DE2309148C2 - Funkortungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Funkortungssystem mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1.

Aus der britischen Patentschrift 11 02 332 ist ein derartiges Funkortungssystem bekannt, bei welchem die nach allen Richtungen strahlende Sendeeinrichtung einen einer bestimmten Richtung des Strahlungsdiagramms der bezüglich der zu bestimmenden Koordinatenrichtung begrenzt strahlenden Sendeeinrichtung zugeordneten Markierungsimpulse und eine kontinuierliche Folge von Zeltmarkenimpulsen je Umlauf des Stahlungsdiagramms der zweitgenannten Sendeeinrichtung aussendet. Am Ort des Empfängers werden zur Richtungsbestimmung die jeweils seit Empfang des Markierungsimpulses auftretenden Zeltmarkenimpulse der genannten kontinuierlichen Impulsfolge abgezählt.

Nachteilig ist bei dem bekannten System, daß die Auflösung durch die Anzahl der Impulse der kontinuierlichen Zeitmarkenimpulsfolge beschränkt Ist, weshalb bei dem bekannten Funkortungssystem Recheneinrichtungen zur Errechnung der jeweils präzissn Orientierung der Mittelachse des Strahlungsdiagramms der räumlich bezüglich der zu bestimmenden Koordinatenrichtung begrenzt strahlenden Sendeeinrichtung notwendig sind. Hierdurch ergibt sich insgesamt ein vergleichsweise komplizierter Aufbau des gesamten Systems.

Aus der Veröffentlichung »An Application of Step-Scan to the RTCA Landing System«, The Microwave Journal, Januar 1972, Selten 14 und 48, ist es ferner bekannt, eine bezüglich einer zu bestimmenden Koordinatenrichtung begrenzte Strahlungsdiagramme erzeugende Sendeeinrichtung so auszubilden, daß die Strahlungsdiagramme In der betreffenden Koordinatenrichtung Abtastschritte ausführen und In Abtastrichtung nebenelnanderllegende Strahlungsdiagramme unterschiedlich frequenzcodiert sind. Durch Gewlehtung der auf der Empfängerseite verfügbaren Empfangssignale wird bei dem bekannten System der Fehler reduziert, welcher auftritt, wenn sich der Empfänger In einer Position befindet, welche sich richtungsmäßig zwischen in Abtastrichtung nebewelnanderliegenden Strahlungsdiagrammen der Sendeelnrichtung befindet.

Demgegenüber soll durch die Erfindung; die Aufgabe . gelöst werden, die Genauigkeit der Richtungsbestimmung bei einem Funkortungssystem nach dem 'Oberbegriff von Anspruch 1 mit vergleichsweise geringem technlschem Aufwand zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Es zeigt sich, daß durch die Interpolation eines Zeitmittelpunktes des Empfangs von Signalen entsprechend to der räumlich bezüglich der zu bestimmenden Koordinatenricbtung begrenzten Strahlungsdiagramme eine im wesentlichen fehlerlose Richtungsbestimmung möglich ist, ohne daß eine unterschiedliche Frequenzcodierung benachbarter Strahlungsdiagramme erforderlich Ist. Außerdem wird bei dem hier vorgeschlagenen Funkorturigssystem die Sendeeinrichtung von der Erzeugung von Zeitmarkensignalen über die Aussendung eines Synchronisationsimpulses hinaus entlastet. ' Das hier angegebene Funkortungssystem gibt die Möglichkelt einer Ausbildung in der Welse, daß nicht nur eine Richtungsbestimmung in der Azimutebene, sondern auch eine Richtungsbestimmung tauglich des Höhenwinkels mögiichist. Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Im übrigen Gegenstand der Ansprüche 2 bis 13, deren Inhalt hierdurch ausdrücklich zum Bestandteil der Beschreibung gemacht wird, ohne den Wortlaut an dieser Stelle zu wiederholen. Es sei noch erwähnt, daß in der nachfolgenden Beschreibung zur Bezeichnung der Strahlungsdiagramme der Ausdruck »Richtcharakteristik« verwendet ist.

Ein Ausführungsbeispiel wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die anliegende. Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Bodenstation eines Instrumentenlandesystems,

Fig. 2 und 3 in zeitlicher Folge räumlich abgesetzte Richtcharakteristiken in der Azimutebene und In der dem Höhen winkel entsprechenden Ebene,

Fig. 4A bis 4D Zeltdiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise des Funkortungs- bzw. Instrumentenlandesystems,

Fig. 4E eine grafische Darstellung, in welcher die empfangene Energie über der Zeit aufgetragen Ist. zur Erläuterung der Wirkungsweise des Systems, Fig. 5 ein Blockschaltbild der auf dem Fahrzeug oder Flugzeug befindlichen Empfangseinrichtungen des Funkortungs- bzw. Instrumentenlandesystems,

Fig. 6 ein Zeitdiagramm mit Taktimpulsen des der Winkelbestimmung zugeordneten Taktgebers nach so Fig. 5,

Fig. 7 ein Blockschaltbild der logischen Empfangsschaltungen nach F.»g. 5,

Flg. 8 ein Blockschaltbild der zur Wlnkelbestlmmur.g dienenden logischen Schaltungen nach Fig. 7. Fl k- ^ eine Tabelle zur Erläuterung der Wirkungsweise der logischen Aufteilschaltung des Funkortungssys'ems und

Flg. I0A und 1OB schematische Schaltbilder der logischen Aufteilschaltung des Funkortungs- bzw. Instrumentenlandesystem*.

Ein Funkortungssystem oder Instrumentenlandesystem der hler betrachteten Art enthält eine Bodenstation, welche In zeitlicher Folge räumlich abgesetzte Antennen-Richtcharakteristiken abstrahlt, welche eine bestimmte Zeltbeziehung zu einem Bezugssignal besitzen und außerdem enthält dB-, System eine auf dem Fahrzeug oder dem Flugzeug angeordneten Empfänger, der eine logische Schaltung enthält, mittels welcher eine kontlnu-

lerliche Ableitung von Lageinformationen aus den räumlich abgesetzten Antennen-Richtcharakteristiken möglich Ist. Die Bodenstation ist In Flg. 1 dargestellt und erzeugt zur Festlegung eines zeitlichen Bezugspunktes eine von einer Antenne nach allen Richtungen ausgehende Strahlung, ferner Azlmut-Rlchtcharakterlstlken und Höhenwlnkel-Richtcharakterlstlken. aus welchen die Position des Flugzeugs bestimmt werden kann. Im einzelnen besitzt das System einen Sender 10, welcher Im allgemeinen im Mikrowellenbereich des Frequenzspektrums arbeitet, ferner eine nach allen Richtungen strahlende Antenne 12, eine die Höhenwinkel-Abtastung vornehmende Antenne 14, eine die Azimut-Abtastung vornehmende Antenne 16 und einen digitalen Zeltfolge- und Synchronisationsgenerator 18. Der Sender 10 Ist über einen Schalter 20 und einen Zirkulator oder eine Weiche 22 mit der Antenne 12 verbunden. Außerdem verbindet der Schalter 20 den Sender 10 mit der die Höhenwlnkelabtastiina vornehmenden Antenne 14 und über einen Phasenmodulator 24 mit der die Azimutabtastung vornehmenden Antenne 16. Zwischen die Weiche 22 und den Phasenmodulator 24 kann ein Entfernungsdatenempfängcr 26 geschaltet sein, um In der Bodenstation Emfernungsdaten zur Verfügung zu haben. Eine derartige Bestimmung der Entfernung kann in an sich bekannter Weise durchgeführt werden und bildet keinen Teil der Erfindung. Der digitale Zeltfolge- und Synchronlsatlonsgenerator 18, welcher unter Steuerung eines sehr genau arbeitenden Taktgebers 28 betrieben wird, steuert seinerseits den Takt der ausgesendeten Strahlungen bzw. Richtcharakteristiken, aus welchen die Position des Flugzeuges zu bestimmen ist.

Die Richtantennen zur Erzeugung der Azlmut-Rlchtcharakteristiken und der Höhenwlnkel-Richtcharakterlstlkcn sowie die Antenne zur allseitigen Abstrahlung zum Zwecke der Erzeugung einer Zeit-Bezugsstrahlung sind im allgemeinen In der Bodenstation nahe beieinander angeordnet, so daß die Im Flugzeug empfangenen Energien so betrachtet werden können, als ob sie von einem gemeinsamen Boden-Bezugspunkt ausgingen. Man erkennt, daß die aufeinanderfolgend räumlich abgesetzten Antennen-Richtcharakteristiken relativ zu dem Bezugspunkt ein bestimmtes Strahlungsmuster ergeben, von welchem die Position des Flugzeugs ebenfalls relativ zu dem Bezugspunkt abgeleitet wird.

Die Bodenstation arbeitet in der Weise, daß eng begrenzte Richtcharakteristiken bezüglich der Aziniutrichiung und der Richtung des Höhenwinkels abgestrahlt werden, welche mit einem bestimmten Zeittakt von Richtung zu Richtung weitergeschaltet werden. Die nach allen Richtungen gehende Strahlung wird In bestimmter zeitlicher Beziehung zu den gerichteten Strahlen ausgesendet und dient als Zeltbezugssignal und als Signalstärken-Bezugssignal, um in dem im Flugzeug befindlichen Empfangssystem die Möglichkeit zu schaffen, zu jedem Zeitpunkt die jeweilige Richtung der abgestrahlten Richtcharakteristik zu bestimmen. Der im zu führenden Flugzeug angeordnete Empfänger mißt die Winkel bezüglich der Azimutrichtung und der Höhenwinkelrichtung, welche das Flugzeug mit Bezug auf die Bodenstation einnimmt und bringt die betreffenden Informationen zur Anzeige, um den Kurz festzulegen. Die Wlnkellnformationen können auch dazu verwendet werden, einen automatischen Piloten zu steuern. Der gewünschte Anflugweg und die gewünschte Gleitbahn können an Bord des Flugzeugs von Hand gewählt werden, um einen Bezugskurs vorzugeben und die von der Bodenstation her empfangenen Signale werden mit diesem Bezugskurs verglichen, derart, daß ein Kursfehler zwischen dem tatsächlich eingehaltenen Kurs und dem gewählten Kurs beispielsweise auf einem Kreuzzeigerinstrument oder einem anderen geeigneten Anzeigegerät zur Anzeige gebracht

s wird. Die Bodenstation kann ständig senden oder selektiv dann die Sendung aufnehmen, wenn sie von einem sich annähernden Flugzeug angerufen wird und die von der Bodenstation ausgesendeten Signale können beispielsweise frequenzkodiert sein, um die Dekodierung

to der verschiedenen Signalkomponenten zu erleichtern, wie an sich bekannt Ist.

Die von den Antennen gerichtet abgegebenen Strahlen führen in festgesetzten zeitlichen Schritten eine Abtastbewegung aus und jeder Schritt erfolgt In vorbestimmter

is Zeltbeziehung relativ zu einem zeltlichen Bezugspunkt, der durch die Aussendung der nach allen Richtungen gehenden Strahlung vorgegeben Ist. Die nach allen Richtungen gehende Strahlung wird In Form eines besonders kodierten Impulses des Senders 10 erzeugt und über die Antenne 12 abgestrahlt, derart, daß dieser impuls im Empfänger des Flugzeugs zur eindeutigen Synchronisierung des Systems verwendet werden kann. Jeder ausgesendete, gerichtete Strahl weist zu Beginn des Ihm zugeordneten Schaltschrittes ein unterscheidbares Synchronlsationssignal auf, so daß eine Felnsynchronisatlonssteuerung möglich Ist. Durch Verwendung kristallgesteuerter Oszillatoren bereitet die Herstellung und Aufrechterhaltung der Synchronisation keine Schwierigkelten und außerdem kann die Synchronisation des Systems auch dann aufrechterhalten werden, wenn die empfangenen Signale zur Lenkung bezüglich der Posltlonswlnkel nicht ausreichend stark sind.

Die Folge der ausgesendeten Signale läßt sich am besten unter Bezugnahme auf die Antennencharakterlstlken gemäß den Fig. 2 und 3 sowie auf die Zeltdiagramme nach den Flg. 4A bis 4D erklären. Die eine Abtastung bezüglich des Höhenwinkels vornehmende Antenne J4 erzeugt der Reihe nach eine Anzahl einander überlappender, kegelmantelförmlger Rlchtcharakterlstiken, wie In Fig. 3 dargestellt, welche bezüglich der Azimutebene nach allen Richtungen gehen und welche bezüglich der Ebene des Höhenwinkels eng begrenzt sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwölf einander überlappende Höhenwlnkel-Richtcharakterlstlken vorgesehen, welche jeweils eine Öffnung der Richtcharakteristik von 2,5° besitzen. Die in der Azimutrichtung eine Abtastung vornehmende Antenne 16 erzeugt eine Anzahl einander überlappender, fächerartiger Richtcharakteristiken in der Azimutebene, wie In

so Fig. 2 gezeigt Ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiei sind zweiunddreißig solcher Richtcharakteristiken vorgesehen, die jeweils einen Öffnungswinkel von 11° besitzen. In der Ebene des Höhenwinkels überspannen die Richtcharakteristiken einen Sektor von 0,75° bis 30°. Wie aus Fig.4A hervorgeht, wird während einer vorbestimmten Zeitdauer eine nach allen Richtungen gehende Strahlung ausgesendet, worauf die Aussendung der richtungsmäßlg in zeitlicher Folge weitergeschalteten Azimut-Richtcharakteristiken folgt, wonach wiederum die in zeltliche Folge weitergeschalteten Höhenwinkel-Richtcharakteristiken ausgesendet werden. Hierauf wird wieder eine nach allen Richtungen gehende Strahlung abgegeben und die Sendefolge setzt sich in dieser Weise fort. Die Aussendung der nach allen Richtungen gehenden Strahlung und der Azimut- bzw. Höhenwinkel-Richtcharakteristiken erfolgt innerhalb eines Zeitintervalls, welches hier als Zeitrahmen bezeichnet wird". Dieser Zeitrahmen stellt das Zelt-Gnindlntervall des hier

beschriebenen Systems dar und ist In dem hler betrachteten Ausführungsbeispiel mit zehn Millisekunden angegeben. Wie zuvor bemerkt und In den Flg. 2 und 3 dargestellt, überlappen die schrittweise weitergeschalteten Antennen-Richtciiarakterlstlken für die jeweilige Koordlnatenebene einander. Geradzahlig bezeichnete Azimut-Richtcharakteristiken und geradzahlig bezeichnete Höhenwlnkel-Rlchtcharakterlstlken werden während gerad^rhllg bezeichneter Zeltrahmen der Reihe nach abgestrahlt, während die entsprechenden ungeradzahligen Strahlen oder Richtcharakteristiken der Reihe nach während der ungeradzahlig bezeichneten zeitlichen Rahmen abgestrahlt werden. Als Folge hiervon wird ein Muster Inelnanderllegender, schrittweise weiterrückender Strahlen erzeugt und von diesem Muster oder von diesem System von Richtcharakteristiken werden die Flugleltlnformatlonen in der nachfolgend zu beschreibenden Welse abgeleitet.

In Fig. 4B Ist eine auseinandergezogene Darstellung eines ungeradzahüg bezeichneten Zei'.rshmens, beispielsweise eines Zeitrahmens 1 nach Flg. 4A wiedergegeben. Der Zeltrahmen setzt sich aus einer Anzahl von Zeltintervallen oder Schlitzzelträumen zusammen, welche zur Übertragung von Synchronisationssignalen und von Datensignalen dienen, beispielsweise zur Identifizierung einer Station. InFIg. 4B Ist der zur Rahmensynchronisation vorgesehene Schlitzzeltraum zu Beginn des Zeitrahmens für die nach allen Richtungen gehende Strahlung vorgesehen, während der Schlitzzeitraum zur Datenübertragung zwischen dem den Azlmut-Rlchtcharakterlstlken zugeordneten Schlitzzeitraum und dem den Höhenwlnkel-Ri ^Charakteristiken zugeordneten Schlitzzeitraum vorgesehen Ist und zur Übertragung von Daten dient, welche beispielsweise zu bestimmten Zeiten benötigt werden. Innerhalb des Rahmenzeltraumes befindet sich also eine Anzahl von Schlitzzeiträumen für die Aussendung der einzelnen Strahlen in ausreichender Anzahl, um die vorgesehene Zahl von Azlmut-Richtcharakterisllken und von Höhenwinkel-Rlchtcharakterlstlken des betreffenden Systems aufnehmen zu können. Eine auseinandergezogene Darstellung eines geradzahlig bezeichneten Rahmens, beispielsweise des Rahmens 2 nach Fig. 4A ist in Fig. 4C gezeigt. Dieser geradzahlig bezeichnete Zeltrahmen entspricht im wesentlichen dem ungeradzahlig bezeichneten Zeitrahmen, jedoch mit der Ausnahme, daß die den Azimut-Richtcharakteristiken zugeordneten Schlitzzeiträume und die den Höhenwinkel-Rlchtcharakterlstlken zugeordneten Schlitzzeiträume zeitlich um die Breite eines halben Schlitzzeitraumes verschoben sind, um das gewünschte Ineinanderliegen der Richtcharakteristik-Fächer zu erzeugen.

Die Schlitzzeiträume, während weichen jeweils eine Azimut-Richtcharakteristik und eine Höhenwinkel-Richtcharakteristik erzeugt werden, sind in Fig. 4D dargestellt und jeder dieser Schlitzzeiträume weist zu seinem Beginn ein Schlitz-Synchronisationsintervall auf, in welchem ein Schlitz-Synchronisationssignal gesendet wird. Wie in den Zeichnungen angedeutet, besitzt die zur Kursbestimmung ausgesendete Energie die Frequenz/,., während die zur Synchronisation und Datenübertragung ausgesendete Energie eine zweite Frequenz /_O + Af besitzt, um die Signaldekodierung zu erleichtern. Es sei darauf hingewiesen, daß die gerichteten Sendestrahlen oder Richtcharakteristiken sowohl bezüglich der Höhenwinkelebene als auch bezüglich der Azimutebene einander überlappen und fächerartig ineinanderliegen und es ist eine besondere Eigenheit des hier vorgeschlagenen Systems, daß eine kontinuierliche Winkelmessung von diesen schrittweise abgesetzten, einander überlappenden Strahlungsstrahlen oder Richtcharakteristiken mttglich ist. Diese Winkelmessung sei nachfolgend Im ■Zusammenhang mit der Beschreibung der Hinrichtungen ;iul dem Flugzeug näher erliiuturl.

Die Überschneidung zweier nebenelniinderllcgcnder Richtstrahlen oder Richtcharakteristiken In der A/imuiebene bildet einen Elnflugkurs oder AnlluKwcg und der Anflugv/Inkel steht In linearer Beziehung /u dem Zcliun

to terschled zwischen dem Empfang eines nach »Ilen Rieh tungen ausgesendeten Signals und dem Signal cntspre chend der Azlmut-Rlchtcruiruklcrl.stlk. I)Ic (ihcrsthnel dung zweier nebeneinanderlegender Rkhtiliiinikicrlsti ken In der Höhenwlnkel-Ebene bildet dnc Cilcilhiihn und die Gleitbahnneigung steht In linearer Hc/lctuing /u dem Zeltunterschied zwischen dem ΗιηρΠιηκ clues nail· allen Richtungen ausgesendeten Signals und dem Slurnil -jni sprechend der Hohenwlnkul-Klthlchuriikicrlsiik. Wi-nlcn also Antennen-Richtcharakteristiken cnisprahcml den Fig. 2 und 3 vcrn'cndci, an Mc-ncii /wciiimHirriiii)? Anflugwege und elf Gleitbahnen /ur VcrlüKurw her Elnflug auf einem vorgeschriebenen Kurs entspricht »lern Fliegen unter Empfang von Signalen gleicher Ampliiud' In den jeweiligen Koordlnatcncbcncn. Der im \ \\i\-/<:m> befindliche Empfänger ist so ausgebildet, d;il! iich-jn-in anderliegende Richtstrahlen verglichen werden iin.-l rti«: Amplituden von Empfangssignalen neheni:ln;tmlerlieiicn der Schlitzzeiten gemessen werden. Die l.nipl;ini'ssii;n;il··: werden in vier Kanäle aufgeteilt, wobei je ein K;m»l /ί jeder Seite mit Bezug auf einen gewühlten Zeitpunkt sowohl bezüglich der Höhenwlnkclcbcne als auch h'.v'i^ Hch der Azimutebene vorgesehen Ist. Die Informationen der einzelnen Kanäle werden ausgewertet und den I ingangen eines Kreuzzeigerinstrumentes zugeführt, hnifar- nungsinformatlonen und Annäherungsgcschwindlgkoits-Informationen können ebenfalls dem oder einem Kr.-u/-zelgerinstrument zugeführt werden, um eine Kursabrundune und eine Verlangsamung der Anfluggeschwindiakelt zu erreichen. Durch Messung der Zeit, zu welch-;:

ein Signal mit Maximalamplitude auftritt, lassen sich leicht die diesen Zelten entsprechenden Anflugwege und Gleitbahnebenen bestimmen.

Wie zuvor schon angemerkt, haben die Antennen-Richtcharakteristiken in der Azimutebene und in der

« Höhenwlnkelebene die Form von schrittweise weiterrükkenden, einander überlappenden Richtstrahlen und bei dem hler vorgeschlagenen System wird eine kontinuierliche Winkelbestimmung aus diesen schrittweise weiterrückenden Richtcharakteristiken oder Richtstrahlen

so dadurch erreicht, daß eine kontinuierliche Interpolation zwischen den nebeneinanderliegenden Überschneidungen der einander überlappenden Richtcharakteristiken durchgeführt wird. Die nach allen Richtungen gehende, von der Bodenstation ausgesendete Strahlung wird zur Bereitstellung eines zeitlichen Bezugspunktes vom im Flugzeug befindlichen Empfänger aufgenommen. Je nach der Position des Flugzeugs relativ zu der sendenden Bodenstation werden ganz bestimmte der Azimut-Richtcharakteristiken und der Höhenwinkel-Richtcharakieri- stiken empfangen und die Amplituden der Empfangssignale wenden derart verarbeitet, daß ein bewerteter zeitlicher Mittelpunkt der empfangenen Richtcharakteristiken bestimmt werden kann. In Fig.4E sind in einer grafischen Darstellung mehrere Empfangs-Energieimpulse eingezeichnet, welche einer Anzahl schrittweise weitergeschalteter Richtcharakteristiken oder Richtstrahlen U entsprechen, die in nebeneinanderliegenden Zeitintervallen jeweils mit bestimmten Amplituden auftreten, so daß

ίο

ein Interpolierter Zeltmittelpunkt 13 gefunden werden kann, wie er In Flg. 4E eingezeichnet Ist. Dieser Interpolierte Zeltmittelpunkt stellt diejenige Zelt dar, zu welcher die Mittellinie eines entsprechenden, kontinuierlichen Richtstrahles 15 auf die Empfangsantenne treffen würde, wenn der entsprechende kontinuierliche Richtstrahl mit konstanter Winkelgeschwindigkeit entsprechend der mittleren Geschwindigkeit des schrittweisen Weiterrükkens der eine schrittweise Abtastbewegung ausführenden Richtcharakteristiken fortbewegt würde.

Man erkennt, daß der Zeltunterschied oder die zwischen Empfang eines In alle Richtungen ausgesendeten Signals und eines Interpolierten Zeltmittelpunktes der Azlmut-Rlchtcharakterlstlken ein Maß für den Azimutwinkel des Flugzeugs relativ zur Bodenstation Ist. In entsprechender Weise Ist der Zeltunterschied zwischen dem Empfang des In alle Richtungen ausgesendeten Signals und des interpolierten Zeitmittelpunktes der Höhenwlnke!-Riehtcharakterlstlken ein Maß für den Höhenwinkel des Flugzeugs relativ zur Bodenstation.

Nachdem die Antennen-Richtcharakteristiken In bekannter Zeltfolge ausgesendet werden, steht die Winkelmessung zur Zeltmessung In solcher Beziehung, daß die Winkellage eine Funktion des Verhältnisses der Zelt des Auftretens einer bestimmten Richtcharakteristik zur gesamten Rahmenzelt Ist. Nimmt man beispielsweise an, daß ein Winkelbereich α durch N ausgesendete Richtstrahlen Innerhalb eines Zeltraumes T_f bestrahlt oder abgetastet wird, so ergibt sich eine Aufteilung der Rahmenzeit T₁ In eine Anzahl von Schlitzzelten T₁, Innerhalb welchen jeweils ein räumlich abgesetzter Richtstrahl ausgesendet wird. Es gilt also das T,= Τ,/N. Die Schlitzzeit ist also dem Quotienten aus Rahmenzelt und Anzahl der abgestrahlten Richtstrahlen gleich, welche den betreffenden Winkelbereich oder Sektor abtasten.

In dem gewählten Ausführungsbeispiel beträgt der Wen α in der Azimutebene 360°, die Rahmenzelt T, Ist 7.2 Millisekunden und die Schlitzzeit T₁ beträgt 200 Mlkrosekunden. Innerhalb jeder Rahmenzeit liegen also 36 Schilt/zelten. Die Winkelbestimmung erfolgt jedoch effektiv mit mehr als 36 gesonderten Richtstrahlen, wobei eine größere Genauigkeit erhalten wird, ohne daß praktisch eine größere Anzahl von Richtstrahlen erzeugt werden muß. Wie oben beschrieben, liegen die Richtcharakteristiken aufeinanderfolgender Zeitrahmen fächerartig Ineinander, so daß sich zur Interpolation der Winkelmessung effektiv eine größere Anzahl von Strahlen oder Richtcharakteristiken ergibt. Bei dem als Ausführungsbeispiel erläuterten System liegen zwei Zeitrahmen lächerartig Ineinander, doch können auch mehr als zwei Fächer von Richtcharakteristiken gewählt werden, je nachdem, wie groß die gewünschte Genauigkeit des Systems lsi.

In Flg. 5 Ist der im Flugzeug befindliche Empfänger zur Ableitung kontinuierlicher Bahnwinkelinformationen aus den räumlich abgesetzten, einander überlappenden Antennen-Richtcharakteristiken dargestellt. Im allgemeinen wird eine Anzahl räumlich schrittweise weitergeschalteter Richtstrahlen von der Bodenstation her für eine Richtung Innerhalb des abgetasteten Bereiches empfangen. Der Azimutebene und der Höhenwinkelebene sind jeweils Meßeinrichtungen zugeordnet, um die empfangenen Energien für eine bestimmte Richtung festzustellen und ein Zeltmaß entsprechend den Positionswinkeln des Flugzeugs relativ zur Bodenstation abzuleiten. Diese Zeitmessung wird dann so weiterverarbeitet, daß die Position des Flugzeugs gegenüber der Bodenstation angezeigt werden kann. In Fi g. 5 ist ein temperaturgeregelter Kristalloszillator 30 dargestellt, der bei dem erläuterten Ausführung.«belsple! mit einer Frequenz von 10 MHz schwingt und als Grund-Taktgeber für den Empfänger dient. Das Taktsignal wird In einem Vervielfacher 34 vervielfacht, so daß man ein 100 MHz-Signal erhält, welches In einem Verschiebungsmodulator 38 mit dem Ausgangssignal eines Verschiebungsoszillators 36 gemischt wird, der jeweils eine von zehn verschiedenen Frequenzen Im Bereich von 7 MHz bis 9 MHz zu erzeugen vermag, je nachdem, was für ein Kanal von Hand Im Empfänger in der nachfolgend zu beschreibenden Welse eingestellt ist. Das Ausgangssignal des Verschiebungsmodulators 38 wird In dem Mischer 39 mit den Empfangssignalen entsprechend der von der Bodenstation gerichtet bzw. nach allen Richtungen ausgesendeten Energie, wie sie von der Antenne 40 aufgenommen wird, kombiniert, so daß ein Zwischenfrequenzsignal erzeugt, wird, das In dem Zwischenfrequenzverstärker 42 eine Verstärkung erfährt. Das verstärkte Zwlschenfrequenzsignal wird welter In dem Mischer 44 mii einem 30 MUz- Slgnal, das von dem Oszillator 30 abgeleitet worden Ist, gemischt, so daß sich ein S MHz-Signal ergibt, das in dem Filter 46 und dem Detektor 48 weiterverarbeitet wird und schließlich ein eine Winkelinformation enthaltendes Videosignal ergibt, das einer logischen Schaltung 50 zur Auswertung der Winkelinformation zugeführt wird. Die logische Schaltung 50 leitet Bahnwlnkelmessungen zur Darstellung in einem Anzeigegerät 68 ab.

Das Zwischenfrequenzsignal vom Ausgang des ZwI-schenfrequenzverstärkers 42 erfährt außerdem eine Hete- rodyn-Überlagerung in einem Mischer 52 mit einem vom Oszillator 30 abgeleiteten 35 MHz-Signal, um Synchronisationssignale und Informationshaltlge Signale aus den von der Bodenstation empfangenen Signalen abzutrennen. Die Ausgangssignale des Mischers 52 werden durch Filter 54 und 56 geleitet und die Ausgangssignale dieser Filter werden mittels Detektoren 60 bzw. 62 auf ihre Moduiaiionsumhüüendc hin untersucht, um zur Synchornisatlon dienende bzw. informatlonhaltlge Videoslgnale zu erzeugen.

Der zur Winkelmessung dienende Taktgeber 32 arbeitet mit gleicher Taktgeschwindigkeit wie da Taktgeber in der Bodenstation und ist auch mit dem Taktgeber dieser Bodenstation synchronisiert. Die Genauigkeit der Winkelmessung hängt von der Genauigkeit der Synchronisation ab und der zur Winkelmessung dienende Taktgeber steuert den Empfänger, um die Synchronisation hinsichtlich der Rahmenzeit und hinsichtlich der den einzelnen Richtstrahlen zugeordneten Schlitzzeit aufrechtzuerhalten. Der Taktgeber 32 kann In vielerlei Welse ausgebildet sein und enthält im allgemeinen digitale Zähler und zugehörige logische Schalter, um eine Folge digitaler Ausgangsimpulse für sämtliche möglichen Azimut- und Höhenwinkel-Lagen Innerhalb eines Abtastungsbereiches sowie Taktgeber- und Synchronisations signale erzeugen zu können, um den Betrieb des Empfängers genau zu steuern.

Die wesentlichsten Taktgeber- und Synchronisations-Ausgangsslgnale des Taktgebers 32 sind in FI g. gezeigt. Zu Beginn jeder Rahmenzelt wird ein Rahmenzeit-Schaltlmpuls von 250 Mlkrosekunden Dauer abgegeben und während jeder Rahmenzeit wird zusammen mit dem Rahmenzeit-Schaltimpuls ein Rahmenzeit-Aufteil-Impuls erzeugt. Ein Schlltzzelt-Synchronisatlonstmpuls oder -Schaltimpuls von 2 Mlkrosekunden Dauer wird 9 Mlkrosekunden nach Beginn jedes je einem Richtstrahl zugeordneten Schlitzintervalls erzeugt, während ein Schlitzzelt-Aufteilimpuls innerhalb des Intervalls

welcher von je einem Schlitzzelt-Synchronlsatlonswnpuls oder -Schaltimpuls eingenommen wird. Nunmehr sei wieder Fig. 5 der Zeichnungen betrachtet. Eine zur Steuerung der Synchronisation dienende ioglsche Schaltung 41 Ist so ausgelegt, daß sie selektiv die Frequenz und den Phasenwinkel des Taktgebers 32 zu ändern vermag, um den Synchronismus mit den von der Bodenstation her empfangenen Signalen aufrechtzuerhalten. Zur Synchronisation des Empfängers werden die vom Zwischenfrequenzverstärker 42 abnehmbaren Empfangssignale in einem Filter 42 verarbeitet und liefern ein Synchronisationssignal, welches der logischen Schaltung 41 zugeführt wird. Der zur Winkelmessung dienende Taktgeber 32 liefert Schaltsignale an die logische Schallung 41 und außerdem gelangen zu dieser logischen Schaltung 41, noch Haupt-Taktsignale von dem Oszillator 30. Frequenz und Phasenlage des zur Winkelmessung dienenden Taktgebers 32 werden daher In solcher Welse beeinflußt, daß zeltlich genau bestimmte Ausgangssignale erzeugt werden, um die gewünschte Wirkungsweise des Empfängers zu erhalten.

Die zur Säuerung der Synchronisation d'enende logische Schaltung 41 und die die Bahnwinkel ermittelnde logische Schaltung 50 sind Im einzelnen In Fl g. 7 dargestellt. Eine Grobsynchronisation wird mittels eines veränderbaren Tellers 70 und einer logischen Aufteilschaltung 72 erreicht. Ein 10 MHz-Signal des Oszillators 30 (Flg. 5) gelangt zu dem veränderlichen Teller 70, dessen Ausgang dem zur Winkelmessung dienenden Taktgebers 32 zugeführt wird. Das' Rahmenzeit-Synchronlsationssignal des Detektors 60 gelangt ebeiiso wie das Rahmenzelt-Aufteilsignal von dem Zeltgeber 32 zu der logischen Schaltung 72. Der Ausgang der Aufteilschaltung 72 wird dem veränderlichen Teller 70 zugeführt. Die Synchronisation der Taktsignale erfolgt ausschließlich digital und wird In der folgenden Welse erreicht. Gewählt wird eine normale Frequenzteilergeschwindigkeit, um eine Ausgangsanzeige des gewünschten Rahmenzeltintervalls zu erhalten. Dieses iniervaii wird je Rahmenzeit um einen außerordentlich kleinen Betrag geändert. Indem das Frequenzteilverhältnis für eine kurze Zeit während jeder Rahmenzeit verändert wird. Die logische Schaltung 72 liefert an den veränderlichen Teller 70 einen binären Ausgang, wobei der Frequenzteller 70 so ausgelegt ist, daß er durch die Zahl 5 dividiert, wenn der genannte logische Ausgang einen ersten binären Wert hat, während er durch die Zahl 4 dividiert, wenn der logische Ausgang einen anderen binären Wert hat. Durch diese digitale Einstellung kann die Rahmenzeit mit einer Genauigkeit von 0,2 Mikrosekunden eingestellt werden. In entsprechender Weise wird eine Feinsynchronisation oder Frequenzregelung durch ein Schlitzzeit-Synchronisationssignal oder -Schaltsignal von dem Detektor 62 erreicht, das einer logischen Schaltung 74 zugeführt wird. Dieser Schaltung geht 3in Aufteil-Schaltimpuls von dem Taktgeber 32 her zu, um die gewünschte Schaltung zu erreichen. Eine Rahmenzeit-Synchronisation wird mit einer Genauigkeit von mindestens 10 Mikrosekunden erreicht, während innerhalb der Rahmenzeit mit dem hier vorgeschlagenen System eine Fein-Frequenzregelung mit größerer Genauigkeit als einer Mikrosekunde je Rahmenzeit möglich ist.

Die Bahndatenerrechnung selbst wird durch eine dem Azimutwinkel zugeordnete logische Schaltung 76 und eine dem Höhenwinkel zugeordnete logische Schaltung 78 durchgeführt, welche jeweils die eine Winkelinformation enthaltenen Videosignale vom Detektor 4 und Schaltsignale von dem Taktgeber 32 her aufnehmen. Mit den logischen Schaltungen 76 und 78 sind jeweils ein Azlmutwlnkel-Wflhlerschalter 80 bzw. ein Höhenwinkel-Wählerschalter 82 gekoppelt, um von Hand einen gewünschten Kurs vorwählen zu können. Die Elnstellung eines gewünschten Kurses von Hand führt In den Schaltern zur Bereitstellung digitaler Bezugswerte, wie sie von den logischen Schaltungen weiterverwertet werden können. Die dem Azlmulwlnkei zugeordnete logische Schaltung 76 und die dem Höhenwinkel zugeord-

nete logische Schaltung 78 errechnen jeweils die Abweichung der Bahnwlnkeldatcn entsprechend den F.mpfangsslgnalen von den vorgewählten Hezugswerten In den jeweiligen Koordlnalcncbcncn. Her Taktgeber M liefert an die logischen Schallungen 76 und 78 eine Folge

möglicher Azimutwinkel- und Ilohcnwinkel-Oaten und wenn die möglichen Bahndutcn. wie sie von dem Taktgeber 32 her eingegeben werden, den Wcrlcn entsprechend dem vorgewählten Kurs gleich sind, so wird ein Impuls erzeugt, während ein weiterer Impuls erzeugt wird, wenn der Bahnwinkel entsprechend den l-mpliinüssiKnalen gleich einer möglichen Wlnkellngc ansprechend der Taktvorgabe vom Taktgeber 32 Ist. Der /cii/wischcnraum zwischen dem aufgrund des gewünschten Kur-;es erzeugten Impuls und dem entsprechend den l-mpfanj!*· Signalen aufgrund der darin enthaltenen Winfrelinl-irrru tion erzeugten Impuls ist proportional zur Abweichung des Flugzeugs vom richtigen Kurs, wahrend die Reihen folge des Auftretens der Impulse dnc Anzeige liir den Richtungssinn der Abweichung vom richtigen Kur, Ki Die Impulse der logischen Schaltungen 76 und 7H werden jeweils Abweichungs-Auswerlschaltungcn K4 h/w Hft zugeführt, welche Spannungen proportional /u <!.·:■' errechneten Abweichungen liefern. Die Ausgangsspm nungen der die Abweichungen errechnenden Schaltungen 84 und 86 werden den Eingängen eines hck.tnntcn Kreuzzeigerinstrumentes 88 zugeführt, welches eine sichtbare Anzeige der Kursabweichungen darbietet Die Schaltungen 84 und 86 empfangen Rahmenzeit-Schaltimpuise von dem Taktgeber 32.

Die logische Schaltung zur Bestimmung der Azimut winkellage ist genauer in Hg. 8 dargestellt. Die Schaltung zur Bestimmung der Höhenwinkellage ist genauso aufgebaut wie die Schaltung zur Bestimmung der Azimutwinkellage und braucht daher nicht im einzelnen beschrieben zu werden. Grundsätzlich ist feststellen, daß die Zeit des Auftretens eines Aufteil-Schaltimpulses so verstellt wird, daß schließlich die Summe empfangener Energien aufgrund normaler Richstrahlen und dazwischenliegender Richtstrahlen in jeder Hälfte des Aufteil -

so Schaltimpulses gleich ist, wobei diese Zeit des Auftretens des eingeregelten Aufteil-Schaltimpulses dann ein MaIJ für die Winkellage ist. Eine Digitalzahl, welche einem gewünschten Azimutwinkel entspricht, wird durch den von Hand betätigbaren Azimutwinkelwähler 80 bereitgestellt und bildet einen Bezugswert für einen Vergleicher 93. Der Taktgeber 32 erzeugt eine impulsfolge entsprechend einer Gruppe möglicher Azimutwinkelwerte und beim gleichzeitigen Auftreten des Ausgangs des Taktgebers 32 und der gewählten Azimutwinkelzahl tritt an dem Vergleicher 93 ein Ausgangssignal auf. Dieser Ausgangsimpuls wird jeweils einem ersten Eingang von zwei UND-Schaltgliedern 83 und 85 zugeführt. Eine synchronisierte Form des die Winkelinformation enthaftenden Videosignaies wird von der logischen Aufteilschaltung 94 dem Azimutregister 90 zugeführt, um dieses Register auf eine Digitaizahl einzustellen, welche der Azimutposition entsprechend den Empfangssign-alen entspricht. Wenn diese im Register eingestellte Zahl der vom Ausgang des

Taktgebers 32 empfangenen Zahl entspricht, so wird von dem Vergleicher 91 ein Impuls abgegeben, der zu jeweils einem der Eingänge von FHp-Flop-Schaltungen 95 bzw.

96 gelangt. Außerdem wird der Ausgangsimpuls des Vergleichers 91 der B|p-Flop-Schaltung 97 zugeführt, die von dem Taktgeber 32 einen Rahmenzeit-Schaltimpuls empfängt. Die Ausgangssignale der Flip-Flop-Schaltung

97 werden den jeweils anderen Eingängen der oben erwähnten UND-Schaltglieder 83 und 85 zugeführt und die Ausgänge dieser UND-Schaltglieder gelangen zu den jeweils zweiten Eingängen der zuvor genannten Flip-Flop-Schaltungen 95 und 96. Die Winkelinformatlon enthaltende Video-Datensignale des Detektors 48 werden UbJS ein UND-Schaltglled 99 der logischen Aufteilschaltung 94 zugeführt, wobei ein Schaltsigna! zu dem UND-Schaltglled 99 in Form eines Azimut-Abtastsignales gelangt, welcnes von dem Taktgeber 32 abgeleitet wird. Außerdem wird das Azimut-Abtastsignal einem UND-Schaltglied 100 zugeführt, zu welchem auch die Ausgangsimpulse des Vergleichers 91 gelangen. Die Ausgangssignaie des UND-Sehäitgüedes IGO werden einem Schaltimpulsgenerator 98 zugeführt, der die logische Aufieilschaltung 94 speist.

Der Zeitunterschied zwischen dem Auftreten eines Impulses am Ausgang des Vergleichers 91 und eines Impulses des Vergleichers 93 stellt ein Maß für die Abweichung des Flugzeugs vom gewünschten Kurs dar, während die Reihenfolge des Auftretens der Impulse den Richtungssinn der Abweichung angibt. Von den FlIp-Flop-Schaliungen 95 und 96 wird ein Signal erzeugt, das proportional zu dem Zeitunterschied des Auftretens der beiden Impulse ist, wobei die Flip-Flop-Schaltungen durch die jeweiligen Schaltimpulse so betätigt werden, daß jede der Flip-Flop-Schaltungen einen Impuls erzeugt, dessen Breite proportional zur Abweichung ist. Die veränderliche Impulsbreite wird jeweils zugehörigen Integratoren 101 und 102 zugeführt, so daß ein Gielchstrom-Ausgangssignal erzeugt wird, dessen Amplitude proportional zum Abweichungswinkel ist und diese Spannung wirti /ur Speisung des Kreuzzeigerinstrumentes 88 verwendet. Die Flip-Flop-Schaltung 97 wird durch den Rahmcn/.cil-Schaltimpuls des Taktgebers 32 eingestellt und durch den erwähnten Ausgangsimpuls des Vergleichers 91 rückgcstclli und bewirkt die Einschaltung der einen »der der undcrcii von den beiden Flip-Flop-Schaltungen ')5 und 96, je nachdem. In weicher Reihenfolge der SoII-wcrümpuls und der Istwertimpuls auftreten. Auf diese Weise wird der Richiungsslnn der Abweichung zwischen dem tatsächlichen Kurs und dem gewünschten Kurs angegeben. Wie zuvor erwähnt, erfolgt die Bestimmung der llöhenwinkelpnsltlon In entsprechender Welse durch Verarbeitung der die Winkelinformation enthaltenden Daten, wie sie von den In der Höhenwlnkelebene räum-Iich abgesetzt ausgestrahlten Richtcharakteristiken abgeleitet werden, welche von der Bodenstation ausgesendet werden.

lis sei bemerkt, daß der Taktgeber 32 und das Azlmutreglster 90 im wesentlichen als digitale Servo-Schlelfe wirksam sind. Das Azimutregister 90 speichert die ermltlclle Azimul-Winkellnrormatlorii während der Taktgeber 32 eine Folge aller möglichen Azlmuiwlnkelwerte von 0° bis 360° liefert. Der Taktgeber 32 gibt der Reihe nach eine vollständige Folge möglicher Werte Innerhalb einer Rahmenzelt ab und dann, wenn der Taktgeber eine bestimmte Zahl erzeugt, welche gleich der Zahl Im AzI-mutreglster Ist, wird von dem Vergleicher 91 ein Impuls abgegeben, der die zugehörigen Schaltkreise erregt. Der Zeitpunkt relativ zur Rahmenzelt-Synchronlsatlon kann durch Verändern der Zahl Im Azimutregister 90 geändert werden und die logische Aufteilschaltung 94 bestimmt, ob die Zahl Im Register 90 erhöht oder verkleinert werden muß. Der im Register 90; eingestellte Wert wird durch den Ausgang der logischen Aufteilschaltung 94 so lange einreguliert, bis ein Fehlersignal zu Null wird. Das hier vorgeschlagene System arbeitet charakteristischerweise mit einer Geschwindigkeit von 100 Rahmenzelten je Sekunde, so daß eine sehr hohe Abtastgeschwindigkeit

ίο erreicht wird.

Logische Aufteilschaltungen werfen einmal in einem Zeitfehlerdetektor zum Zwecke der Synchronisation verwendet, wie In Fi g. 7 angedeutet Ist und dienen zum anderen zur Winkel-Zelt-Messung, wie In Fig. 8 gezeigt.

Die Eingänge zu den logischen Aufteilschaltungen bilden ein Videosignal und ein Aufteil-Schaltsignal und die logische Schaltung bietet drei digitale Ausgangssignale dar, von denen eines das Auftreten eines Signales innerhalb einer Hälfte oder innerhalb beider Hälften des Schaltsignals anzeigt, während die anderen beiden Ausgangssignale die relative Energie innerhalb jeder Hälfte des Schaltsignals anzeigen. Die Ausgangssignale können das Integrationsergebnis eines oder mehrerer Zeitrahmen darstellen und erscheinen in binärer Form. Die Synchro nisatlon und die Frequenzeinstellung erfolgen also voll ständig digital und ermöglichen so eine außerordentlich feine Regulierung.

Bevor die logische Aufieilschaltung selbst beschrieben werden soll, sei ihre logische Funktion anhand der Tabelle nach FI g. 9 näher erläutert. Der Ausgang X zeigt die Anwesenheit oder das NichtVorhandensein eines Signals innerhalb des Schaltsignals an. Wenn X den Wert EfNS hat, so Ist kein Signal vorhanden, während bei einem Signalwert NULL ein Signal vorhanden ist. Der Ausgang hat außerdem den Wen EINS, wenn kein Signal feststellbar ist. Die Ausgänge Y und Z zeigen Zeitfehler an. Hat Y den Wert EINS, so bedeutet dies, daß in der Hälfte Λ des Auftell-Schaltsignales mehr Energie auftritt als In der Hälfte B. Hat Y den Wert NULL' so bedeutet dies, daß entweder kein Signal vorhanden ist oder daß die Energie Innerhalb der Hälfte B gleich oder größer als die Energie Innerhalb der Hälfte A Ist. Z hat den Wert EINS, wenn In der Signalhälfte B mehr Energie auftritt als In der Schaltsignalhälfte A, während Z den Wert NULL hat, wenn kein Signal vorhanden Ist oder wenn die Energie In der Hälfte A gleich oder größer als In der Hälfte B ist. Die Ausgangssignale der logischen Aufteilschaltung werden zur Synchronisation des Systems verwendet. Sind X, Y und Z sämtlich Null, so Ist das

so System synchronisiert. Hat X ebenso wie Y den Wen NULL, während Z gleich EINS Ist, so besteht ein positiver Fehler. Wenn X gleich EINS Ist, während Y und Z jeweils NULL sind, so befindet sich das System in einem Suchzustand. Die logische Auftellschaltung Ist schema tisch In Flg. 1OA dargestellt und enthält Schaltkreise, welche so ausgebildet sind, daß sie die logischen Ausgangssignale X, Y und Z In Abhängigkeit von dem Videosignal und dem Auftell-S'chaltslgnal als Eingangssignale abgeben können. Die jeweilige Wirkungswelse

$0 der Schaltung ändert sich je nach Verwendung Innerhalb des Systems, da eine Zeltkonstante gewählt wird, um entweder eine Integration Ober einen einzelnen Zeltrahmen oder über mehrere Zeltrahmen hinweg durchzuführen, wie an der betreffenden Stelle der Einrichtung oder des Systems erforderlich Ist. Zum Zwecke der Grobsynchronlsatlon wird die Zeltkonstante so gewählt, daß eine Integration über viele Rahmenzelten hinweg erfolgt, während für die Feinsynchronisation Zeitkonstanten ent-

sprechend einer oder zweier Rahmenzelten gewählt werden. Die logische Schaltung nach JFig. IQA enthält ein Paar von Mischstufen 110 lind 112, deren jeweils einem Eingang einzugehöriges Schaltsignal A bzw. B zugeführt wird. Das Signal A stellt die positive Hälfte des Auftell-Schaltsignales dar, während das Signal B die negative Hälfte dieses Schaltsignales Ist. Der Ausgang der Mischstufen ilO bzw. 1Ü erreicht über jeweils einen zugehörigen Integrationskreis, bestehend aus einem Serlettwiderstand Äi bzw. A₂ und einen Parallelleondensator C, bzw. C₂, einen negativen Eingang eines biflerentialverstärkers 114. Die beiden Ausgänge des DiÖerentlalYerstärkers 114 werfen jeweils Schmitt-Triggern 116 und 1Ϊ7 zugeführt, deren Ausgänge die erwähnten Ausgangssignale Z bzw. Y darstellen. Der Ausgang X wird durch Summation vermittels der Widerstände Äj und R₄ der integrierten Ausgangssignale der Mischstufen 110 und H2 erzeugt, wobei das Summensignal einem Schmitt-Trigger 120 zugeführt wird.

Im Betrieb wird das Video-Eingangssignal durch den Schaltsignalteil A geschaltet und während der Einschaltzcit integriert, so daß die Spannung an dem Kondensator Ci zu Ende der Einschaltzelt das integrierte Signal darstellt. In entsprechender Weise ist die Spannung an dem ' Kondensator C₂ das Integrationsergebnis des Videosignales während des Schaltsignalteiles B. Diese Integrationssignale werden zum Vergleich der Energie des Videosignales innerhalb jeder Hälfte des Auftell-Schaltsignales verwendet. Die integrierten Signale werden dem Dlffentialverstärker 114 zugeführt, welcher die Schmitt-Trigger 116 >ind 118 oder einen von Ihnen erregt, je nachdem, welche relativen Größen der Integrationssignale vorliegen. Die Schallung arbeitet also entsprechend der Tabelle nach FJ %. 9. Der Schmitt-Trigger 116 wird demgemäß erregt, wenn die Größe oder Amplitude des Videosignals während des Schaltsignalteiles A größer als während des Schaltsignalteiles 5 ist. Das Ar-Äüsgangs^fgnal erscheint i&nier dann, wenn kein Signal ge^chajtet^:*ird. Die Zeit konstanten der Inti^ratbren sind auf solche Werter elngesteilt, daß je nach den Erfordernissen Ym System die

inte^Üott über eine H'ahmenzeit oder zwei Rahi§enzel- » ten oder über mehrere Rahmenzeiten durchgeführt wird. Zum Zwecke der Speicherung der mittleren informationen, entsprechend den. Innerhalb der Rahmenzelten ineinanderliegenden StrahJungscharakterisUkcn findet

ίο eliie Schaltung gänäß FIgI lÖB Verwendung.; Diese Schaltung entspricht derjenigen nach FigJ IrtA.'wobei zusätzlich weitere SchaHra|tieI ziir Mittelwertbildung des Signales Ober qngeratfeahllge und geradzahlige Ranmcnze'lteh vorgesehen sind. Das im Kondcasaiori^:, gcspci-

cherte, integrierte Signa! wird entweder durch cfn Steucrsignai 5", oder S₀ getastet, je nachdem, ob genidc eine ungeradzahlige odgir eine geradzahlige Rahmen/?:^ vorliegt. Die am Kondensator Ci anstehende Spannung wird dann entweder auf einen Kondensator Ci oiler auf einen Kondensator Ct übertragen, wobei der Mittelwert dieser Spannung über zwei Rahmenzelten hinweg gch;-.!!cn wird und durch die Widerstände R₅ und R_h summiert' wird, um einem Eingang des DllTercntialverstärkcrs 114 zugeführt zu werden. In entsprechender Weise wird ein Mit- telwertsignal für den jeweils anderen Eingang des Differentialverstärkers abgeleitet. Die logischen Ausgangssignale X, Y und Z entsprechen wieder der Wcrtctahclie nach Fig. 9, doch stellen die logischen Werte in diesem Falle Mittelwertinformationen aufeinanderfolgender

^o ungeradzahliger und geradzahliger Rahmcn/citcn d;ir.

Aus Vorsiehemden erkennt man, daIi das hier vorgeschlagene Funkortungssystem bzw. Instrumcnicnlan· desystem eine außerordentlich genaue und kontinuierliche Kurs- und Lagebestimmung aus in zeitlicher I olge

^r> ausgesendeten, räumlich abgesetzten Antcnnen-Rkhicharakteristiken gestattet.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

Patentansprüche:

1. Funkortungssystem mit einer an einem Bezugspunkt befindlichen ersten Sendeelnrlchtung (10, 14, 16), die räumlich bezüglich einer zu bestimmenden Koordinatenrichtung begrenzte Strahlungsdiagramme unter Ausführung einer Abtastbewegung In der betreffenden Koordinatenrichtung aussendet, ferner mit einer ebenfalls am Ort des Bezugspunktes befindli- to chen, mit bestimmtem Zeittakt im wesentlichen nach allen Richtungen strahlenden weiteren Sendeeinrichlung (10, 12) und mit einer am Ort eines Fahrzeugs befindlichen Empfangs- und Signalverarbeitungseinrichtung (Fig. 5), welche aus den Strahlungsdlagram- men entsprechenden Empfangssignalen eine Richtungsinformation ableitet, wobei in einer Auswerteinrichtung (Fl g. 7) der Empfangs- und Signalverarbeitungseinrichtung die Richtungsinformationen bus dem Zeitunterschied zwischen dem Empfang von Signalen der ersie/i Sendeeinrichtung und Signalen der weiteren Sendeelnrlchtung abgeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerfeinrichtung der Empfangs- und Signalverarbeitungseinrichtung (Fig.5) eine zur Erzeugung von Zeitbezugssig- naien dienende, auf die Signale der weiteren Sendeeinrichtung (10, 12) ansprechende •Empfangs-Detektoreinrichtung (43, 41, 32) enthält, daß die erste Sendeelnrlchtung (10, 14, 16) die Strahlungsdiagramme In der betreffenden Koordinatenrichtung Abtastschritte ausführend aussendet und daß die Empfangs- und Signalverarbeitungseinrichtung des Fahrzeugs einen Schaltungszweig (44, 46, 48, Fi^- 5) zur Erzeugung eines interpolierten ZeltmKteJpunktes des Empfangs von Signalen der ersten Sendeelnri fttungen (10, 14, 16) enthalt.

2. Funkortungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auch auf die räumlich bezüglich der zu bestimmenden Koordinatenrichtung begrenzten Strahlungsdiagramme ansprechende Emprangs-Detektorelnrichtung (43, 41, 32) den Interpolierten zeitlichen Mittelpunkt des Empfangs durch Amplitudenvergleich (Flg.4E) bildet und daß eine Zeltmeßeinrichtung (95, 96, 97,101, 102) zur Bestimmung des Zeltunterschiedes zwischen dem Auftreten *$ des zeitlichen Bezugssignales und einem Signal entsprechend dem Interpolierten zeitlichen Mittelpunkt des Empfangs eines bestimmten Strahlungsdiagramms vorgesehen Ist.

3. Funkortungssysiem nach Anspruch 2, dadurch ^x gekennzeichnet, daß die Slgnalverarbeltungselnrlchtung (Fig. 5) eine Schaltung (80, 93) zur Erzeugung eines ersten Signals zu einer Zelt, welche einer gewünschten Fahrzeugposition oder Fahrzeugrichtung relativ zu dem Bezugspunkt entspricht, ferner eine weUere Schaltung (90, 91) zur Erzeugung eines weiteren Signales zu einer Zelt, welche der tatsächlichen Position oder Richtung des Fahrzeugs relativ zum Bezugspunkt entspricht sowie die Zeltmeßeinrichtung (95, 96, 97, 83, 85, 101, 102) enthält, welche den Zelt- «» unterschied des Auftretens des ersten und des zweiten Signals bestimmt, welcher sich als Funktion der Richtung oder Position des Fahrzeugs relativ zum Bezugspunkt ändert, wobei die Reihenfolge des Auftretens des ersten und des zweiten Signals den Rieh- tungsslnn einer Abweichung von einer vorbestimmten Position oder Richtung angibt.

4. Funkortungssystem nach einem der Ansprüche 1

bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Sendeelnrlchtung (10, 20, 14, 16) eine Antennenanordnung (16) zur Erzeugung In bestimmten Zeitschritten innerhalb einer Azimutebene weiterrückender Strahlungsdiagramme sowie eine weitere Antennenanordnung (14) zur Erzeugung von In bestimmten Zeitschriften mit Bezug auf eine Höhenwinkelebene weiterrückender Strahlungsdiagramme enthält (Flg. 1, 2 und 3).

5. Funkortungssystem nach* Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die am Ort des Fahrzeugs befindliche Signalverarbeitungseinrichtung je einen jeweils einer der beiden Antennenanordnungen (14,16) entsprechenden Signalverarbeitungskanal (76, 84; 78, 86) enthält.

6. Funkortungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Signalverarbeitungskanal einen Wählerschalter (80) zur Einstellung einer Digitalzahl entsprechend einem gewünschten Kurswinkel, ferner einen Winkel-Taktgeber (32) zur Erzeugung einer Folge von Digitalzahlen entsprechend möglichen Kurswinkeln, weiter eine Vergleichseinrichtung (93) zur Erzeugung eines ersten Ausgangssignales, wenn die Digitalzahl, welche am Wählerschalter eingestellt worden ist und die Digitalzahl des Taktgebers gleich sind, fernerhin eine Schaltung (94, 90) zur Erzeugung einer Digitalzahl entsprechend dem tatsächlichen Kurs des Fahrzeugs, weiterhin eine weitere Vergleichsschaltung (91) zur Erzeugung eines weiteren Signaies dann, wenn die Digitalzahl des Taktgebers und die Dlgitalz&rd entsprechend dem tatsächlichen Kurs des Fahrzeugs einander gleich sind, desferneren Schaltmittel (83, 85, 95, 96, 97) zur Erzeugung von Impulsen mit einer Breite, welche zum Zeitunterschied des Auftretens des ersten und des zweiten Verglelcher-Ausgangsslgnales proportional ist und schließlich Integrationseinrichtungen (101, 102) enthält, deren Ausgangssignal In der Amplitude proportional zur Breite der Impulse der genannten Schaltmittel Ist und ein Maß für die Abweichung des Fahrzeugs vom gewünschten Kurs darstellt.

7. Funkortungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel eine Schalteinrichtung (97) zur Anzeige der Reihenfolge des Auftretens des ersten und des zweiten Signals enthalten, derart, daß der Richtungssinn einer Abweichung vom gewünschten Kurs angezeigt wird.

8. Funkortungssystem nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Anzeigemittel (68 bzw. 88) zur Anzeige der Abweichung vom gewünschten Kurs nach Größe und Richtung.

9. Funkortungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die räumlich bezüglich einer zu bestimmenden Koordinatenrichtung begrenzten Strahlungsdiagramme mit bestimmtem Zelttakt derart von Richtung zu Richtung schrittweise weitergeschaltet werden, daß sich mit Bezug auf eine größere Rahmenzelt In einer Azimut-Schnittebene und/oder In einer Höhenwinkel-Schnittebene durch den Bezugspunkt eine fächerartige Gestalt der Strahlungsdiagramme insgesamt ergibt.

10. Funkortungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussendung der räumlich bezüglich einer zu bestimmenden Koordinatenrichtung begrenzten Strahlungsdiagramme In jeweils jeder zweiten Rahmenzelt derart um einen halben räumlichen Schritt versetzt erfolgt, daß In der genannten Schnittebene bzw. In den genannten Schnittebenen

über einen Zeitraum von zwei Rahmenzelten betrachtet zwei fächerartige Bilder der Strahlungsdiagramme ineinanderl legen.

11. Funkbrtungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zeltliche Interpolation des Empfangs eines vom Bezugspunkt ausgehenden Strahlungsdiagramms entsprechend dem tatsächlichen Standort oder Kurs des Fahrzeugs in der Weise erfolgt, daß der Umschaltzeitpunkt eines zweiteiligen Schaltsignales so lange verschoben wird, bis die vor und die nach dem Umschaltzeltpunkt integrierte Empfangsenergie jeweils gleich groß ist.

12. Funkortungssystem nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Integration der Empfangsenergien vor und nach dem Umschaltzeltpunkt des Aufteil-Schaltsignals über zwei Rahmenzeiten hinweg erfolgt.

13. Funkortungssystem nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Bezug auf die HOhenwinkelebene schrittweise weitergeschalteten Strahlungsdiagramme kegelförmige Gestalt besitzen (Fig.3).