DE2122384A1

DE2122384A1 - Elektrisches System zur Standortsbestimmung und Identifizierung einer Anzahl ortsveränderlicher Sender von einer entfernten Stelle aus

Info

Publication number: DE2122384A1
Application number: DE19712122384
Authority: DE
Inventors: Burton C Huntington N.Y. Grossman (V.St.A.)
Original assignee: Hazeltine Corp
Current assignee: BAE Systems Aerospace Inc
Priority date: 1970-05-06
Filing date: 1971-05-06
Publication date: 1971-11-25
Also published as: FR2088386A1; NL7106257A; US3714573A; GB1333849A; DE2122384B2; DE2122384C3; JPS5359305A; FR2088386B1; CA950092A; JPS5512549B1

Description

Patentanwälte DipL-Ing. V/. Scherrmann Dr.-Ing. R. Rüger

73 Esslingen (Neckar), Fabrikstraße 9, Postfach 348

r. μ-.,· in Ti Tolcfon

J. lldl XJ /X Otutl'jJft (0Λ11) Ϊ5Α03'/

ΡΛ 12 rüza 35μr/

Tolfjgrammo Patentschutz EsslingonnecJcar

Kazeltine Corporation, 59-25 Little Keck Parkway, Little Neck, Hew York 11362, U.S.A.

Elektrisches System zur Standortsbastimrnung und I dent:: fizierung einer Anzahl ortsveränderlicher Sender von c entfernten Stelle aus.

Die Erfindung betrifft ein elektrisches System zur Star.dorcsbestimraung und Identifizierung einer Anzahl ortsveränderlicher Sender von einer entfernten Stelle aus, unter Bcr.uczu; von von den einzelnen Sendern ausgesandten und von eine;": Empfänger an der entfernten Stelle empfangenen hochfrequente: Signalen.

Systeme dieser Art sind beispielsweise in der US-Patentschrift 3 474 460 beschrieben. 3ei bekannten Anlagen zur ■ Überwachung eines Standortes v/erden die einzelnen Einhei-or.., deren Standorte überwacht v/erden sollen, entweder abgefr^o'w v/obei dann die Einheiten innerhalb vorbes timrat er Zeitintervalle antworten, oder es ist eine genaue Zeitgebereinriciveu.v oder eine andere zeitgebende Schaltung bei jeder Einheit vorgenoi-.en, welche die Signalübermittlung von allen Einhui-o.. der Anlage synchronisiert oder sonst koordiniert, soweit cö für die Standortsüberwachung und die Feststellung der

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Identifikation der einzelnen Einheiten erfordert. AuL^ :c3::. werden bei diesen Systemen normalerweise Signale mit verhältnismäßig hoher Impulsspitzenenergie übermittelt, ur.. öl λ er. ordnungsgemäßen Betrieb über eine vorbestimmte Fläche zu rowährleisten.

Ziel der Erfindung ist es deshalb, ein System der -ei;.;, - - -; genannten Art zur Standortsbestimmung und Identifizierung einer Anzahl ortveränderlicher Sender zu schaffen, bc. „0::. die einzelnen ortsveränderlichen Sender ohne Abfragur.g oder Synchronisation mit anderen Sendern automatisch jeweils ein Signal erzeugen, das von dem Empfänger an dor entfernten Stelle empfangen und dazu verwendet werden kar.n, die einzelnen Sender trotz einer auftretenden Mehrwe^:i;.,_tjr~ tragung, wie sie beispielsweise von in einer Stadt stets vorhandenen reflektierenden Objekten hervorgerufen wird, zu identifizieren und den Standort dieser Sender zu ermitteln, wobei durch die von den Sendern übertragenen Signale noch v/eitere Informationen überraittelbar sein sollen.

Zu diesem Zwecke ist das System gemäß der Erfindung dadurch, gekennzeichnet, daß die einzelnen Sender modulierte Brcicbandsignale mit breitem Spektrum und mit eigenen Identifications informationen enthaltenden Modulationskomponencer. asynchron zueinander aussenden und diese Signale unter 3astimmung des jeweiligen Senderstandortes und Feststellung der Senderidentifikation von dem Empfänger decodiert werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Anordnung derart getroffen, daß zumindest einer der Sender eine Signalgenerators tufe aufweist, in der ein Modulation-ignal ;rdt einem dem Sender eigenen Code erzeugt wird, von welchem in einer zugeordneten v/eiteren Stufe ein moduliertes Breitbc.ndsignal mit den decodierbaren, Informationen enthaltenden Komponenten abgeleitet wird, das in einer Sendestufe asynchron bezüglich der von den anderen Sendarn

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S.i.(;iialo ausgesendet v/ird, und daß der eine Ληζ.-ihl Antennen a:i verschiedenen Standorten aufweisende Dmpfanger cir.c .-^<;;.-.a! koinpressionsstufe enthält, in der aus den empfangenen Signalen für die decodierbaren Komponenten der einzelnen von ce. verschiedenen Sendern kommenden Signale kennzeichnende codierte Signale abgeleitet werden und der eine Synch'ronisationssignalstufe nachgeschaltet ist, die aus der gemessenen Zeitdifferenz zwischen den Empfang eines Sendersignales an zwei <lor Antennen ein für diese Zeitdifferenz kennzeichnendes Zeitgebarsignal erzeugt, das zusannen mit den codierten Signalen in einer nachgeordneten Datenverarbeitungsstufe unter Ermittlung des Standorts des jeweiligen Senders und Bestimmung der übermittelten codierten Information verarbeitet wird.

Weitere vorteilhafte Merkmale und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieien des Gegenstandes der Erfindung. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Standortsüberwachungssystem gemäß der Erfindung, bei dem eine Anzahl von Fahrzeugen rr.iw Sendern ausgerüstet ist, in perspektivischer schematischer Darstellung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Senders des erfindungsgemäßen überwachungssystemes,

Fig. 2A, unterschiedliche Ausführungsformen von einzelnen 2B Schaltungsteilen des Senders nach Fig. 2, jeweils in Blockdarstellung,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Empfangsstation des Überwachungssystems gemäa der Erfindung,

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Fig. 4 ein Blockschaltbild einer möglichen Ausführungnform eines abgestimmten Filters für die Empfangsstation nach Fig. 3 un

Fig. 5 eine schematische grafische Darstellung von V/ellenformen der von einzelnen Einheiten (Stufen) des Senders nach Fig. 2 erzeugten Signalen.

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•In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Anlage 10 zur Standortsüberwachung schematisch und perspektivisch dargestellt. Bei der dargestellten Anlage geht es darum, den Standort und die Identität einer Anzahl von Fahrzeugen einzeln zu überwachen bzw. festzustellen. Jedes der Fahrzeuge ist mit einem Sender 11 ausgerüstet, der, wie im einzelnen noch beschrieben werden wird, im Kurzzeitbetrieb.ein bestimmtes kennzeichnendes moduliertes Breitbandsignal aussendet, das asynchron zu den von den anderen Sendern der Anlage kommenden Signalen ist. Dieses Signal wird in Fig. 1 von Antennen 12, 13, 14 einer Empfangsstation 15 empfangen. Zusätzlich zu den in Fig. 1 aus Gründen eines besseren Empfanges auf Türmen angeordneten Antennen verfügt die Empfangsstation, 'welche jeden Sender 11 identifiziert und den Standort jedes Senders ermittelt, wodurch die Standortbestimmung der Fahrzeuge geschieht, über weitere Schalteinrichtungen, die durch eine am Fuße des Turmes.der Antenne 12 angeordnete Zentrale 30 schematisch veranschaulicht ist. In Fig. 1 sind lediglich zwei mit Sendern ausgerüstete Fahrzeuge dargestellt, doch kann die Anlage natürlich jede beliebige Anzahl von Sendern aufweisen, vorausgesetzt, daß jeder Sender ein eigenes, speziell verschlüsseltes vorbestimmtes Breitbandsignal abgibt, und daß in der Zentrale 30 vorgesehene Teile der Empfangsstation 15 erfindungsgemäß derart ausgebildet sind, daß sie die von einer Anzahl arbeitender Sender, die alle asynchron senden, kommenden Signale verarbeiten kann.

Der Sender nach Fig. 2:

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausfuhrungsform eines Senders 11, wie er bei der Anlage nach Fig. 1 verwendet v/erden kann, während in den Fig. 2a, 2b zwei andere Ausführungsbeispiele von Teilen dieses Senders 11 veranschaulicht nind. Der Sender nach Fig. 2 weist als Codegeneratorschaltung 16 veranschaulichte Mittel zur Erzeugung eines modulierten Signales mit einem vorbestimmten, für den

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speziellen Sender kennzeichnenden Code auf, dessen Code zur Identifizierung des Senders verwendet wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Codegeneratorschaltung periodisch durch einen Auftastgenerator 24 über ein UKD-Verknüpfungsglied 23 wirksam gemacht. Das von dem Generator 24 kommende Signal wird nach der Erzeugung eines vollständigen Modulationssignales durch die Schaltung 16 über den "Sparreingang" des gesteuerten Generators 24 beendet. Der Abstand zwischen den von dem Generator 24 gelieferten 5-lignalen i.:;t vorbestimmt und so groß, daß die Wahrscheinlichkeit, daß
Signale von anderen Sendern der Anlage während überlappender Zeitintervalle empfangen werden, auf ein Minimum reduziert wird. Die Codegeneratorscha^tung des dargestellten Ausführungsbeispieles benötigt zu ihrem Betrieb in bekannter Weise einen Synchronisationsimpuls, der beim Auftreten des von dem Generator 24 kommenden Signales über das UND-Verknüpfungsglied 23 geliefert wird. Da die im einzelnen noch beschriebenen Mittel zur Erzeugung des Trägersignales einen Oszillator 17 benutzen, kann ein solcher Synchronisationsimpuls in einfacher Weise durch Verwendung eines Frequenzteilers 21 in Kombination mit einem Synchronisationsimpulsgenerator 22 abgeleitet werden, so daß sich ein Synchronisationsimpuls geeigneter Frequenz ergibt. Der Synchronisationsimpulsgenerator kann eine bekannte Impulsformschaltung sein, die für die spezielle verwendete Codegeneratorschaltung geeignet ist.

In dem Sender 11 sind in Gestalt der Kombination des
Oszillators 17 und eines Frequenzvervielfachers 18 veranschaulichte Mittel zur Erzeugung eines Trägersignales
vorbestimmter Frequenz vorgesehen. Außerdem enthält der
Sender 11 in Gestalt eines Modulators 19 veranschaulichte, auf das am Ausgang des Vervielfachers 18 auftretende Trägersignal und auf das binär verschlüsselte Modulationssignal, welches von der Codegeneratorschaltung 16 geliefert wird,

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ansprechende Mittel zur Erzeugung eines modulierten Ereitbandsignales zur Übermittlung mittels eines Senders, welcher einen Hochfrequenzverstärker 20 mit zugehöriger Antenne und andere bekannte Senderschaltelemente enthält.

Das von dem Modulator 19 in jedem Sender 11 erzeugte spezielle modulierte Signal und damit auch das von dem Sender 11 übermittelte entsprechende Signal enthalten unterschiedliche kennzeichnende vorbestimmte phasenmodulierte Komponenten, welche beim Empfang durch die Empfangsstation 15 zur Identifizierung der einzelnen Sender 11 decodierbar sind. Da das von jedem Sender 11 übermittelte Signal eigenartig und speziell kennzeichnend ist, ist es unabhängig von den von den anderen Sendern der Anlage empfangenen Signalen decodierbar. Das übermittelte Signal beansprucht lediglich ein kurzes Zeitintervall verglichen mit dem Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgende Aussendungen; es knnn deshalb joder Sender der Anlage asynchron zu allen andern Sendarn senden, ohne daß eine Verschlechterung der Funktion der Anlage eintritt.

Die Übermittlung eines Breitbandsignales mit gespreiztem Spektrum, wie es in dieser Anlage verwendet wird, hat im Gegensatz zu den bekannten Verfahren den Vorteil, daß die dem übermittelten Signal zugeordnete Energie über ein breites Frequenzband und ein ausgedehntes Zeitintervall verteilt ist, so daß ein Sendesignal mit verhältnismäßig geringer Impulshöhe möglich ist, das eine niedrige Energiedichte pro Bandbreitenperiode aufweist und das über einen verhältnismäßig weiten Bereich empfangen werden kann. Um ein solches Signal zu übermitteln, ist die Codegeneratorschaltung derart ausgebildet, daß ein Modulationssignal etwa mit der Wellenform A nach Fig. 5 von ihr erzeugt wird, welches in dem Modulator 19 eine schnelle und scheinbar willkürliche Phasenveränderung des zugeführten Trägersignales hervorruft, mit dem Ergebnis, daß das dem von dem Modulator zur über-

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mittlung an die Empfangsstation 15 erzeugtenmodulierten Signal zugeordnete Encrgiespektrum verteilt wird.

Der bei der Ausführungsform nach Fig. 2 vorgesehene Modulator 19 kann ein Zwei-Phasenmodulatcr sein, in v/elchern Falle d^c !'hase cos modulierten Signales in Abhängigkeit von der vorlaufenden und nachlaufenden PCante jedes Impulses des von der Codegeneratorschaltung 16 gelieferten Kodulationssignales bekanntlich um etwa 180° verschoben wird. Diese Art der Phasenmodulation ist beispielsweise anhand der Wellenform A und B der Fig. 5 veranschaulicht.

Bei einer speziellen Ausführungsform der Anlage sind alle Sender 11 entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 2 ausgebildet, mit dem Unterschied jedoch, daß jeder Sender 11 eine Codegeneratorschaltung 16 aufweist, die aufeinanderfolgend immer ein Modulationssignal mit einer vorbestimmten, speziell kennzeichnenden Impulsfolge zur Identifikation des jeweiligen Senders 11 erzeugt.

In Fig. 2Λ ist eine alternative Ausführungsform eines Senders 11 zur Verwendung in einer Umgebung veranschaulicht, in der eine Mehrwegübertragung keine Schwierigkeit biüisü* Bei dieser Ausführungsform sind ein Codegenerator 16a und ein Zv/eiphasenmodulator I9a vorgesehen, die an die Stelle der gleichbezeichneten Kiemente des Senders nach Fig. II treten können, welche dort in einem gestrichelten Kästchen enthalten sind. Der Codegenerator nach Fig. 2A v/eist drei Elemente 25a, 26a, 27a auf, von denen das Element 25a ein erster Pseudorandum-(pseudowillkürlichcr) Codegenerator) ist, der eine bestimmte, binär verschlüsselte Impulsfolge ■ erzeugt, welche von einer Verzögerungseinheit 26a urn eine Zeitspanne, die langer als die Dauer der Impulsfolge ist, verzögert wird und die für den Sender 11 spezifisch ist. Dadurch wird ein verzögertes Abbild der ersten Impulsfolge

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erzeugt; zusammen enthalten sie clar; ilodulaLions.signal und ijildon :;ie den Eingang des Zwciphasonmoclulatorrs 10a über ein ODER-Verknüpfungsglied 27a. Da die von der Vcrzögcrungseinheit 26a erzeugte Zeitverzögerung für jeden Sender unterschiedlich ist, beginnt die verzögerte oder zweite Impulsfolge jedes Senders 11 um eine vorbestiiruate, für den jeweiliegen Sender 11 spezifische Zeitspanne nach dem Beginn der ersten Impulsfolge. Die Identität oder, die andere von jedem der Sender 11 übermittelte Information wird von der Empfangsstation 15 auf der Grundlage dieses speziellen Zeitabstandes ermittelt. Zum Zwecke der Identifizierung kann deshalb jeder Sender des Systems den gleichen Pseudorandumcodegenerator 25a, jedoch eine unterschiedliche, Verzögerungseinheit 26a aufweisen, durch die eine für den jeweiligen Sender spezifische und kennzeichnende Zeitverzögerung erzeugt wird. Bei anderen Anv/ciidungsfällen bzw. Einsatzgebieten eines solchen Systems kann der kennzeichnende Code zur Wiedergabe einer anderen Information verwendet v/erden. So kann z. B. bei einem Flugäberwachungssystem der Code die Höhe oder die Fluggeschwindigkeit gegenüber dem Erdboden angeben.

Eine alternativ verwendbare Anordnung mit einem Vier-Phasen-modulierten Signal ergibt sich bei Ersatz der Codegeneratorschaltung, 16 und des Modulators 19 der. Ausführungsform nach Fig. 2 durch die entsprechend bezeichneten Einheiten 16b, 19b der Fig. 2b. Die Phase eines Vier-P^asen-modulierten Signales ändert sich in Abhängigkeit von. dor voreilenden und nacheilenden Kante von Impulsen dos Moaulaxionssignalea in Stufen von im wesentlichen 90 . Das i-lodulationsGignal besteht in diesem Falle aus zv/ei Psoudorandumcodes, die den Eingängen des Vier-Phasen-Xodulators 19b zugeführt,werden.

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Die Ausfuhrungsform nach Fig. 2b ist besonders zweckmäßig in einer eine Mehrfachübertragung ergebenden Umgebung; sie weist einen zweifach Pscuäorandumcodegcnerator IGb mit Elementen 25b, 26b, 27b auf. Der Codegenerator 25b erzeugt eine erste vorbestimmte Folge binärer Impulse; sein Ausgang ist an einen der Eingänge des Vier-Phasen-Modulators 19b angeschlossen. Mit dem Eingang eines zweiten Pscudorandumcodcgcncrators 2 7b, der eine zweite voi bestimmte Folge von Binärimpulsen erzeugt, i:jt eine Verzögerungseinheit 26b verbunden, während der Ausgang des Codegenerators 27b an den zweiten Modulatibnseingang des Modulators 19b angeschlossen ist. Die beiden an den zwei" Modulationseingängen des Modulators 19b zugeführten Pseudorandum-binären-Impulsfolgen ergeben zusammen das Modulationssignal. Die Pnseudorandumcodegeneratoren 26b, 27b und die Verzögerungseinheit 26b arbeiten synchron; sie werden praktisch gleichzeitig wirksam gemacht. Demgemäß wird das aus den beiden binären Impulsfolgen bestehende Modulationssignal dem Vier-Phasen-Modulator 19b über'seine beiden getrennten Modulationseingänge zugeführt. Die Pseudorandumcodegeneratoren 25b, 27b können beide die gleiche oder unterschiedliche binär verschlüsselte Impulsfolgen erzeugen. Bei der dargestellten Ausführung-" form werden zv/ei verschiedene Impulsfolgen erzeugt, um damit die Identifikation des Senders 11 durch die Empfangsstation 15 zu erleichtern und den Einfluß einer Mehrwegübertragung auszuschalten. Wie bereits anhand des vorhergehenden Ausführungsbeispieles beschrieben, beginnt die zweite Impulsfolge eine vorbestimmte Zeitspanne nach dem Beginn der ersten Impulsfolge, wobei die Größe dieser Zeitspanne durch die von der Verzögerungseinheit 26b erzeugte Zeitverzögerung gegeben ist. Jeder einzelne Sender 11 weist eine verschiedene vorbestimmte Verzögerungseinheit 26b auf, die eine für den jeweiligen Sender 11 spezifische Verzögerung hervorruft. Abhängig von der Grüße

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dor von der Verzögerungseinheit 26b erzeugten Zeitverzögerung kann die zweite Impulsfolge die erste Impulsfolge überlappen, so daß dem Modulator 19b über seine beiden Modulationseingänge gleichzeitig Impulse zugeführt werden. Die Phase des modulierten Signales, das sich aus den zugeführten Impulsfolgen ergibt, ändert sich dann in Stufen von
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von 90 , wie dies bei Vier-Phasen~Modulatoren bekannt

Un an dem Sender 11 zuzuführender Primärenergie zu sparen, und eine maximale Übertragungskapazität des Systems zu erlangen, werden lediglich dann Signale ausgestrahlt, wenn die Codegeneratorschaltung 16 dem Modulator 19 ein Modulations signal zuführt. Dies könnte durch Verwendung eines Ringmodulators mit Gegentaktmischstufe anstelle der Modulatoren 19, 19a, 19b geschehen. Altex-nativ oder zusätzlich kann, wie in Fig. 2 veranschaulicht, eine Torschaltung verwendet werden. Es wird deshalb ein gesteuerter Auftastgenerator verwendet, der wiederholt ein Steuersignal geeigneter Dauer abgibt und an den zweiten Eingang des UND-Verknüpfungsgliedes 23 sowie an den Sperreingang des Hochfrequenzverstärkers 20 angeschlossen ist. Der Hochfrequenzverstärker 20 ist deshalb lediglich dann betriebsfähig, wenn die Codegeneratorschaltung 16 ebenfalls in Betrieb gesetzt ist und das verschlüsselte Modulationssignal abgibt.

Die Empfangsstation nach Fig. 3:

Die in Fig. 1 dargestellte Empfangsstation v/eist eine Anzahl Empfangsmittel in Gestalt von Antennen 12, 13, 14 mit jeweils eigenem Standort für die von jedem der Sender 11 kommenden Signale auf. Die übrigen Teile der Empfangsstation 15 sind in der Zentrale 30 untergebracht, welche die Schaltungsteile zur Identifikation und zur StandortsbestInnung enthält. In Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer Ausfuhrungsform einer solchen erfindungsgemäßen AnIa^o zur Identifikation und Standortsbestimmung dargestellt.

Da zwei oder mehrere der Antennen 12, 13, 14 mit den zugehörigen Empfängern 35, 36, 37 im Abstand von der Zentrale 30 angeordnet sein können, v/erden die von diesen Lntor.:\-~:: empfangenen Signale der Zentrale 30 über geeignete Kopplungseinheiten, wie Kabel, Richtfunkbrücken oder dgl., eingegeben,

Bei der in Fig. 3 veranschaulichten Ausführungsform v/ois'c die Zentrale 30 Signaikompressionsmittel 31 auf, die aus den von den Antennen empfangenen Signalen codierte Signale ableiten, welche für die decodicrbaren Komponenten der empfangenen Breitbandsignale kennzeichnend sind. Außoröi:;.

P sind in der Zentrale 3O in Gestalt einer Erkennungsschaltuag 32 veranschaulichte Erkennungsmittel· vorgesehen, die aus den codierten Signalen zur Identifikation der einzelnen, den jeweiligen codierten Signalen entsprechenden Sendern geeignete Signale ableiten. Daneben enthält die Zentrale 30 Zeitgebermittel, die in Gestalt einer Zeitgeberschaltung 33 dargestellt sind und die in Abhängigkeit von den codierten Signalen Zeitgebersignale erzeugen, welche für den Zeitunterschied des Empfangs von jedem der Sender bei Paaren der feststehenden Antennen 12, 13, 14 kennzeichnend sind. Schließlich sind in der Zentrale 30 Informationsverarbeitungsmittel angeordnet, die durch eine Datenverarbeitungseinheit 34 veranschaulicht sind und -

^ in Abhängigkeit von den Zeitgebersignalen und den Identifikationssignalen den Standort und die Identität der einzelnen Sender 11 ermitteln. Die Datenverarbeitungseinheit kann auch derart ausgebildet sein, daß sie die Funktionen der Erkennungsschaltung 32 und der Zeitgeberschaltung 33 mit übernehmen, wenn die Anzahl der Bauelemente der Anlage verringert werden soll.

Die Antennen 12, 13, 14 sind an geeigneten Orten innerhalb des Empfangsbereiches aufgestellt; jede verfügt über eine Azimuthal-Rundstrahlantenne zum Empfang der von den Sendern 11 kommenden Signale. Bei einer solchen Antennenanordnunr :...c

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βΑΟ ORIGINAL

. cine erste Antenna an einem erhöhten Standort zentriil innerhalb des interessierenden Gebietes angeordnet, während die anderen Antennen in erhöhten Standorten an der Berandung dec interessierenden Gebietes aufgestellt sind. Die Wahl der speziellen Lage der Antennen geschieht unter Berücksichtigung der auftretenden Einflußgrößen, wie der Sendeleistung, den physikalischen Eigenschaften und der Flächenerstreckung des interessierenden Gebietes (d. h. städtisch oder ländlich), der Topologie, der Antennencharakteristik und der Eigenschaften der Empfänger. Es können jedoch abhängig von den speziellen Antennenstandorten"und den erstrebten Betriebsbedingungen auch andere Arten von Antennen Verwendung finden.¹ Falls z. B. die Antennen physikalisch am Rand der geografischen Begrenzung der Anlage aufgestellt sind, kann es zweckmäßig sein, breitstrahlende Richtantennen zu verwenden.

Wie bereits erwähnt, sind zwischen den Antennen und der Zentrale 30 Kopplungseinheiten vorgesehen. Diese Koppiungseinheiten ergeben eine bekannte Zeitverzögerung, welche durch die Datenverarbeitungseinheit 34 kompensiert werden kann. Eine solche Kompensation kanryäeshalb notwendig sein, weil sonst die in der Zentrale 30 vorgenommenen Messungen die Zeitverzögerung der Kopplungseinheiten enthalten, was ausgeschlossen sein muß, wenn genaue Angaben der Zeitdifferenz des Signalempfangs bei zwei Antennen erhalten v/erden sollen, so daß sich auch eine genaue Standortsangabe des jeweiligen Senders in noch zu beschreibender Weise ergibt. Zur Erleichterung der Datenverarbeitung können zusätzlich feste Verzögerungseinheiten in zwei der Kopplungskanäle oder Verbindungsglieder eingefügt v/erden ,so daß die über einen speziellen Kanal, beispielsweise den der Antenne 12 zugeordneten Kanal, kommenden Signale an der Zentrale 30 immer zuerst empfangen v/erden. In dem Blockschaltbild nach Fig. sind die Empfänger 35, 36, 37, welche übliche Anordnungen von Oszillatoren, Mischatufen und Niederfrequenzverstärkern

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. . ^BAD Original

enthalten, unmittelbar an die Signalkompressionsstufe 31 angekoppelt.

Die Signalkompressionsmit.tel 31 dieser Stufe verfugen über Satze^bgeglichener Filter 38, 39, 40, Ein solcher Filtersatz kann aus einem oder mehreren Filtern bestehen, von denen jeder auf ein bestimmtes phasencodiertes Signal abgestimmt ist. Wenn das übermittelte Signal eine einzige codierte Impulsfolge oder eine codierte Impulsfolge und ein verzögertes Abbild davon, v/ie anhand von Fig. 2abeschrieben, enthält, so können bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ψ drei getrennte abgestimmte Filter 38, 39, 40 verwendet v/erden. Die Filter 38, 39, 40 können natürlich durch einen einzigen abgestimmten Mehrfachfiltersatz ersetzt werden.

Die bei der Ausführungsform nach Fig. 3 von den Antennen empfangenen Signale waren ursprünglich durch ein Modulationssignal erzeugt worden, das erste und zweite binär verschlüsselte Impulsfolgen aufweist und in dem die zweite Impulsfolge um eine für den speziellen Sender typische Zeitspanne nach dem Beginn der ersten Impulsfolge beginnt. Wenn die Impulsfolgen verschieden sind," muß' zumindest einer der abgestimmten Filtersätze (der Filtersätz 38 in der . Figur) einen ersten abgeglichenen Filter, den Filter A aufweisen, der auf die erste Impulsfolge abgestimmt ist und diese unter Erzeugung eines ersten Impulses decodiert. Außerdem muß ein zweiter abgestimmter Filter B vorhanden sein, v/elcher die zweite Impulsfolge decodiert und einen zweiten Impuls liefert, der sowohl in der Erkennungsschaltung, v/ie auch in der Zeitgeberschaltung verwendet wird, wie dies noch beschrieben werden wird.

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Weitere abgestimmte F...ltersätze 39, 40, die entsprechend dem abgestimmten Filtersatz 38 aufgebaut sein können, sprechen auf die von dem zweiten Antennenempfänger 36 bzw. von dem dritten Antennenempfänger 37 kommenden Signale an. Diese drei Filtersätze können gegebenenfalls identisch aufgebaut und deshalb als Mehrfachfiltersätze ausgebildet sein, so daß tatsächlich lediglich ein solcher Filtersatz erforderlich ist. Da lediglich ein Paar erster und zve.iter Impulse zu Identifikationszwecken erforderlich ist, kann entweder das abgestimmte Filter A oder das abgestimmte Filter Β Dei den Filtersätzen 39, 40 weggelassen werden, in welchem· Falle lediglich eine Ausgangsleitung, beispielsweise die des abgestimmten Filters A, verwendet wird, wie dies in Fig. 3 veranschaulicht ist.

Die Erkennungsschaltung 32, welche ein Zeitintcrvallir.esszähler sein kann, erhält die von der abgestimmten Eiltereinheit 38 abgegebenen codierten Signale. Im einzelnen setzt der erste erzeugte Impuls (von dem Filter A) den Zähler 32 in Gang, während der zweite erzeugte Impuls (von dem Filter B) den Zähler 32 stillsetzt. Die Zählerausgangsgröße, eine Digitalzahl, die im weiteren als Identifikationssignal bezeichnet wird, wird der Datenverarbeitungseinheit 37 eingespeist, welche die Identität des Senders 11, von dem das Signal empfangen worden war, aufgrund des Umstandes feststellt, daß der zeitliche Abstand zwischen den beiden Impulsen für den jeweiligen Sender typisch und kennzeichnend und für alle Sender vorbestimmt und bekannt ist. Diese bekannten spezifisch kennzeichnenden Zeitabstände sind in dem Speicher der Datenverarbeitungseinheit 34 gespeichert, so daß sie mit der Ausgangsgröße des Zählers 32 verglichen werden können, um damit die Identität der einzelnen Sender 11 feststellen zu können.

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Die Zeitgeberstufe 33 weist in der dargestellten Ausführ ungs form erste und zweite Zeitintervallmessvorrichtungen, wie die Zähler 41, 42, auf, die in Abhängigkeit von dem impulscodierten Signalen der Filtersätze 38, 39, 40 Zeitgebersignale erzeugen. Der erste Zähler 41 ist mit seinem Starteingang an den Ausgang des Filters A des abgestimmten Filtersatzes 38 angeschlossen, während der Stopeingang an den Ausgang des abgestimmten Filtersatzes 39 angeschlossen ist; er erzeugt ein Zeitgebersignal (d. h. eine Digitalzahl), welche die Zeitdifferenz zwischen der Ankunft des übermittelten Signales bei den

P Antennen des "aus den Antennen 12, 13 bestehenden Antennenpaares angibt. In entsprechender Weise ist der zweite Zähler 42 mit seinem Starteingang an den Ausgang des abgestimmten Filters A des abgestimmten Filtersatzes 33 angeschlossen, während der Stopeingang mit dem Ausgang des dritten abgestimmten Filtersatzes 40 verbunden ist, so daß ein Zeitgebersignal erzeugt wird, welches die Zeitdifferenz zwischen den von den Antennen 12_r 14 empfangenen Signalen angibt. Ein System, das lediglich zwei Differenzmessungen zur Ortsbestimmung verwendet, kann bekanntlich eine doppeldeutige Ortsangabe hervorrufen. In diesem. Falle kann in der Zeitgeberstufe 33 ein dritter Zähler vorgesehen werden, welcher ein Zeitgebersignal abgibt, welches für die Zeitdifferenz zwischen dem Eintreffen der von einem dritten Antennenpaar empfangenen Signale kennzeichnend ist. Die Aufgabe dieser dritten riessung besteht darin, den Standort jedes Senders innerhalb des interessierenden Gebietes eindeutig festzulegen. Da jede Zeitdifferenzmessung eine Kurve darstellt, die grafisch aurgetragen werden kann, ergibt der Schnittpunkt zweier solcher Kurven in den meisten Fällen eine ausreichende Angabe das jeweiligen SenderStandortes. Um eine eindeutige Standortsbe— stirrjnung zu gewährleisten, kann eine dritte Kurve verwendet werden.

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"Die Zähler 41, 42 können gegebenenfalls auch an einen Ausgang der-Erkennungsschaltung 32 angeschlossen .sein, iso aai3 sie._:ira wesentlichen lediglich dann wirksam gemacht werdca,. - v/enn. das Eintreffen eines gültigen SenderiCenti- . f ikationssicjnales festgestellt wird. Hierdurch v/ird die_t Wahrscheinlichkeit der Erzeugung von Zeitgebersignaljü. : die auf,Störsignale, oder Fehlersignale zurückgehen, welche νρμ ,den. Antennen 12.,_; 13, .14' wegen Rauschen, l-iebenübertragungswegen., anderen-Sendungen auf dem gleichen Frequenzband, . oder...Sendungen von nicht-der Anlage zugehörigen Einheiten^ empfangen· .werden*;- -_:..-.-:_u-. - ,-.,■-·■'. ' ^: > ...

Qie. Ausgangsgrößen der Zähler 41 _f 42 v/erden v/ie das von der.Erkennungsschaltung 32, erzeugte Identifikationssignai..der..Da-tenverarbeitμngΞeinheit-?34 zugeführt. Die Datenverarbeitungseinheit vergleicht die-.,-IdentifikatAc^V Senders _%ll mit einer, gespeicherten ,Lis.te ,gültiger·.Sender·= iaentif ikationen und verarbeitet-die , die Zei.tdif ferenj -^-.^ zwischen der.Ankunft, jedes Sendersigaales bei dem fest- -.--stehenden;Antennenpaar·angebenden Zeitgebersignal, .um daraus d.qn Standort der einzelnen^.Sender^ 11 zu bestimmen.

Die von federn Sender 11 empfangenen Signale können bezug-. lieh., dqr von allen anderen Sendern der Anlage empfangenen Signale asynchron sein, weil jedes von einem Empfänger^der gleichen Anlage empfangene Signal spezifische, vorbestiromt-e decodierbare Komponenten eines Signals mit breite;«· Spektrum

,aufweist/ die dem jeweiligen Sender -zugeordnet sind, so daß die..von den einzelnen Sendern der Anlage kommenden Signale • von der Empfangsstation 15 getrennt identifiziert und zur Ortsbestimmung verwendet werden können.

In Fig. 4 ist eine zweckmäßige Ausführungsform eines abgestimmten .Filters veranschaulicht, welches in den abgestimmten Filterüätzen. 38, 39,-40 verwendet werden kann, und eine Verzögerungsleitung 41 mit Anzapfungen, einen Inverter 42 eine Suramierschaltung 4 3 und einen Demodulator 44 aufweist.

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SAD ORiGiNAl

Die spezielle Anordnung der Anzäpfver&i^WuhgC'n spricht:-"ehir"" ein spezielles" vorbestimmt'es, binär •'cöid±GT?:tes^:''S^:x^feauⁱ· nit^;- ⁱ'ⁱ'"' breiten Spektrum an, wobei de'ssen¹ Komponenten "ΐΑ ^äe!nt>iv-oabr*·* mehrere Impulse am Ausgang-^räes^;-^:Deinod^ werden. In entsprechender Weise können auch andere Anordnungen von Anzapf verbindungen bei der gleichen Verzögerungsleituncj 41 vorgesehen werden, so daß sich ein Filtersatz ergibt, bei dem jeder Filter einem anderen binär codierten Signal ergibt.

Für die Konstruktion einer erfindungsgemäßen Anlage, ψ nützliche Parameter sind in der untenstehenden Liste zusammengefasst. Diese Parameter sind selbstverständlich lediglich .beispielsweise angeführt, so daß Abänderungen im Rahmen der Erfindung ohne weiteres möglich sind.

Beispiel für die Parameter einer Anlage:

I. Sender

a) Zahl der Sender . etv/a 100

b) Trägerfrequenz 168 MHz

c) Signalabstand des Steuergenertors etwa l/min.

d) Synchronisationsimpulsfrequenz 6 MBits/sek.

e) Anzahl der Bits einer Impulsfolge 1023

f) Bandbreite des übermittelten Signales 12 MHz

g) Spitzenausgangsleistung 1 bis 5 Watt h) Dutyfaktor 10~⁵

II. Empfänger

a) Antennencharakteristik omniazimuthal

b) Antennengewinn 6 db

c) Empfangsfrequenz 16 8 - MHz

d) Empfängerrauschen 4 db

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BAO

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-IS-

In Vorstehenden wurden eine Reihe von praktischen Ausführungsbeispiels des Gegenstandes der Erfindung beschrieben. Hierdurch ist jedoch keine Beschränkung der Erfindung gegeben, ciie alle im Rahmen des Erfindungsgedankens liegende Ausführ ungs formen und Anwendungen umfasst.

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Claims

Patentansprüche

1.) Elektrisches System zur Standortsbestinnmung und Identifizierung einer Anzahl ortsveränderlicher Sender von einer entfernten Stelle aus, unter Benutzung von von den einzelnen Sendern ausgesandten und von einem-Empfänger an der entfernten Stelle empfangenen hochfrequenten Signalen, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Sender (11) modulierte Breitbandsignalo mit breitem Spektrum und mit eigenen Identifikationsinformationen enthaltenden Modulationskomponenten asynchron zueinander aussenden und diese Signale " unter Bestimmung des jeweiligen: Senderstandortes und Fest·"-stellung der Senderidentifikation von dem Empfänger decodiert werden.

2» System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet _t daß zumindest einer der Sender (11) eine Signalgeneratorstufe (IG) aufweist, in der ein Modulationssignai mit .einem "dem Sender eigenen Code erzeugt wird, von welchem in einer zugeordneten weiteren Stufe (19) ein moduliertes Breitbandsignal mit den deeodierbaren, Informationen enthaltenden Komponenten abgeleitet wir&_# das in einer Senderstufe {20) asynchron bezüglich der von den anderen Sendern abgegebenen Signale ausgesendet wird, und daß der eine Anzahl Antennen (12, 13, 14} an verschiedenen Standorten aufweisende Empfänger (15) eine Signalkompressionsstufe (31) enthält, in der aus den empfangenen Signalen für die decodierbaren Komponenten der einzelnen von den verschiedenen Sendern kommenden Signale kennzeichnende codierte Signale abgeleitet werden und¹ der eine Zeitgeborsignalstufc (3O) nachgeschaltet ist, die aus der gemessenen Zeitdifferenz zwischen dem Empfang eines Sendorsignalcs an zwei der Antennen (12, 13) ein für diene Zeitdiffcrenz kcnnzcichnor.ili!:; 7jX2 LLtji ihciViz i ynal orzou-j ;., das κ as--!!.u up. η n;.i L lu-ii codierten Signalen in einer nachgcordneten Datenvorarboituncjüstufe (34) unter Ermittlung des Standorts des jeweiligen Senders (11) und Bestimmung der übermittelten codierton

v/ird.

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BAD ORiQlNAt

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, da,⁰, das ein Trägersignal modulierende Modulationssignal erste und zweite Teile aufweist, deren zeitlicher Abstand einen für den jeweiligen Sender (II) spezifischen, die Identifizierung des Senders gestattenden Code bildet und die codierten Signale dem ersten und zweiten Teil des Modulationssignales entsprechende erste und zweite Teile enthalten, und daß durch eine beim Empfänger (15) vorgesehene Erkennungsstufe (32) aus den ersten und zweiten Teilen der codierten Signale.zur Identifizierung der den codierten Signalen jeweils zugeordneten Sender verwendbare Signale abgeleitet werden.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die i'lodulationssignalgeneratorstufe (IG, 16a, IGb) in einem vorbestimmten Intervall eine erste und eine zv/eite Impulsfolge erzeugt, deren zeitlicherAbstand für die Identifikation des jeweiligen Senders kennzeichnend ist und die das Modulationssignalweiter verarbeitende Stufe (17, 18, 19) einen auf das Trägersignal und die voreilenden und nacheilenden Kanten der Impulse der ersten und der zweiten Impulsfolge ansprechenden Phasenmodulator (19) enthält, der ein phasenmoduliertes Breitbandsignal erzeugt, dessen Phase in Abhängigkeit von den Impulskanten um einen vorbestimmten Betrag verändert ist und das decodierbare Modulationskomponenten aufweist, und daß die Impulskompressionsstufe des Empfängers einen jeder Antenne (12, 13, 14) jeweils zugeordneten abgestimmten Fiitersatz (38, 39, 40) enthält, der für die decodierbaren Komponenten der von den einzelnen Sendern empfangenen phasenmodulierten Breitbandsignale kennzeichnende impulsartige codierte Signale ableitet, von denen zumindest ein Signal ein Paar erster und zweiter Impulse aufweist, deren zeitlicher Abstand dem zeitlichen Abstand ■ zv/isehen der übermittelten ersten und zweiten Impulsfolge entspricht.

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5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenmodulator ein Zv/ei-PhaaenmoduIator (19a) ist, der ein phasenmoduliertes Signal erzeugt, dessen Phase in Abhängigkeit von jeder der Impulskanten un im wesentlichen 180 gedreht ist.

6. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenmodulator ein Vier-PhaseninoGulator (I9b) ist, der ein phasenmoduliertes Signal erzeugt, dessen Phase in Abhängigkeit von den einzelnen Inipulskanten in Schritten von im wesentlichen 90 gedreht ist.

ψ

7. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Signalteile erste und zweite vor-, bestimmte binär verschlüsselte Impulsfolgen sind.

3. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (15, 30) erste, zweite und dritte feststehende Antennen (12, 13, 14) mit entsprechenden Antenneneiapfängern (35, 36, 37) aufweist, die an verschiedenen Standorten aufgestellt sind und von denen jede zum Empfang von Sendersignalen eingerichtet ist, und denen erste, zweite und dritte einen Teil der Signalkorcprcssionsstufe bildende abgestimmte Filtorsätze (38, 39, 40) zugeordnet sind, welche jeweils einzeln aus den von den ersten, zv/eiten und dritten fest-" stehenden Antennen empfangenen Signalen erste, zweite una dritte codierte Signale ableiten, von denen zumindest eines ein Impulspaar enthält, dessen zeitlicher Abstand dem zeitlichen Abstand zwischen den ersten und zweiten übermittelten Impulsfolgen entspricht, und daß jeweils ein ausgewähltes Paar der ersten, zv/eiten und dritten codierten Signale von je einer Zeitintervallnessvorrichtung (41, 42) untersucht wird, die daraus eine entsprechende Anzahl von zeitgebenden Signalen ableitet, welche für die zeitliche Differenz zwischen der Ankunft der von dem jeweiligen Sender kommenden Signale bei dem jeweiligen Paar feststehender Antennen kennzeichnend sind.

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