten
wird.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US84753769A | 1969-08-01 | 1969-08-01 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2035202A1 DE2035202A1 (de) | 1971-02-11 |
DE2035202B2 DE2035202B2 (de) | 1978-12-07 |
DE2035202C3 true DE2035202C3 (de) | 1979-08-02 |
Family
ID=25300879
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19702035202 Expired DE2035202C3 (de) | 1969-08-01 | 1970-07-16 | Hyperbel-Navigationssystem mit einer Relaisstation |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2035202C3 (de) |
GB (1) | GB1319634A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5805200A (en) | 1982-03-01 | 1998-09-08 | Western Atlas International, Inc. | System for determining position from pseudorandomly modulated radio signals |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4870422A (en) * | 1982-03-01 | 1989-09-26 | Western Atlas International, Inc. | Method and system for determining position from signals from satellites |
DE3909758A1 (de) * | 1989-03-23 | 1990-10-04 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur eigenortung bewegter objekte aufgrund von langwelligen, gegenseitigen phasenstarren signalen |
-
1970
- 1970-07-16 DE DE19702035202 patent/DE2035202C3/de not_active Expired
- 1970-07-31 GB GB3722270A patent/GB1319634A/en not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5805200A (en) | 1982-03-01 | 1998-09-08 | Western Atlas International, Inc. | System for determining position from pseudorandomly modulated radio signals |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1319634A (en) | 1973-06-06 |
DE2035202B2 (de) | 1978-12-07 |
DE2035202A1 (de) | 1971-02-11 |
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