DE2320127A1

DE2320127A1 - Anordnung zur flugzeugnavigation und kollisionsverhuetung

Info

Publication number: DE2320127A1
Application number: DE2320127A
Authority: DE
Inventors: John P Chisholm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-04-26
Filing date: 1973-04-19
Publication date: 1973-11-08
Also published as: CA1003540A; GB1398483A; US3801979A; JPS4948100A; IL42009A0; FR2182114B1; IL42009A; IT984113B; FR2182114A1

Description

Patentanwälte Dipl. Ing. Walter Meissner * & ^Ai R.

Dipl. Ing. Herbe.! Tischer
Bνro München

önchen 2, Tal 71 ? ? 9 Π 1 9 7

John P. Chisholm Boston, V.St.A.

Anordnung zur Flugzeugnavigation und Kollisionsverhütung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Flugzeugnavigation und Kollisionsverhütung. Insbesondere befaßt sie sich mit wechselweise zusammenarbeitenden Anordnungen, bei denen in den verschiedenen Einheiten vorgesehene Zeitgeber die Zeit in sich wiederholende synchronisierte Zeitschlitz folgen unterteilen, die eine störungsfreie Teilnahme aller geeignet ausgerüsteter Flugzeuge und/oder Bodenstationen sicherstellen.

In der Frühzeit der Entwicklung von Anordnungen der obengenannten Art wurden mit der Schaffung der verschiedenen Funktionsmöglichkeiten in den Flugzeugen und den Bodenstationen gesonderte Geräteeinheiten hinzugefügt, welche die betreffenden Funktionen übernehmen. So handelt es sich beispielsweise bei den am Boden und an Bord angeordneten VORTAC/TACAN/VOR/DME-Einheiten um Anordnungen, die von den Haupttakt~(Normalzeit-)Bodenstationen und von den mit-

einander zusammenwirkenden Bordzeitgebern, die für Kollisionsverhütungs(CAS-) oder Positionshaltezwecke mehr oder weniger getrennt und verschieden sind. Bei der anschließenden Weiterentwicklung begann man dann mit dem Versuch, die verschiedenen Einheiten zu integrieren, um einige ihrer Funktionen nach Möglich-

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keit zusammenzufassen und auf diese Weise die Kosten, zu senken, die Geräte weniger kompliziert werden zu lassen und bezüglich der Bordeinrichtungen an Gewicht zu sparen.

Mit der Erfindung sollen die zur Durchführung der verschiedenen Navigations-, CAS- und Positionshaltefunktionen erforderlichen Anlagen weiterintegriert werden. Es soll für eine größere Wirtschaftlichkeit der Systeme gesorgt werden, indem die einzelnen Einheiten so weit wie irgendmöglich zusammengefaßt werden, ohne daß dies mit einer Verschlechterung der Wirkungsweise des Systems erkauft zu werden braucht»

Bekannte Versuche, die Kosten zu senken und die Duplizierung von Anlagenteilen zu vermeiden, sind in den US-Patenten 3 458 861, 3 521 278 und 3 521 279 (Michnik) beschrieben. Dabei wird davon ausgegangen, daß über die ganze Welt verteilt eine große Anzahl von TACAN-, VORTAC- und VOR/DME-Bodenstationen vorhanden ist. Es wird vorgeschlagen, statt eine große Anzahl von neuen Normalzeit liefernden Bodenstationen für CAS-Zwecke aufzubauen, die vorhandenen VORTAC/TACAN-Stationen so anzupassen,* daß sie ^: sich für das Synchronisieren von Bordzeitgebern mit einer am Boden erzeugten Normalzeitbasis heranziehen lassen. Es wird angeregt, die regelmäßige Signalaussendung der vorhandenen Bodenstationen durchweg mit der Normalzeitbasis zu synchronisieren, so daß die an Bord befindlichen Zeitgeber dann unter Verwendung der nach dem DME-Verfahren gemessenen Abstände von diesen Bodenstationen synchronisiert werden können/ Dieser Vorschlag wird im folgenden als

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VCRTAC-SYNC-Verfahren bezeichnet.

Auch bei diesen bekannten Weiterentwicklungen werden jedoch aus einer Reihe von Gründen gesonderte Empfangs- und/oder Sendegeräte für CAS-Zwecke benutzt. In erster Linie liegen die Frequenzen, die für die CAS-Bord-zu-Boden- oder Bord-zu-Bord-Entfernungsmessung " verwendet werden, normalerweise in einem Frequenzband, das sich von den VORTAC/TACAN/VOR/DME-Frequenzbändern unterscheidet, und zwar sowohl bei den bereits praktisch eingesetzten Anlagen als auch bei den für die Zukunft vorgeschlagenen Einrichtungen, beispielsweise entsprechend den von der Air Transport Association of America (ATA) angenommenen CAS-Bestimmungen.. Sodann kann eine fUr eine Einwegentfernungsmessung verwendete CAS-Frequenz nicht gleichzeitig zur Bestimmung des Abstandes von einer VORTAC- oder TACAN-Station ausgenutzt werden, weil dies zu beträchtlichen Störungen führen würde. Weiterhin erfordert jede TACAN- oder VORTAC- oder VOR/DME-Station zwei unterschiedliche Frequenzen, da sie Antwortsignale auf einer anderen Frequenz sendet als der Frequenz, auf der die Abfragesignale eingehen. Obwohl früher die an Bord befindlichen TACAN- oder VORTAC-Sendeempfangsgerate nicht so rasch auf andere Frequenzen abgestimmt werden konnten, daß dies für eine Ausnutzung der Geräte im Zeitmultiplexbetrieb herangezogen werden könnte, machen es in jüngster Zeit erzielte technische Verbesserungen möglich, an Bord mitzufUhrende TACAN- oder VORTAG- und DME-Sendeempfangsgeräte aufzubauen, deren Frequenzwähler elektronisch abgestimmt werden kann. Ein an Bord angeordnetes TACAN- oder VORTAC-Sendeempfangsgerät kann jetzt im Falle einiger Anordnungen

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innerhalb ungefähr einer Millisekunde abgestimmt werden, während sich die in jüngster Zeit entwickelten Anlagen innerhalb von ungefähr 20 .AJS abstimmen lassen. Dadurch wird es möglich, jeden beliebigen von mehreren hundert Frequenzkanälen, die zur Zeit für den VORTAC/TACAN/VOR/DME-Betrieb vorgesehen sind, schnell anzuwählen. Vermutlich wird in der Zukunft diese Abstimmzeitdauer noch weiter gesenkt werden können.

Die vorliegende Erfindung schlägt vor, den von Bord zu Boden und von Bord zu Bord erfolgenden Austausch von Impulsgruppen zwischen den einzelnen Einheiten für die Zwecke der Zeitgebersynchronisation, der Kollisionsverhütung, der Einwegentfernungsmessung und selbst der Fernmessung von Informationen bezüglich Navigation und CAS samt und sonders entweder auf einigen der vorhandenen VORTAC- oder TACAN-Kanälen oder auf zusätzlichen, im wesentlichen im gleichen Frequenzband liegenden Kanälen abzuwickeln sowie alle vorliegend diskutierten Funktionen'mit Hilfe derselben rasch abstimmbaren Sende- und Empfangsgeräte durchzuführen.

Mit der Erfindung soll eine verbesserte Anordnung zur Navigation und zur Kollisionsverhütung geschaffen werden, das darauf beruht, daß die Fähigkeiten von bereits vorhandenen, an Bord befindlichen VORTAC/TACAN/VOR/DME-Sendeempfangs-Frequenzwähleinrichtungen auch dazu ausgenutzt werden, innerhalb einer sich wiederholenden Folge von Zeitschlitzen, mit denen alle Einheiten synchronisiert sind, in Zusammenwirken mit anderen Flugzeugen oder Bodenstationen Kollisionsverhütungsimpulsgruppen zu senden und zu empfangen.

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Die vorliegende Erfindung geht αανοη aus, daß die relative Einschaltdauer der meisten an Bord befindlichen Navigations- und CAS-Einrichtungen recht gering ist. Beispielsweise* führt ein typisches TACAN/VORTAC-Bordgerät in Verbindung mit der Bodenstation, auf die es abgestimmt ist, ungefähr 10 DME-Messungen pro Sekunde aus. Zur
Vornahme jeder Messung ist im allgemeinen nur ein Bruchteil einer
Millisekunde erforderlich. Währena der- übrigen Zeit bleibt das Gerät untätig. Andererseits durchlaufen CAS-Einheiten, die in einer
Zeitschlitzfolge, beispielsweise der von der ATA vorgeschlagenen
Zeitschlitzfolge, tätig werden, alle drei Sekunden eine Epoche,
wobei jede Epoche eine vollständige Zeitschlitzfolge von 2.CXXD
Zeitschlitzen von 1.50OA¹S Dauer umfaßt. In jedem praktischen Fall wird die Mehrzahl dieser Schlitze unbelegt bleiben oder von einem
Flugzeug belegt sein, dessen Höhe, Entfernungsänderungsgeschwindigkeit oder Abstand klar erkennen lassen, daß es in unmittelbarer Zukunft keine Bedrohung darstellt. Infolgedessen kann das CAS-System tatsächlich während eines beträchtlichen Teils der Zeitdauer jeder Folge untätig bleiben. In ähnlicher Weise erfolgt die Zeitgebersynchronisation des Flugzeugs nur innerhalb weniger Zeitschlitze
jeder Epoche, was eine entsprechend geringe relative Einschaltdauer bedeutet. Die Zeitgebersynchronisation kann sogar überflüssig werden, wenn sich die Kosten von Atomuhren so weit verringern lassen, daß sie an Bord die Kristalloszillqtoren ersetzen können.

Mit der Erfindung sollen in erster Linie Möglichkeiten aufgezeigt
werden, der Reihe nach die verschiedenen oben angegebenen Funktionen und andere weiter unten erwähnte Funktionen mit geringer rela-

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tiver Einschaltdauer so zusammenzufassen, daß Einrichtungen, die in Folgeform an allen der verschiedenen Funktionen teilnehmen können, zum richtigen Zeitpunkt angewählt und/oder abgestimmt werden, um eine Teilnahme zu erlauben, ohne daß das Betriebsverhalten für irgendeine der Funktionen wesentlich verschlechtert wird.

Wenn verschiedene Funktionen zu einer integrierten Folge zusammengefaßt werden, d. h. beispielsweise die DME-Entfernungsmeßfunktion mit einer Bordzeitgebersynchronisationsfunktion und mit einer CAS-Funktion kombiniert wird, muß berücksichtigt werden, daß sich die Bedürfnisse dieser Funktionen voneinander unterscheiden. Beispielsweise·sei angenommen, daß die CAS-Funktion die drei Sekunden dauernde ΑΤΑ-Folge von 2.OOO sich wiederholenden Zeitschlitzen benutzt, von denen jeder 1.5OO/üs lang ist und von denen einige von Flugzeugen eindeutig belegt sind, während andere Zeitschlitze frei sind. Wenn jetzt die Zeitschlitze Flugzeugen regellos zugeteilt werden, die in den allgemeinen Flugraum eintreten und diesen verlassen, gibt es während einer Epoche keinen Zeitabschnitt, der im Rahmen der Kollisionsverhütüngsüberwachung willkürlich unberücksichtigt bleiben kann. Außerdem sind die Grenzen innerhalb jeder Epoche weltweit festgelegt auf Grund einer gemeinsamen Normalzeitbasis, so daß die CAS-Funktion nicht geändert werden kann, um sie den jeweiligen Bedürfnissen eines teilnehmenden Flugzeuges oder einer Gruppe von Flugzeugen anzupassen. Selbst die Zeitgebersynchronisationsfunktion ist entsprechend dem ΑΤΑ-Format mit bestimmten Zeitschlitzen innerhalb der Epoche verknüpft. Andererseits ist die DME-Entfernungsmeßfunktion nicht mit einer vo'rbe-

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stimmten Zeitbasis verknüpft sondern flexibel, solange gewisse allgemeine Anforderungen in vernünftiger Weise berücksichtigt werden. Beispielsweise darf das System nicht so arbeiten, daß die Abfragezeiten einer der VORTAC/TACAN-Stationen sich haufen und eine Bodenstation zu einem bestimmten Zeitpunkt überlastet wird, während sie zu anderen Zeitabschnitten der Folge nahezu untätig bleibt. Dieser Umstand läßt den Gedanken, willkürlich feste Teile der CAS-Epoche für das Abfragen von DME-Bodenstationen durch alle Flugzeuge auszuwählen, ausscheiden. Diese gemessenen Entfernungen, erzielt als Ergebnis eines Abfragevorganges der DME-Station, werden unter anderem benutzt, um den Bordzeitgeber zu synchronisieren. Dies geschieht mittels des Bordgerätes in Abhängigkeit von Synchronisationsimpulsgruppen, die von der Bodenstation mehrfach während jeder Epoche über Funk übermittelt werden, und zwar beispielsweise während 30 Zeitschlitzen, die für diesen Zweck reserviert sind und während deren die Bordgeräte einfach hören.

Eine Möglichkeit, ein praktisch einsetzbares System aufzubauen, besteht darin, die CAS-Funktion von allen Flugzeugen auf einer, gemeinsamen CAS-Frequenz durchführen zu lassen und dafür zu sorgen, daß sämtliche Flugzeuge periodisch alle CAS-Zeitschlitze überwachen, um festzustellen, welche Zeitschlitze frei oder in dem betreffenden Augenblick von einem Flugzeug belegt sind, das eine Kollisionsgefahr darstellen könnte. Wenn dies festgestellt wurde, passen die Flugzeuge dann ihre DME-Funktionen in die CAS-Zeitbasis ein, um zu vermeiden, daß die DME-Funktionen der Flugzeuge in einem

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der CAS-Zeitschlitze durchgeführt werden, die von einem eine Gefahr darstellenden Flugzeug belegt sind (im folgenden kurz "gefahrbelegte Zeitschlitze" bezeichnet). Bei 2ÖOO Zeitschlitzen je Zeitschlitzfolge ist anzunehmen, daß viele freie Zeitschlitze vorhanden sind, sei es weil die betreffenden Zeitschlitze überhaupt nicht belegt sind, sei es weil die betreffenden Zeitschlitze von einem Flugzeug belegt sind, das zu dem betreffenden Zeitpunkt keine tatsächliche Gefahr darstellt. Die echt erforderliche relative CAS-Einschaltdauer ist infolgedessen noch kleiner als dies den Anschein haben würde, wenn "belegt" und "frei" als einziges bestimmendes Kriterium verwendet wurden. Ein optimal aufgebautes System sollte infolgedes.sen entweder gefahrbelegte Zeitschlitze ermitteln und während dieser Zeitschlitze die DME-Funktion unterbinden, oder aber freie Zeitschlitzintervalle ermitteln und die DME-Funktion während dieser freien Zeitschlitzintervalle auslösen. Eine derartige Überwachung der CAS-Zeitschlitze erfordert jedoch entweder einen Hilfsempfanger, der ständig die CAS-Frequenz abhört, sowie eine logische Schaltung, die Zwischenräume innerhalb der relativen CAS-Einschaltdauer verfolgt, oder aber die DME-Funktion muß periodisch urfeerbrochen werden, während eine vollständige CAS-Epoche durch ben gemeinsamen Empfänger überwacht wird, um festzustellen, innerhalb welcher Zeitschlitze keine Signale auftreten. In jedem Fall'e ist eine logische Schaltung erforderlich, um die überwachten Ergebnisse zu verarbeiten. Wie oben erwähnt, werden zur Zeit gesonderte Sender und Empfänger benutzt, um die verschiedenen CAS-Furktionen, VORTAC/TACAN/DME-Funktionen und die ZeitgebersynchroniEfationsfunktionen durchzuführen. Demgegenüber liegt

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der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine auf Zeitmultiplexbasis beruhende schritthaltende Integration dieser Funktionen zu erreichen, so daß ein einziges, rasch abgleichbares Sende- und Empfangsgerät in Verbindung mit einer zweckentsprechenden logischen Einrichtung sämtliche Hf-Signale verarbeiten kann, die für die verschiedenen Funktionen erforderlich sind. Mit der Erfindung sollen die Kosten der CAS-Ausrüstung so weit gesenkt werden, daß diese für normale Flugzeuge wirtschaftlich tragbar wird. Infolgedessen wird die vorstehend erwähnte Lösung mit einem einzigen Empfänger im folgenden näher betrachtet.

Es wurde vorstehend darauf hingewiesen, daß dann, wenn die DME-Funktion bei der Gesamtfolge der Funktionen periodisch weggelassen wird, der Empfänger auf die CAS-Funktionsfrequenz abgestimmt und lange genug auf dieser Frequenz gehalten -werden kann, um eine Reihe von Zeitschlitzen zu überwachen. Dies hat überhaupt keine Verschlechterung der CAS-Funktion zur Folge. Es wird jedoch während eines Zeitschlitzüberwachungsintervalis auf alle DME-Messungen verzichtet. Dies stellt zwar technisch eine Verschlechterung dar, die jedoch harmlos sein kann. Im Hinblick auf die Navigation ist der gelegentliche Ausfall der Entfernungsmessung zu einer VORTAC/TACAN/ DME-Station für einige Sekunden keineswegs kritisch, weil ein herkömmliches DME-Gerät in der Lage ist, Entfernungsanzeigen trotz eines Signalausfalls bis zu 10 s zu liefern. Für diesen Zweck dient die sogenannte "velocity coasting"-Technik. Auch im Hinblick auf die Synchronisation des Bordzeitgebers ist der periodische Ausfall der Nachsynchronisation für jeweils einige Sekunden nicht von Nach-

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teil, vorausgesetzt, der an Bord des Flugzeuges befindliche Zeitgeber hat eine ausreichende Stabilität, um die Drift des Zeitgebers während dieses Intervalls innerhalb tragbarer Toleranzen zu halten. Dieses Erfordernis ist mit Leichtigkeit zu erfüllen.

Mit der vorliegenden Erfindung wird dementsprechend ein allgemeines Navigationssteuersystem geschaffen, bei dem die DME-Funktion periodisch für das Intervall mindestens eines Teils einer CAS-Zeitschlitzfolge zum Schweigen gebracht wird. Während dieses Intervalls wird der Empfänger auf die CAS-Frequenz abgestimmt, um diskrete Anzeichen für verschiedene Zeitschlitze der CAS-Periode zu ermitteln und in einem geeigneten Speicher einzuspeichern, die gefahrbelegt sind und nicht für DME-Funktionen unterbrochen werden dürfen, oder aber Anzeigen für Zeitschlitze, die nicht auf diese Weise belegt sind und die sicher für gewöhnliche DME-Messungen ausgenutzt werden können, einschließlich Entfernungsmessungen, die der Synchronisation des Bordzeitgebers dienen, wie dies beispielsweise in den vorstehend genannten Michnik-Patenten der Fall ist. Diese Überwachung aller Zeitschlitze, während deren bestimmt wird, ob die Zeitschlitze belegt oder frei sind, kann so oft oder so selten erfolgen, wie dies für zweckmäßig erachtet wird. Im Falle einer in sich abgeschlossenen Positionshaltung, bei der der Belegungszustand der Zeitschlitze im voraus bekannt ist und dem Einfluß eines einheitlichen Befehls unterliegt, wie dies im folgenden näher diskutiert wird, kann die Zeitschlitzüberwachung als Ganzes weggelassen werden, da die auf Grund der Überwachung zu gewinnenden Informationen bereits bekannt sind. Bei den normaler-

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weise anzutreffenden Verkehrssteuersituationen sollte die Überwachung dagegen ausreichend oft erfolgen, um den Verlust eines wirksamen Kollisionsverhutungsschutzes für Flugzeuge zu vermeiden, die neu in den betreffenden Flugraum eintreten, und um sicherzustellen, daß die Anordnung keinen belegten Schlitz infolge einer momentanen Störung oder eines Signalausfalls übersieht.

Die Häufigkeit, mit der die verschiedenen Flugzeuge die Zeitschlitzfolgen überwachen, soll ferner von einem willkürlichen Verteilerfaktor abhängen, so daß die Überwachungsintervalle sich nicht statistisch häufen. Auf diese Weise werden auch die Zeitspannen, während deren die Flugzeuge ihre DME-Funktionen ausführen, willkürlich verteilt und kommt es an örtlichen Bodenstationen nicht zu übermäßigen Anhäufungen von Abfragen.

Weiterhin soll mit der Erfindung eine Anordnung geschaffen werden, bei der, nachdem die Zeitschlitze einmal auf den Belegungszustand überwacht wurden, diese Abhörinformation dazu benutzt wird, für mehrere in Abstand voneinander liegende Zeitspannen innerhalb aufeinanderfolgenden Arbeitsintervallen zu sorgen, während derer DME-Funktionen nacheinander ausgeführt werden, um eine Folge von miteinander verknüpften Entfernungsmessungen zu erhalten, die sich mit einer Frequenz wiederholen, die der Frequenz des Signalaustausches bei VORTAC/TACAN-Stationen nahekommt, die gegenwärtig durch nicht abgewandelte DME-Anlagen ausgeführt werden. Das nicht modifizierte DME-Gerät ist mit einer eigenen internen Wiederholfrequenzsteuerung ausgerüstet, durch die das Gerät

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normalerweise so EIN-getriggert wird, daß ungefähr zehn Entfernungsmessungen je Sekunde ausgeführt werden. In der Praxis würden wahrscheinlich die meisten dieser Messungen in nicht belegte Teile der CAS-Zeitschlitzfolge fallen. Eine Möglichkeit, störende Überschneidungen auszuschließen, besteht darin, ,daß einige dieser Triggervorgänge in Fällen unterdrückt werden, wo sie beispielsweise während Zeitschlitzen, die sich auf Grund der Überwachung der CAS-Folgen als belegt erwiesen haben, während des eigenen Zeitschlitzes des Flugzeuges und während Zeitschlitzen auftreten wurden, die für die Zeitgebersynchronisation vorbelegt sind. Statt dessen könnte das an Bord befindliche DME-System auch normalerweise ausgeschaltet sein und zu günstigen Zeitpunkten EIN-getriggert werden, die auf Grund der Zeitschlitzüberwachung bestimmt werden.

Nimmt man an, daß bei einem integrierten Mehrfachfunktionssystem der beschriebenen Art die DME-Abfragefunktion auf einer der mehreren 1CXD Frequenzen durchgeführt wird, die in dem vorhandenen Band zur Verfügung stehen, und daß die Bodenstation auf einer anderen dieser Frequenzen antwortet, wobei die beiden Frequenzen einen Kanal bilden, der die betreffende angewählte Bodenstation identifiziert, muß eine weitere, dieser Frequenzen im gleichen Band sowohl für das Senden als auch für das Empfangen von CAS-Entfernungsmeßsignalen (d. h. Bord-zu-Bord) vorgesehen werden. Das bedeutet, daß der an Bord des Flugzeuges befindliche Sender zwischen der CAS-Entfernungsmeßfrequenz und der Abfragefrequenz der betreffenden VORTAC/TACAN/DME-Station, die der Pilot von Hand ausgewählt

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hat, rasch umgestimmt werden muß, wahrend der an Bord des Flugzeuges befindliche Empfänger zwischen derselben CAS-Entfernungsmeßfrequenz und einer weiteren Frequenz rasch umgestimmt werden muß, auf der die von Hand ausgewählte VORTAC/TACAN/DME-Station auf die Anfragen antwortet.

Wie oben kurz erwähnt ist, erfolgt bei einigen DME-Einheiten die Abstimmung auf unterschiedliche Frequenzen innerhalb einer Zeitspanne von nur ungefähr 2O/is, während die Abstimmung bei anderen Einheiten langsamer vor sich geht, beispielsweise 1 ms beansprucht. Betrachtet man den schwierigeren Fall, bei dem die Abstimmung langsam erfolgt, und sollen mittels des DME-Gerätes große Entfernungen gemessen werden, ist jedesmal, wenn das System eine DME-Funktion durchführen soll, um einen Abstand entweder für Navigationszwecke oder zur Synchronisation des Zeitgebers zu bestimmen, ein Zeitintervall von ungefähr 4 ms, entsprechend drei aufeinanderfolgenden Zeitschlitzen, erforderlich. Während der ersten ms werden sowohl der Sender als auch der Empfänger von der CAS-Frequenz auf die jeweiligen DME-Abfrage- und Antwortfrequenzen abgestimmt, die der von Hand ausgewählten TACAN/VORTAC-Station zugeordnet sind. Das zweite und das dritte 1 ms-Intervall werden dann ausgenutzt, um die eigentliche Entfernungsmessung durchzuführen. Schließlich erfolgt währen,d der vierten ms die erneute Abstimmung von Sender und Empfänger auf die gemeinsame CAS-Entfernungsmeßfrequenz.

Eine mögliche Abwandlung der Anordnung besteht darin, daß die

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späteren Teile von belegten Zeitschlitzen für DME-Zwecke herangezogen werden , und zwar dann, wenn rasch ansprechende Sender und Empfänger nur ungefähr 20 Ais für den Umstimmvorgang erfordern. Wird die CAS-Entfernungsmessung in solchen Zeitschlitzen auf 100 Meilen begrenzt, was den Anforderungen bei niedrigfliegendem allgemeinem Luftverkehr entspricht, verbleibt in den betreffenden Zeitschlitzen hinreichend Zeit, um eine DME-Messung auszuführen.

I
Die Entscheidung zur Durchführung einer solchen Messung erfolgt innerhalb des Zeitschlitzes selbst, so daß die Anordnung vereinfacht wird, weil es nicht notwendig ist, die Kennungen freier Zeitschlitze zu ermitteln und zu speichern.

Bei weiterentwickelten Anordnungen kann es auch wünschenswert sein, Fernmessungen zwischen jedem Flugzeug und einem anderen Flugzeug oder einem am Boden befindlichen Rechenzentrum vorzunehmen. Dies gilt insbesondere für ein bodengesteuertes Gesanrrtnavigationsverkehrssystem, bei dem ein am Boden befindlicher Rechner die geometrische Verteilung des Verkehrs errechnet, und zwar an Hand der in jedem Flugzeug gemessenen Höhen und unter Verwendung der von den Flugzeugen gemessenen Flugzeugabstände. Alle diese Daten werden an den Rechner fernübermittelt. Eine derartige Anordnung ist im einzelnen in der US-PS 3 434 140 beschrieben. Jedes Flugzeug kann die Daten zum Boden und zu anderen in der Nähe befindlichen Flugzeugen während des eigenen Zeitschlitzes und während der Sender auf die CAS-Frequenz abgestimmt ist, übermitteln. Die anderen Flugzeuge können die Daten empfangen, weil ihre eigenen Empfänger auf die CAS-Frequenz während desselben Zeitschlitzes

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abgestimmt sind, da sie diesen Zeitschlitz als belegt ermittelt haben. Wenn das bodenbezogene System eine aktive Verkehrsregelung übernehmen soll, kann es zurückantworten, und zwar entweder im Sprechfunk auf einer anderen Frequenz, die ein Flugleiter benutzt, um mit dem Piloten zu sprechen, oder aber durch Fernmeßsignalübermittlung an das Flugzeug, beispielsweise während eines speziellen Zeitschlitzes, so zum Beispiel innerhalb des Syn-" chronisationssignalzeitschlitzes am Anfang jeder Epochenfolge. Im Falle, des oben erläuterten, in der einen oder der anderen Richtung stattfindenden Fernmeßbetriebs wäre kein weiteres Abstimmen des Sender oder des Empfängers erforderlich.

Bei bestimmten Positionshalteanwendüngen, zu denen auch militärische Anwendungen gehören, kann es erwünscht sein* die Bord-DME-(TACAN)-Einheit auch für eine Bord-zu-Bord-Entfernungsmessung innerhalb eines Zeitschlitzsystems zu verwenden. In diesem Falle müssen ebenso wie bei einer CAS-Anlage zwei grundlegende Funktionen durchgeführt werden, zu denen die Zeitgeber- oder Zeitschlitzsynchronisation und der Austausch von Einwegentfernungsmeßimpulsgruppen für die Entfernung zwischen einzelnen Flugzeugen gehören. Die Zeitgebersynchronisation erfolgt ähnlich wie bei der oben für das CAS-System erläuterten Synchronisation, bei der alle beteiligten Flugzeugeeine VORTAC/TACAN-Bodenstation, die für eine VORTAC-Synchronisation sorgen kann, benutzen, um eine Normalzeit zu erhalten. Wenn jedoch die positionshaltenden Flugzeuge sich nicht innerhalb des Bereichs einer Bodenstation befinden oder in einem Gebiet fliegen, wo keine Bodenstation vorhanden ist, über-

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nimmt eines der Flugzeuge, das als Leitflugzeug bezeichnet werden kann, die Sendeantwort-Normalzeitfunktion= Das heißt, dieses Flugzeug kann seine DME~Einheit zunächst so abstimmen, daß Abfrageimpulse von anderen Flugzeugen empfangen werden? auf die hin das Leitflugzeug Antwortsignale in der gleichen Weise wie eine DME-Bodenstation sendet, ohne daß jedoch die Muster von Füllimpulsen ausgestrahlt zu werden brauchen, die herkömmliche DME-Bodenstationen abgeben. Das Leitflugzeug sendet auch periodisch Zeitgebersynchronisationsimpulsgruppen genauso wie eine VORTAC-Synchronisationsbodenstation aus.

Nachdem für die Zeitgebersynchronisation gesorgt ist, können die Bordgeräte umschalten, um ihre Entfernungsmeßimpulse auf der Einwegentfernungsmeßfrequenz innerhalb der ihnen zugeordneten Zeitschlitze zu senden und um derartige Entfernungsmeßgruppen von anderen Flugzeugen in den Einwegentfernungsmeßzeitschlitzen der anderen Flugzeuge und auf der gleichen Frequenz zu empfangen. Der eigentliche Synchronisationsvorgang mit dem Leitflugzeug kann bei dieser positionshaltenden Anwendung in speziell zugeordneten Zeitschlitzen erfolgen, wobei die Belegung der Zeitschlitze im voraus bekannt ist und wobei die DME-Abfragefrequenz von dem Nachfolgeflugzeug zur DME-Leitstation im Leitflugzeug auch als Entfernungsmeßimpulsfrequenz des Nachfolgeflugzeugs ausgenutzt werden kann. Außerdem ist es sogar möglich, den zugeordneten Zeitschlitz für eine DME-Funktion innerhalb jeder Zeitschlitzfolge für jedes Nachfolgeflugzeug auszunutzen. Dadurch würde dafür gesorgt, daß mindestens einige der DME-Abfragen, die bei einer Leitstation ein-

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laufen, zeitlich verteilt sind statt sich zu haufen. Daher brauchten die Flugzeuge ihre Empfanger nur zwischen der DME-Stationsantwortfrequenz in ihrem eigenen Zeitschlitz und der Abfragefrequenz in allen anderen Zeitschlitzen umzuschalten. Das oben angedeutete Vorgehen eignet sich insbesondere für Positionshaltezwecke, wo nur eine Leitstation, beispielsweise im Leitflugzeug, vorhanden ist, obwohl sich die Leitstation auch am Boden befinden könnte, solange mit nur einer einzigen CAS-Entfernungsmeßfrequenz gearbeitet wird, die von allen teilnehmenden Flugzeugen benutzt wird.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Figuren 1 und 2 nebeneinandergelegt ein Blockschaltbild eines

integrierten Kollisionsverhütungssystems mit synchronisierten Zeitgebern in Kombination mit einem VORTAC/TACAN/DME-System,

Figur 3 zwei Epochen, von denen jede 2000 Zeitschlitze

von je 150OyUS umfaßt, die zusammen.6 s'dauern, und

Figur 4 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform einer integrierten Anordnung, die sich insbesondere für eine Positionshaltung eignet.

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Die Figuren 1 und 2 veranschaulichen zusammen ein Blockschaltbild eines allgemeinen Luftverkehrssystems nach der Erfindung, bei dem normale TACAN/VORTAC-Entfernungsmeßfunktionen mit normalen Koliisionsverhutungsfunktionen kombiniert sind, wobei durch Zusammenfassung dieser Funktionen auf Zeitmultiplexbasis möglichst viele Anlagenteile für beide Funktionen ausgenutzt sind. Ein Teil der gezeigten Anordnung umfaßt bestimmte am Boden angeordnete Anlagenteile. Diese Anlagenteile entsprechen weitgehend der in der US-PS 3 434 14O beschriebenen Anordnung in Kombination mit einer Einrichtung nach -einem der oben erwähnten Michnik-Patente, beispielsweise der US-PS 3 521 278. Der am Boden befindliche Anlagenteil umfaßt mindestens eine herkömmliche VORTAC/TACAN-Station .1O₁ die mit einer gemeinsamen Hauptzeitgeber- und Zeitschlitzzähleinrichtung 12 synchronisiert ist, so daß sämtliche VORTAC/TACAN-Stationen Synchronisationssignale gleichzeitig in Abhängigkeit vom Hauptzeitgeber 12 senden. Zum Zwecke der Erläuterung sei angenommen, daß der Hauptzeitgeber eine Zeitbasis gemäß den ATA-Bestimmungen erzeugt, wobei jede Epoche eine Zeitschlitzfolge von 2OOO Zeitschlitzen umfaßt, von denen jeder eine Dauer von 15OO /US hat, so daß jede volle Epoche 3 s benötigt. Der erste Zeitschlitz in mindestens jeder zweiten Epoche enthält vom Boden aus übermittelte Synchronisationsimpulse, die in einer Gruppe derart verschlüsselt und über eine Antenne 11 abgestrahlt werden, daß sie an Bord mittels eines zweckentsprechenden Entschlüßlers als Zeitgebersynchronisationsimpulse erkannt werden können..Jede zweite .Epoche beginnt im ersten Zeitschlitz mit anderen Sendeimpulsgruppen. Vorliegend bleibt dieser Unterschied jedoch unberücksichtigt,

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da er auf die vorliegende Diskussion keinen Einfluß hat..

Die VORTAC/TACAN-Bodenstation 10 ist eine einer Reihe von verschiedenen DME-Sendeantwortstationenj von denen jede von einem Flugzeug aus dadurch getrennt anwählbar ist, daß ihr Sende- und Empfangsfrequenzen zugeordnet sind,, die sich von den Sende- und Empfangsfrequenzen aller anderen in der Nachbarschaft befindlichen Bodenstationen unterscheiden. Jede derartige Bodenstation sendet und empfängt über die Antenne 11. Die Antenne der Bodenstation kann auch mit einer Datenkoppler-Sende- und Empfangseinheit 14 gekoppelt sein, die ständig auf der in diesem Bereich für CAS-Zwecke vorgesehenen Frequenz oder gegebenenfalls auch auf mehreren solchen Frequenzen arbeiten kann. In den Dätenkoppler 14 einlaufende Daten werden an eine Rechen- und Speichereinheit 16 übermittelt, die dann beispielsweise in der in der US-PS 3 434 14O beschriebenen Weise die Positionen der verschiedenen an dem System teilnehmenden Flugzeuge errechnet und auf einem Sichtgerät 18 wiedergibt. In den Rechner können auch Informationen eingespeist werden, die in der Nähe befindliche Flugzeuge .genau lokalisieren, beispielsweise für einen bodenseitig geleiteten Anflug (GCA-Radarlandeverfahren). Für diesen Zweck ist ein Radargerät 2O mit einer Richtantenne 21 vorgesehen. Außerdem können Befehle an bestimmte Flugzeuge über den Sender des Datenkopplers 14 vom Rechner oder von anderen gegebenenfalls vorhandenen automatischen oder halbautomatischen Anlagen übermittelt werden.

Die erfindungsgemäßen Merkmale finden sich in den an Bord be-

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findlichen Geräten. Dabei ist angenommen,, daß diese Geräte innerhalb eines Flugzeugs A untergebracht sind, das den unteren Teil der Figuren 1 und 2 einnimmt. Dieses Flugzeug stellt eines von mehreren Flugzeugen dar, die im gleichen Luftraum operieren, von denen zwei andere mit B und C bezeichnet sind und die alle ähnlich ausgerüstet sind. Jedes Flugzeug weist eine Antenne 26 auf, über die mit Ausnahme der Sprechfunksignale alle Signale gesendet und empfangen werden. Die Antenne 26 wirkt dabei mit der Antenne 11 einer bestimmten Bodenstation 10 zusammen, deren Frequenzen vom Piloten ausgewählt werden. Die Antenne 26 ist mit einem Bord-DME-Gerät 28 verbunden, bei dem es sich abgesehen von einigen geringfügigen im 'folgenden erläuterten Abwandlungen um ein digitales Bordgerät handelt,, das von mehreren Herstellern handelsüblich bezogen werden kann. Das Bord-DME-Gerät 28 weist ein digitales Entfernungsmeßgerät 3O sowie einen Sender 32 und einen Empfänger 34 auf, die beide mit hoher Geschwindigkeit elektronisch abstimmbar sind. Für diesen Zweck sind beispielsweise Varactoren und Normalfrequenzgeneratoren mit Frequenzsynthese vorgesehen, wie dies bei modernen Geräten dieser Art üblich ist. Das Bord-DME-Gerät 28 ist gewöhnlich mit einem (nicht veranschaulichten) Wiederholfrequenzoszillator ausgestattet, der Triggerimpulse auf eine Leitung 29 gibt, die aus dem Gerät 28 herausgeführt ist. Diese Impulse laufen dann über die Leitung 31 in das Gerät zurück. Das unveränderte Entfernungsmeßgerät 30 des Bord-DME-Gerätes 28 wird normalerweise ungefähr zehnmal pro Sekunde getriggert, um die Entfernung zu der angewählten Bodenstation zu messen. Dieser durch die Leitungen 29 und 31 dargestellte Trig-

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gerstromkreis stellt gewöhnlich eine einzige durchgehende Leitung innerhalb des Gerätes dar. Er wurde vorliegend jedoch herausgeführt und unter Zwischenfügung einer UND-Schaltung 36 aufgetrennt, so daß ein Sperrsignal, das über die Leitung 38. läuft und invertiert wird, die Durchführung der DME-Funktion des Bordgeräts verhindern kann. Eine zweite Abwandlung des herkömmlichen Bord-DME-Geräts 28 besteht darin, daß zwei Leitungen 33, 35, die normalerweise die elektronische Abstimmeinrichtung für den Sender 32 bzw. den Empfänger 34 steuern, aufgetrennt und aus dem Gerät herausgeführt sind, so daß sich Sender und Empfänger extern abstimmen lassen. Im übrigen bleibt das Gerät 28 im wesentlichen so wie es fertig gekauft werden kann, mit der Ausnahme, daß der Videoausgang des Empfängers 34 über eine Leitung 37 aus den im folgenden noch näher erläuterten Gründen aus dem Gerät herausgeführt ist.

Zu der weiteren Ausrüstung des Flugzeugs gehören wie im Falle der obengenannten Michnik-Patente ein Zeitgeber 40 mit einem Taktoszillator 42, ein von dem Oszillator 42 angetriebener Hauptschlitzzähler 44 und eine von dem Schlitzzähler angetriebene logische Schaltung 46, die die jede Epoche bildenden, sich wiederholenden Zeitschlitzfolgen auszählt. Diese Zeitschlitze bestimmenden Signale werden von der logischen Schaltung 46 in binärer Form auf einer Gruppe von Leitungen 48 angeliefert. Die logische Schaltung 46 gibt ferner auf einer Leitung 45 eine ausgewählte Zeitschlitzanzeige ab, bei der es sich um den von dem betrachteten Flugzeug A belegten Zeitschlitz handelt, der von dem Piloten unter Verwendung eines Knopfs 41 ausgewählt wird. Die logische

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Schaltung 46 liefert ferner über eine Leitung 43 ein Signal für den ersten Zeitschlitz OOO jeder Zeitschlitzfolge.

Der an Bord befindliche Zeitgeber 40 wird mit der Normalzeit am Boden periodisch synchronisiert. Dazu wird eines einer Reihe von verschiedenen bekannten Systemen eingesetzt. Vorliegend ist eines der Systeme vorgesehen, das aus den oben erwähnten Michnik-Patenten bekannt ist. Die Synchronisation erfolgt dadurch, daß der digitale DME-Teil des VORTAC/TAGAN-Geräts des Flugzeugs ein Ausgangssignal an einen Synchronisator 50 über Leitungen 51 abgibt. Dieses Ausgangssignal bildet eine digitale Darstellung der Entfernung, die dann im Synchronisator 5O in einen Zeitwert entsprechend der Laufzeitverzögerung des Signals umgesetzt wird. Diese digitale Darstellung wird von dem Synchronisator 5O in die gleiche Zeitbasis umgesetzt, wie sie der Schlitzzähler 44 verwendet. Der Synchronisator 50 hält diese Entfernungsdarstellung dann vorübergehend fest, wobei eine Reihe von binären Ausgangsstufen vorgesehen sind, die den binären Stufen des Schlitzzählers 44 entsprechen. Wenn auf einer Leitung 52 ein Entsperrsignal von einer UND-Schaltung 54 erscheint, wird der die Entfernung darstellende Zählwert im Synchronisator 50 über Leitungen 53 in den Schlitzzähler 44 eingegeben, um dessen jeweiligen Zählwert zu korrigieren und um den Schlitzzähler auf diese Weise mit der Nor-malzeit am Boden zu synchronisieren. Dieses Entsperrsignal tritt auf, wenn der Empfänger des DME-Geräts 28 über die Leitung 37 ein Videosignal an einen Synchronisationsimpulsgruppenentschlüßler gibt, der das Videosignal als die Synchronisationsimpulsgruppe ent-

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schlüsselt, die von der Bodenstation im ersten Zeitschlitz der sich wiederholenden Zeitbasis übermittelt wird. Mit anderen Worten, wenn dieser von der Bodenstation gesendete Synchronisations-, impuls über die Entfernung zwischen der Bodenstation und dem Flugzeug läuft, sollte er um seine Laufzeit verzögert sein, so daß der Schlitzzähler 44 bei exakter Synchronisation eine Verzögerung feststellen würde, die der digitalen Entfernungsverzögerung auf den Leitungen 51 entspricht, wenn diese mittels des Synchronisators 50 auf dieselbe Zeitbasis wie die Zeitbasis des Schlitzzählers umgesetzt wird. Wenn daher der Synchronisationsimpulsgruppenentschlüßler 56 ein Ausgangssignal auf eine Leitung 57 gibt und die UND-Schaltung 54 dieses Ausgangssignal während des Zeitschlitzes OOO über die Leitung 52 gelangen läßt sowie der Synchronisator entsperrt wird, zwingt der Synchronisator den Schlitzzähler 44 die Verzögerung wiederzugeben, die für die jeweilige Entfernung zwischen dem Flugzeug und der Bodenstation die richtige ist. Nähere Einzelheiten ergeben sich aus den obenerwähnten Michnik-Patenten. Bei einigen Synchronisationssystemen sind auch Mittel vorgesehen, die den Taktoszillator 42 selbst korrigieren, indem sie dessen Frequenz beeinflussen, so daß der Oszillator in Abhängigkeit von Vorlauf-Nachlaufmessungen dazu gebracht wird, rascher oder langsamer zu laufen. Um vorliegend gegebenenfalls auch diese Art von Synchronisation anzuwenden, ist zwischen dem Synchronisator und dem Taktoszillator 42 die Leitung 55 dargestellt, über die Frequenz oder Phase des Taktoszillators 42 eingestellt werden können.

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Für die Zwecke der Kollisionsverhütung und Navigation sowie für die Datenkopplung sei angenommen, daß sich die Sende- und Empfangsfrequenz des Senders 32 und des Empfängers 34 von den Frequenzen unterscheidet, die für VORTAC/TACAN/DME-Zwecke benutzt werden. Vorliegend wird davon ausgegangen, daß die CAS- und Datenkopplungsfrequenz in dem gleichen allgemeinen Frequenzband liegt wie die VORTAC/TACAN/DME-Frequenzen. Diese Annahme erfolgt·, um das Problem der Abstimmung des Senders und des Empfängers an Bord des Flugzeuges zu erleichtern, die für alle diese Zwecke ausgenutzt werden,

Wenn Kollisionsverhütungs-Einwegentfernungsmessungen und Fernmessungen durchgeführt werden, wird davon ausgegangen, daß der an Bord befindliche Taktoszillator 40 mit der Bodenstatdon genau synchronisiert ist und daß er durch das oben kurz erläuterte Synchronisationssystem synchronisiert gehalten wird, oder aber daß es sich bei dem Zeitgeber 40 um eine Atomuhr handelt, die keine periodische Synchronisation erfordert. Die logische Schaltung 46 liefert Kennzeichen für die verschiedenen Zeitschlitze auf den Leitungen 48, die zu einem Einwegentfernungsmeßgerät 5O führen, das den Abstand zwischen dem betrachteten Flugzeug und jedem anderen Flugzeug während der Zeitschlitze bestimmt, die diesen anderen Flugzeugen zugeordnet sind. Es sei daran erinnert, daß jedem Flugzeug ein eigener Zeitschlitz für die eigene Signalübermittlung zugeordnet ist und daß dieser eindeutig ausgewählte Zeitschlitz auf der Leitung 45 angezeigt wird. Die logische Schaltung 46 gibt zu einem vorbestimmten Sendezeitpunkt unmittelbar nach Beginn jedes Zeitschlitzes ein Ausgangssignal auf eine Leitung 47. Jedes Flug-

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zeug ist mit einem Verschlüssler 62 ausgerüstet, der die eigene Entfernungsmeßimpulsgruppe in diesem vorbestimmten Augenblick verschlüsselt und auf eine Leitung 77 gibt, so daß sie über den Sender 32 übermittel't wird. Diese Impulsgruppe wird von allen anderen teilnehmenden Einheiten aufgenommen und liefert einen Kennwert für den jeweiligen "Abstand des betreffenden Flugzeugs. Der Verschlüßler 62 wird dadurch betätigt, daß gleichzeitig Ausgangssignale auf den Leitungen 45 und 47 erscheinen.

Jedes Flugzeug wird in bekannter Weise durch den von ihm belegten Zeitschlitz identifiziert. Wenn daher das Einwegentfernungsmeßgerät 6O eine Eingangsimpulsgruppe von einem anderen Flugzeug innerhalb eines anderen Zeitschlitzes empfängt, wird diese .Impulsgruppe durch einen Entschlüßler 64 entschlüsselt und über Leitungen 65, 67 sowie eine UND-Schaltung 66 an das Entfernungsmeßgerät 66 gegeben. Das Gerät 60 kann die Laufzeit der Impulsgruppe messen, da es weiß, daß die Impulsgruppe in dem vorbestimmten Augenblick gesendet wurde, der über die Leitung 47 signalisiert wurde, und daß die Impulsgruppe eine vorbestimmte Zeitspanne später über die Leitung 67 empfangen wurde. An Hand dieser Laufzeit kann daher das Flugzeug die Entfernung zu dem anderen Flugzeug bestimmen. Diese Entfernung wird auch innerhalb des Flugzeugs auf einem CAS-Sichtgerät 68 von zweckentsprechender Ausführung wiedergegeben. Ferner gehen über ein Kabel 69 ein Kennwert für die Entfernung und über Leitungen 92 ein Kennwert des gerade auftretenden Zeitschlitzes. Diese Kennwerte gelangen zu dem Fernmeßgerät 70, das einen Teil des Datenkoppelsystems darstellt. Das Fernmeßgerät 70 weist einen

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Zwischenspeicher auf, der die Entfernung zu dem diesen Zeitschlitz einnehmenden Flugzeug und die Nummer des betreffenden Zeitschlitzes speichert, bis diese Entfernung und die zugehörige Kennung verschlüsselt und über den Sender 32 zur Bodenstation übermittelt werden können. Das Fernmeßsystem ist ferner an einen digitalen Höhenmesser 72 angeschlossen, der die Höhe des eigenen Flugzeugs zwecks Übermittlung an das am Boden befindliche Datenkopplungssystem verschlüsselt. Diese Geräte machen es daher möglich, daß jedes Flugzeug Daten an den am Boden befindlichen Rechner 16 liefert, so daß der Rechner eine geometrische Figur bestimmen kann, die der Lokalisierung der verschiedenen Flugzeuge auf dem Sichtgerät 18 dient. Die am Boden befindliche'Anordnung kann auch über den Datenkoppler 14 Befehle an jedes Flugzeug zurückgeben, das für diesen Zweck speziell angesprochen wird,

Das Flugzeugdatenkoppelsystem kann von dem CAS-System entweder völlig getrennt sein oder einen Teil dieses Systems bilden, wie dies in der US-PS 3 434 140 vorgeschlagen wird. Die Zusammenfasr sung der Datenkoppel- und CAS-Funktionen auf einer·gemeinsamen

Frequenz und auf Zeitmultiplexbasis kann beispielsweise dadurch geschehen, daß jedes Flugzeug nach der Übermittlung des eigenen verschlüsselten Entfernungsmeßimpulses auf Grund der Signale auf den Leitungen 45 und 47 innerhalb des letzten Teils des eigenen Zeitschlitzes die von ihm ermittelten Informationen ausliest, zu denen die eigene Kennung, die unter Verwendung des digitalen Höhenmessers 72 ermittelte eigene Höhe und die gespeicherten, mittels des Entfernungsmeßgerätes 60 bestimmten Entfernungen zu an-

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deren an Hand der jeweiligen Zeitschlitze identifizierten Flugzeugen gehören. Alle diese Informationen werden in Serienform verschlüsselt über eine Torschaltung 76 auf-die zum Sender führende Leitung 77 ausgelesen, wenn die Leitung 45, die den eigenen Zeitschlitz des Flugzeugs anzeigt, entsperrt wird, wobei das Fernmeßgerät eine zweckentsprechende Zeitverzögerungseinrichtung aufweist, die die Übermittlung der gespeicherten Informationen zurückhält, bis die verschlüsselte Entfernungsmeßimpulsgruppe des jeweiligen Flugzeugs über den Verschlüßler 62 ausgesendet worden ist. Der Rechner 16 nimmt daher ständig Daten von verschiedenen teilnehmenden Flugzeugen während des Zeitschlitzes auf, den jedes dieser Flugzeuge belegt hat. Er sortiert diese Daten, um die geometrische Figur zu bestimmen, die auf dem Sichtgerät 18 wiedergegeben werden kann und die die richtige gegenseitige Lage der verschiedenen Flugzeuge sowie gegebenenfalls einige Bodenfestpunkte der Gesamtanordnung zeigt. Letzteres ist im einzelnen in der US-PS 3 434 14Ο erläutert.

Falls in der jeweiligen Situation das Flugzeug vom Boden aus gesteuert wird, können Befehle zum Flugzeug über die Datenkoppler-Sendeempfangseinheit 14 zurückübertragen werden. Diese Daten erscheinen am Ausgang des an Bord befindlichen Empfängers 34 auf der Videoleitung 37. Diese Informationen gelangen über eine Torschaltung 78 zu einem Adressenentschlüßler 82. Befindet sich bei den übermittelten Daten die Adresse des betreffenden Flugzeugs, gehen die Daten dann zu dem Fernmeßentschlüßler 70 sowie von dort über ein Kabel 81 zu einem Befehlswiedergabegerät 80. In Anbe-

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tracht des Umstandes, daß sich die Menge der in dem Rechner von allen verschiedenen teilnehmenden Flugzeugen über den Datenkoppler einlaufenden Informationen von der verhältnismäßig geringen Informationsmenge, erheblich unterscheidet, die der Rechner als Befehle an die verschiedenen Flugzeuge zurückgibt, kann zweckmäßig dafür gesorgt sein, daß der Rechner jeweils nur mit einem Flugzeug Verbindung während des ersten Zeitschlitzes der Zeitschlitzfolge aufnimmt, d. h. im gleichen Zeitschlitz, den der Normalzeitgeber zum Aussenden von Synchronisationsimpulserr über die VORTAC/TACAN-Station benutzt. Der Hauptzeitgeber kann daher den Rechner 16 über eine Leitung 13 veranlassen, Befehle über eine Leitung 17 an die Datenkoppler-Sendeempfangseihheit 14 zu geben, die dann diese Befehle zusammen mit der Adressenkennung übermittelt, die in der Nachricht enthalten ist, um die Flugzeuge zu informieren, welches der Flugzeuge zu dem betreffenden Zeitpunkt den Befehl aufnehmen soll.

Ein Ausgangssignal auf der Leitung 43 entsperrt die Torschaltung 78 nur während des Synchronisationszeitschlitzes OOO, und der Entschlüßler 82 erkennt die Adresse des betreffenden Flguzeuges, das vom Boden aus während dieses Zeitschlitzes Befehle empfängt. Der Entschlüßler 82 gibt die ·■ ^: Befehle dann an den Fernmeßentschlüßler 70 weiter, von wo sie zu dem Befehlswiedergabegerät 8O gelangen.

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Sender-Empfänger-Abstimmung

Die oben beschriebenen Merkmale und Maßnahmen sind für das Verständnis der Erfindung notwendig, obwohl es sich dabei weitgehend um den Stand der Technik handelt, wie er sich beispielsweise aus den vorstehend genannten Patentschriften ergibt.

Bei der vorliegenden Erfindung geht es darum, die Entfernungsmeß-, Zeitgebersynchronisations-, Kollisionsverhütungs- und Datenfernmeß- oder Fernübermittlungsfunktionen samt und sonders in einen gemeinsamen, sich wiederholenden Zeitzyklus zu integrieren, ohne eine wesentliche Verschlechterung einer der durchgeführten Funktionen in Kauf nehmen zu müssen. Es wurde bereits weiter oben darauf hingewiesen, daß die Kallisionsverhütungsfunktion bezüglich der reellen Zeit nicht hin und her verschoben werden kann, um für eine Anpassung an die anderen Funktionen zu sorgen, weil die Kollisionsverhütung von den Zeitpunkten der Signalübermittlung durch andere Flugzeuge abhängt, die das betreffende.Flugzeug nicht beherrschen kann. Außerdem müssen bei den im allgemeinen auftretenden Verkehrssituationen die Zeitpunkte der Signalübermittlungen dieser anderen Flugzeugeals für jedes spezielle Flugzeug nicht voraussehbar betrachtet werden; vielmehr müssen diese Signalübermittlungen abgehört werden. Nur bei einem geordneten positionshaltenden System, wie es in Figur 4 gezeigt ist und bei dem jeder die Zeitpunkte der Signalübermittlung aller teilnehmender Flugzeuge kennt, liegen die Zeitpunkte, während derer die Signal-

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Übermittlungen abgehört werden müssen, bereits zuvor fest. Andererseits können Entfernungsmessungen zu beliebigen, im betreffenden Flugzeug bestimmten Zeitpunkten vorgenommen werden, solange sich diese Zeitpunkte nicht mit dem Signalaustausch für Kollisionsverhütung überschneiden. Die Datenkopplersignale und die Zeitgebersynchronisationsimpulse treten ebenfalls zu festen vorbestimmten Zeitpunkten auf. Die Erfindung wird dementsprechend vorliegend an Hand einer Anordnung erläutert, bei der davon ausgegangen wird, daß eine Epoche die oben erwähnten 2OOO Zeitschlitze umfaßt, von denen jeder eine Dauer von 15OO >us hat. Es wird weiter davon ausgegangen, daß die Zeitgebersynchronisation innerhalb des ersten Zeitschlitzes zusammen mit der Übermittlung von Fernmeßdaten vom Boden zu jedem beliebigen Flugzeug erfolgt und daß die Datenkopplung zwischen jedem Flugzeug und dem Boden innerhalb des Zeitschlitzes vorgenommen wird, der dem betreffenden Flugzeug speziell zugeordnet ist. Diese Annahmen lassen hinsiehtlieh ihres Auftretens nur die der Entfernungsmessung dienenden normalen VORTAC/TACAN-Funktionen offen. Die DME-Funktionen sind hinsichtlich des Zeitpunktes ihrer Durchführung nicht kritisch , vorausgesetzt, daß die Entfernungsmessung, die die digitale Entfernung bestimmt, die für die Zeitgebersynchronisation in dem betreffenden Flugzeug herangezogen wird, ausreichend oft und in so kurzem Abstand von dem Synchronisationsvorgang erfolgt, daß sich die Entfernung zur Bodenstation nicht wesentlich geändert hat, bevor sie zur Zeitgebersynchronisation herangezogen wird. Es versteht sich, daß handelsübliche DME-Systeme Mittel umfassen, die es erlauben, die Entfernung während eines Signalverlustes aus

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früheren Messungen vorauszusagen; infolgedessen können die Messungen, falls erforderlich, während mehrerer Sekunden "leerlaufen". Außerdem kann die normale VORTAC/TACAN-Funktion der Anordnung auch die Messung des Azimuts mit Bezug auf die jeweils abgefragte Bodenstation einschließen! dieses Merkmal wird jedoch vorliegend nicht näher diskutiert, da es ohne Einfluß auf die Erfindung ist. - .

Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Anordnung, bei der die DME-Funktion erst durchgeführt wird, nachdem festgestellt wurde, welche Zeitschlitze der sich wiederholenden Epoche tatsächlich belegt sind und von Flugzeugen benutzt werden, die in der nahen Zukunft eine mögliche Kollisionsgefahr darstellen. Bei der vorliegend beschriebenen AusfUl^rungsform wird die sich in normaler Weise wiederholende DME-Funktion nur während derartiger Zeitschlitze unterdrückt. Des weiteren ist wahrscheinlich, daß nur sehr wenige'der während jeder Epoche zur Verfugung stehenden 2000 Zeitschlitz© /tatsächlich

innerhalb eines bestimmten Flugraums gefahrbelegt sind. Infolgedessen stehen erhebliche Zeitintervalle zur Verfugung, innerhalb deren es dem DME-Gerät erlaubt werden kann, die Durchführung seiner normalen Funktion frei zu wiederholen. Diese Zeitintervalle müssen jedoch durch belegungsunterscheidende Einrichtungen bestimmt werden, die sämtliche Zeitschlitze abhören, um festzustellen, welcheZeitschlitze belegt sind und daher nicht für DME-Zwecke zur Verfugung stehen, und welche Gruppe von Zeitschlitzen unbelegt ist-, so daß das DME-Gerät seine normalerweise beabsichtigt· Funktion übernehmen kann« Es wird im Rahmen des vorliegend be-

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sch riebenen.Systems vorgeschlagen, den CAS-Zeitschlitzzyklus niemals zu unterbrechen, mit Ausnahme während derjenigen Intervalle, von denen man weiß, daß sie nicht bedeutungsvoll belegt sind. Für diesen Zweck kann eine vollständige Folge von Zeitschlitzen abgehört werden und können diejenigen Zeitschlitze notiert werden, in denen Entfernungsmeßimpulse von anderen Flugzeugen empfangen wurden; statt dessen können auch Zeitschlitzgruppen notiert werden, innerhalb deren keine derartigen Entfernungsmeßimpulse auftraten. Vorliegend werden zwei Möglichkeiten vorgeschlagen, und zwar. (1) : Die bloße Belegung eines Zeitschlitzes schließt dessen Äusnutzug für DME-Zwecke aus, oder (2): nachdem die bloße Belegung festgestellt wurde, ermittelt die Anlage, ob das belegende Flugzeug auf Grund seiner Höhe, seiner Entfernung, seiner Entfernungsänderungsgeschwindigkeit oder anderer bekannter Parameter eine echte Gefahr darstellt oder nicht, worauf die DME-Funktion nur unterbunden wird, wenn wirklich Gefahr droht. Diese Ermittlung könnte kontinuierlich erfolgen, indem ein gesonderter Empfänger vorgesehen wird, der ständig auf die CAS-Frequenz abgestimmt ist und der die Zeitschlitze erfaßt, die belegt oder nicht belegt sind. Obwohl dies eine mögliche Alternative darstellt, zeigt Figur 1 eine Einrichtung, mittels deren eine vollständige Zeitschlitzfolge mittels des DME-Empfängers 34 überwacht werden kann, um keinen zusätzlichen Empfänger vorsehen zu müssen.

Bei der Anordnung nach den Figuren 1 und 2 wird der ungünstigste Fall unterstellt, daß die Frequenzabstimmzeit des Senders und des Empfängers lang ist, beispielsweise 1 ms beträgt, und es infolge-

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dessen, um ausreichend Zeit zur Verfugung zu haben, innerhalb deren auf eine DME-Funktion übergegangen und der Abstand zu einer entfernt liegenden Bodenstation bestimmt werden kann, wenn ein nichtbelegtes Intervall von Zeitschlitzen verfügbar ist, und innerhalb deren dann wieder auf die CAS-Funktion übergegangen werden kann, wenn eine solche Funktion zu erwarten ist, notwendig wird, nicht nur zu wissen, welche Zeitschlitze belegt oder nicht belegt sind, sondern auch dies eine gewisse Zeit im voraus in Erfahrung zu bringen, so daß mit der. Änderung der Empfängerund Senderabstimmung so rechtzeitig begonnen werden kann, daß die Abstimmung abgeschlossen ist, bevor die nächste Funktion tatsächlich durchgeführt werden muß. Bei der gezeigten Ausführungsform wird unterstellt, 'daß die für das Abstimmen erforderliche Zeitspanne in der Größenordnung der Dauer eines Zeitschlitzes liegt. Für diesen Zweck ist eine zusätzliche logische Schaltung 90 vorgesehen, die insofern der logischen Schaltung 46 ähnlich ist, als sie 2000 Zeitschlitze auszählt. Die logische Schaltung 90 ist jedoch so verdrahtet, daß bei ihr der Zählvorgang um zwei Zählschlitze gegenüber dem Zählvorgang in der logischen Schaltung 46 vorverlegt ist. Die logische Schaltung 9O stellt einen Teil des Belegungsunterscheidungssystems dar. Wenn die logische Schaltung 46 die Zeitschlitznummer 1998 zählt, zählt die logische Schaltung 9O die Zeitschlitznummer 000. Zählt die logische Schaltung 46 die Zeitschlitznummer 093, dann zählt die logische Schaltung 90 die Zeitschlitznummer 095, usw. Diese beiden logischen Schaltungen sind so verbunden,, daß sie vom Schlitzzähler 44 über Leitungen 91 parallel angetrieben werden; sie unterscheiden sich jedoch,

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wi« ausgeführt, bezüglich ihrer Innenverdrahtung« Während des ZählVorganges des Schlitzzählers 44 werden jedoch beide logische Schaltungen gleichlaufend weitergestellt. Der Entschlüßler 64 gibt auf die Leitung 65 ein Signal, das erkennen läßt, daß ein Zeitschlitz von einem anderen Flugzeug belegt ist. Die CAS-Entfernungsmeßschaltung gibt die Nummer des Zeitschlitzes, falls er belegt ist, auf den Leitungen 52 an einen Speicher 94, der die Nummern der belegten Zeitschlitze einspeichert, die er aufnimmt, wenn er durch ein Eingangssignal auf der zum Speicher 94 führenden Leitung 65 betätigt wird, und zwar unter der Annahme, daß in Reihe mit der Leitung 65 liegende Torschaltungen 96 und 98 entsperrt sind. Am Ausgang des Speichers 94 für die belegten Zeit-r schlitze, d. h. auf Leitungen 95, erscheint also eine Folge von Nummern von Zeitschlitzen, die gerade belegt sind. Diese Zeitschlitznummern werden einem Vergleicher 97 zugeführt.

Für die vorliegenden Zwecke kann angenommen werden, daß ein Intervall in zwei aufeinanderfolgende Epochenzyklen unterteilt ist, von denen jeder mit einem Zeitschlitz OOO beginnt und unmittelbar vor dem. nächsten Zeitschlitz 000 mit einem Zeitschlitz 1999 endet. Dieses zwei Zeitschlitzfolgen umfassende Intervall ist in Figur veranschaulicht. Die vorliegende Anordnung arbeitet derart, daß während gelegentlicher Zeitschlitzfolgen überhaupt keine DME-Funktion durchgeführt, sondern nur abgehört wird und CAS-Funktionen ausgeführt werden. Während anderer Zeitschlitzfolgen überwacht dann die Anordnung die Zeitschlitze überhaupt nicht, sondern führt nur die CAS-Funktionen in den Zeitschlitzen aus, die sich als be-

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legt erwiesen haben, während das DME-Gerät seine Funktion in den anderen nicht belegten Schlitzen ausführen kann. Für diesen Zweck wird der logischen Schaltung 46 über eine Leitung 100 ein Ausgangssignal entnommen, das jeweils erkennen läßt, daß der Zeitschlitz 1998 während der einen oder der anderen Zeitschlitzfolge auftritt. Diese Zeitschlitzfolgen oder Teile derselben werden dann mittels eines bistabilen Flip-Flops 1O2 in eine erste Zeitschlitzfolge, innerhalb deren die CAS- und Abhörfunktionen ausgeführt werden, und in eine zweite Zeitschlitzfolge unterteilt, innerhalb deren GAS- und DME-Funktionen ausgeführt werden. Nimmt man an, daß ein CAS- und Abhörzyklus die erste vorliegend betrachtete Zeitschlitzfolge darstellt, erscheint ein Ausgangssignal auf einer Leitung 1O4. Die Vorderflanke dieses Signals wird durch einen Vorderflankendetektor 106 ermittelt, der den Speicher 94 für belegte Zeitschlitze zurückstellt. Das Ausgangssignal auf der Leitung 1O4 läuft ferner über eine ODER-Schaltung 108 und sperrt das DME-Gerät dauernd, indem es die UND-Schaltung 36 mittels eines über die Leitung 38 laufenden Signals sperrt, das am Eingang der UND-Schaltung invertiert wird. Das Ausgangssignal auf der Leitung 104 gelangt ferner über eine weitere ODER-Schaltung 110 und hält ein Flip-Flop 112 ständig in dem CAS-Leitfähigkeitszustand. Dies bedeutet, daß eine Vorrichtung 114 zur Auswahl einer CAS-Frequenz (von Hand vorgegeben mittels eines an der Vorrichtung vorgesehenen Schalters) einen Sender- und Empfanger-Abstimmspannungsgenerator 116 entsperrt, der auf die Leitungen 33 und 35 geeignete Ausgangssignale gibt, um sowohl den Sender als auch den Empfänger auf die ausgewählte CAS-Frequenz abzustimmen. Das über die

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Leitung 104 laufende Ausgangssignal entsperrt die UND-Schaltung 96, so daß Signale, die belegte Zeitschlitze darstellen, den Speicher 94 entsperren können, der die Nummern dieser Zeitschlitze einspeichert. Im Speicher 94 werden daher die Zeitschlitznummern von drei Arten von Zeitschlitzen eingespeichert, und zwar der Zeitschlitz OOO, innerhalb dessen Bodensynchronisationsimpulse gesendet werden, und etwaige weitere Zeitschlitze, die dem Senden von Synchronisationsimpulsgruppen beibehalten sind, der eigene Zeitschlitz des Flugzeugs, im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Zeitschlitz O95, sowie alle weiteren Zeitschlitze, die von anderen■teilnehmenden, in der Nähe befindlichen'Flugzeugen belegt sind, beispielsweise die Zeitschlitze 9O7, 1609 und 1825, die vorliegend von anderen in der Nähe befindlichen Flugzeugen belegt sein sollen. Ist die Anordnung so aufgebaut, daß die bloße Belegung nicht ausreicht, um die Durchführung einer DME-Funktion in einem belegten Zeitschlitz zu verhindern, weist das CAS-Gerät 60 zusätzlich eine Gefahrermittlungsschaltung 63 auf, deren über eine Leitung 63a laufendes Ausgangssignal das Vorhandensein einer tatsächlichen Kollisionsgefahr anzeigt. Dieses Ausgangssignal entsperrt eine UND-Schaltung 93, so daß die betreffende Zeitschlitzkennung in den Speicher 94 eingegeben wird. Wenn am Ende der ersten Zeitschlitzfolge der Epoche der Zeitschlitz 1998 erscheint, geht auf die Leitung 1OO ein weiteres Ausgangssignal , das zusammen mit dem Ausgangssignal auf der Leitung 104 eine Torschaltung 105 entsperrt, um das bistabile Flip-Flop 102 zu betätigen. Das Ausgangssignal auf der Leitung 104 verschwindet, während ein Ausgangssignal auf eine Leitung 120 geht, um während der

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nächsten Zeitschlitzfolge die Durchführung von CAS- und DME-Funktionen einzuleiten. Infolgedessen wird das DME-Gerät nicht länger Tiber- die Leitung 1O4 gesperrt. Es kann seine normalen Funktionen ausführen, falls es nicht in der im folgenden noch näher- erläuterten Weise über den anderen Eingang der ODER-Schaltung 1OS gesperrt wird. Da der Zeitschlitzzähler 90 zwei Zeitsc hl j t:ze +rüher als der Hauptzeitschlitzzähler 46 zählt, hat er gerade der Zeitschlitz OOO gezählt. Da dies einer der Zeitschlit ze ist j die in- dem Speicher 94 eingespeichert sind, gibt der Vergleicher ein Koinzidenzsignal auf eine Leitung 99. Dieses Signal läuft über eine Torschaltung 122 und entsperrt eine Schaltung 124, die auf Grund jedes über die Leitung 99 ankommenden Eingangssignals ein Signal abgibt, das für die Zeitdauer von vier Zeit schlitzen, d. h. für 6000/JS, bestehen bleibt. Es sei jedoch daran erinnertjr daß, obwohl die logische Schaltung 9O den Zeitschlitz COO gezählt, hat, der tatsächliche Zeitschlitzzählwert gerade die Zeitschlitznummer 1998 überläuft. Infolgedessen geht das BESETZT*- Ausgar-gssi gnal der Schaltung 124 über eine Leitung 126 und eine UND-Schaltung 128, um die Leitung 130 zu entsperren, die ihrerseits die DME-Funktion für die Dauer des Signals auf der Leitung 126 sperrt ο Dieses Signal erscheint zwei Zeit schlitze vor jeaem belegten Zeitschlitz und dauert bis zu einem Zeitschlitz danach. Während oder im Bereich des Zeitschlitzes 000 arbeitet daher das DME-Gerät nicht; die Sende- und Empfangsfrequenzen blei ben noch auf die CAS-Frequenz abgestimmt, weil das über die Leitung 126 und die ODER-Schaltung 110 laufende BESETZT-Signal das Flip-Flop 112 auf der CAS-Abstimmfrequenz hält. Nimmt man je-

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doch an, daß nach dem Zeitschlitz OOO eine Reihe von Zeitschlitzen verfügbar ist, verschwindet das Äusgangssignal auf der Leitung 126 am Ende des Zeitschlitzes OO1 . Ein Inverter 132 gibt ein Ausgangssignal auf eine Leitung 134, um das Flip-Flop 112 auf die DME~Stellung umzuschalten, in der es einen DME-Frequenzkanalwähler 136 entsperrt, dessen Ausgangssignal den Abstimmspannungsgenerator 116 veranlaßt, auf die Leitungen 33 und 35 diejenigen Ausgangssignale zu geben, die erforderlich sind, um. den Sender 32 und den Empfänger 34 auf die DME-Kanalfrequenzen abzustimmen, die mittels der Wählscheibe des Wählers 36 ausgewählt wurden» Der Sender und der Empfänger des Bord-VORTAC/TACAN-Geräts 28 bleibt auf den DME-Kanai abgestimmt, bis sich ein weiterer gefahrbelegter Zeitschlitz nähert. Im vorliegenden Beispiel gilt dies für den Zeitschlitz 095, dessen Zeitschlitznummer in dem Speicher 94 eingespeichert ist. Die vorlaufende logische Schaltung 90 erreicht jedoch den Zählwert des Zeitschlitzes O95, wenn in der reellen Zeit tatsächlich der Zeitschlitz O93 unter dem Einfluß der logischen Schaltung 46 erscheint= Gleichwohl kommt es zu einer Koinzidenz während des Zeitschlitzes O93. Infolgedessen erscheint ein Ausgangssignal auf der vom Vergleicher 97 kommenden Leitung 99. Das DME-Gerät wird wieder gesperrt. Die Abstimmung von Sender und Empfänger wird unter dem Einfluß des Ausgangssignals auf der Leitung 126 von der monostabilen Kippschaltung 124 auf die CAS-Frequenzen verschoben. Diese Spannung bleibt auf der Leitung 126 für mindestens vier Zeitschlitze, und zwar die Zeitschlitze O93„ 094, O95 und 096, stehen. Wenn jedoch ein anderes Flugzeug in einem Zeitschlitz erscheinen sollte,

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bevor das vier Zeitschlitze lange Spannungssignal auf der Leitung 126 verschwunden ist, geht ein neues Koinzidenzsignal auf die Leitung 99, wodurch die Schaltung 124 für vier weitere Zeitschlitze entsperrt gehalten wird. Wenn schließlich innerhalb der belegten Zeitschlitze eine Lücke auftritt, verschwindet das BESETZT -Signal auf der Leitung 126, wodurch das DME-Gerät wieder in die Lage versetzt wird, seine normale DME-Funktion zu übernehmen. Gleichzeitig werden der Sender und der Empfänger auf die ausgewählten Frequenzen des gewählten DME-Kanals abgestimmt.

Dies dauert mindestens bis oder nahezu bis zum Ende der zweiten Zeitschlitzfolge des Intervalls an. Während des Zeitschlitzes 1998 erscheint erneut das Ausgangssignal auf der Leitung 1OO, das in einer Torschaltung 1O3 eine UND-Verknüpfung mit dem über die Leitung 12O gehenden Ausgangssignal erfährt, wodurch ein Ausgangssignal an eine Leitung 1O7 geht. Dieses Ausgangssignal gelangt zu einer willkürlichen Verteilerschaltung 1O1, die den Zweck hat, das Signal auf der Leitung 107 manchmal durchzulassen und manchmal zu sperren. Solche willkürlichen Verteilerschaltungen sind bekannt. Sie weisen häufig einen Rauschgenerator auf, der in willkürlicher Weise eine UND-Schaltung entsperrt oder sperrt. Die Verteilerschaltung 1O1 hat die Aufgabe, zu verhindern, daß verschiedene'Flugzeuge zufällig miteinander in Schritt fallen, so daß sie ständig gleichlaufend "abhören" oder DME-Funktionen ausführen. Ist die Verteilerschaltung 101 entsperrt, stellt das Signal auf der Leitung 1O7 das Flip-Flop 102 in die ABHÖR-Stellung um, wodurch ein Ausgangssignal auf die Leitung 1O4

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geht, das den Speicher 94 für die besetzten Zeitschlitze zurückstellt, die Torschaltung 96 öffnet, so daß der Speicher die Zeitschlitznummern -von gefahrbelegten Zeitschlitzen einspeichern kann, und die DME-Funktion während der gesamten ersten Zeitschlitzfolge blockiert. Wird die Verteilerschaltung"1O1 gesperrt, bleibt die Anordnung über die Leitung 120 für eine weitere Zeitschlitzfolge entsperrt,

Ein weiterer Weg für das Abhören von Zeitschlitzen, die zur Durchführung der DME-Funktion sicher ausgenutzt werden können, besteht darin, daß nur ein Teil der 2OOO Zeitschlitze einer Epoche jeweils überprüft wird. Beispielsweise können 500 der Zeitschlitze überprüft: und dann der Speicher 94 hinsichtlich der belegten Zeitschlitze auf den neuesten Stand gebracht werden, worauf beim nächsten Mal 5OO andere Zeitschlitze überprüft werden. Auf diese Weise kann die Überprüfung aller 2000 Zeitschlitze erfolgen, ohne daß die DME-Funktion jeweils für mehr als 1 s unterbrochen wird. Bis die ABHÖR-Funkt,ion erneut eingeleitet wird, kann das'

DME-Gerät seine normale Funktion während des überwiegenden Teils der verstrichenen Zeit ausführen, da es unwahrscheinlich ist, daß mehr als sehr wenige Flugzeuge in belegten Zeitschlitzen gleichzeitig in bedrohend kurzem Abstand, beispielsweise innerhalb von 40 Meilen, und auf näherungsweise gleicher Höhe, bei- . spielsweise innerhalb von 2O0O Fuß, fliegen und/oder sich mit einer Geschwindigkeit nähern, die unmittelbar Gefahr bedeutet. Diejenigen Zeitschlitze, innerhalb deren eine echte Gefahr besteht, müssen dagegen ständig überwacht werden, was die übrigen

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Zeitschlitze für DME-Zwecke verfügbar laßt, ohne daß eine der Funktionen in praktisch erheblichem Maße verschlechtert würde.

Die obigen Ausführuhgsformen sind dadurch besonders schwierig gehalten, daß eine hohe. Abstimmzeitdauer, beispielsweise 1 ms, angenommen wurde. Ein wesentlich einfacheres System kann aufgebaut werden, wenn eine DME-Sende- und Empfangseinrichtung verwendet wird, bei der für das Abstimmen nur 20 jus erforderlich sind, und wenn man annimmt, daß für CAS-Zwecke nur eine Gesamtentfernung von 1OO Meilen berücksichtigt zu werden braucht, eine Annahme, die bei niedrig fliegendem allgemeinem Flugverkehr durchaus gerechtfertigt ist. Bei dieser Ausführungsform wird der erste Teil jedes 150O μs langen Zeitschlitzes für die CAS-Gefahrenauswertung ausgenutzt, während der restliche Teil des Zeitschlitzes für die Durchführung von DME-Funktionen verfügbar bleibt, nachdem festgestellt wurde, daß keine Kollisionsgefahr

besteht.

Figur 4 zeigt ein Blockschaltbild einer abgewandelten Anordnung nach der Erfindung, bei der die gesamte Ausrüstung an Bord angeordnet ist und ein Leitflugzeug D dazu benutzt wird, eine Gruppe von Nachfolgeflugzeugen, beispielsweise die Flugzeuge E und F, zu steuern, die positionshaltend mit Bezug aufeinander und mit Bezug auf das Leitflugzeug operieren. Wie veranschaulicht, weist das Leitflugzeug eine abfragbare DME-Antwortsendeeinheit 210 auf, die über eine Antenne 211 sendet und empfängt. Die Einheit 210 wirkt mit einem Bord-DME-Gerät 228 zusammen, das in jedem

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der Nachfolgeflugzeuge vorgesehen ist, so beispielsweise auch im Flugzeug F. Ein im Leitflugzeug vorgesehener Hauptzeitgeber 212 liefert die. Normalzeit für alle teilnehmenden Flugzeuge. Dieser Hauptzeitgeber ist mit herkömmlichen Mitteln zum Auszählen der Zeitschlitzfolgen ausgestattet, innerhalb deren die verschiedenen Flugzeuge operieren. Während bei dem Aüsführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 2OOO Zeitschlitze vorgesehen waren, kann bei einem positionshaltenden System, beispielsweise für militärische Zwecke, eine geringere Anzahl von Flugzeugen, beispielsweise 2O, vorgesehen sein, für die insgesamt beispielsweise 100 Zeitschlitze zur Verfügung stehen. Dem Leitflugzeug D kann in bekannter Weise der Zeitschlitz 00 zugeordnet sein, während den Nachfolgeflugzeugen

die anderen Zeitschlitze eindeutig zugeordnet sind, beispielsweise der Zeitschlitz 32 dem Flugzeug E und der Zeitschlitz 67 dem Flugzeug F. Um die anderen Zeitgeber in den Nachfolgeflugzeugen zu synchronisieren, sendet das Leitflugzeug D Synchronisationsimpulsgruppen innerhalb des Zeitschlitzes OOO.

Die Verhältnisse werden vereinfacht, wenn die Flugzeugzeitgeber-Synchronisationsimpulsgruppen während des Zeitschlitzes OO und möglicherweise auch während anderer der 100 Zeitschlitze vom Leitflugzeug mit der gleichen Frequenz gesendet werden, mit der die Bord-DME-Antwortsendeeinheit 21Ο auf Anfragen anderer Flugzeuge antwortet, so daß keine Frequenzumschaltung für den Sender und den Empfänger des Flugzeuges D erforderlich wird. Bei dieser Ausführungsform sei ferner angenommen, daß dann, wenn innerhalb des Systems mit Fernmessung gearbeitet werden soll, die vom Leitflugzeug D gesen-

deten Navigations- und Steuerbefehle ebenfalls auf dieser Frequenz übermittelt werden und daß dafür, gesorgt ist, daß dabei das jeweilige Nachfolgeflugzeug innerhalb des Zeitschlitzes OO unmittelbar im Anschluß an die Synchronisationsimpulse adressiert wird.

Bei der vorliegenden Darstellung sind diejenigen Anlagenteile, die in Figur 4 für das Nachfolgeflugzeug F veranschaulicht sind, typisch für alle anderen Nachfolgeflugzeuge, die an dem positionshaltenden System teilnehmen. Das Nachfolgeflugzeug weist eine Antenne 226 auf, über die alle Impulse und verschlüsselten Signale mit den anderen Einheiten des Systems einschließlich dem Leitflugzeug D;ausgetauscht werden. Die Antenne 226 ist mit dem herkömmlichen Bord-DME-Gerät 228 verbunden, bei dem es sich abgesehen von einigen unbedeutenden, in Verbindung mit Figur 1 erörterten Abwandlungen um ein herkömmliches, auf dem Markt befindliches digitales Gerät handelt. Das DME-Gerät 228 weist ein digitales Entfernungsmeßgerät 230 sowie einen Sender 232 und eine Empfänger 234 auf, die beide mit hoher Geschwindigkeit elektronisch abstimmbar sind, beispielsweise unter Verwendung von Varactoren und Normalfrequenzgeneratoren mit Frequenzsynthese, so daß bei den raschesten der herkömmlichen Geräte eine Frequenzänderung innerhalb von 20 /js erfolgen kann. Abweichend von der in Verbindung mit den Figuren 1 und 2 diskutierten Ausführungsform, bei der von einer verhältnismäßig langsamen, ungefähr 1 ms dauernden Abstimmung ausgegangen wurde, setzt die Ausführungsform gemäß Figur 4 eine solche rasche Abstimmung, insbesondere eine Abstimmung innerhalb von 20 /js, voraus, so daß die Abstimmung in demselben Zeitschlitz er-

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folgen kann, in dem auch andere Funktionen ablaufen. Das Bord-DME-Gerät 228 ist ferner mit einem nicht veranschaulichten Wiederholfrequenzoszillator ausgestattet, der die Frequenz, mit der die DME-Funktion wiederholt wird, dadurch vorgibt, daß er Triggerimpulse auf eine Leitung 229 gehen läßt. Bei einem nicht abgewandelten DME-Gerät stellen die Leitungen 229 und 231 eine durchgehende, ununterbrochene Leitung dar, auf die ungefähr 1O Triggerimpulse je s gegeben werden, um die Entfernung zu der angewählten

zentralen DME-Antwortsendeeinheit zu messen. Im vorliegenden Falle ist der durch die Leitungen 229, 231 dargestellte Triggerstromkreis jedoch durch eine UND-Schaltung 236 unterbrochen, so daß die Durchführung der DME-Funktion in Abhängigkeit von einer Funktionssteuerung, die das Umschalten zwischen DME- und CAS-Funktionen vorgibt, gesperrt oder entsperrt werden kann. Eine weitere Abwandlung des herkömmlichen DME-Gerätes 228 besteht darin, daß zwei mit 233 und 235 bezeichnete Leitungen, die normalerweise die elektronische Abstimmvorrichtung für den Sender 232 bzw. den Empfänger 234 steuern, aus dem Gerät herausgeführt sind, so daß die Abstimmpotentiale an den Varactoren in der unten beschriebenen Weise extern vorgewählt werden können.

Zur weiteren Ausrüstung des Flugzeugs gehören ein Zeitgeber 24O mit einem Taktoszillator 242, ein von dem Taktoszillator 242 anr

getriebener Hauptschlitzzähler 244 und eine von dem Schlitzzähler angetriebene logische Schaltung 246, die die sich wiederholende Zeitschlitzfolge innerhalb des betreffenden Flugzeuges auszählt. Die Zeitschlitze darstellendenSignale gehen in binärer Form auf

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eine Gruppe von Leitungen 248„ die an die logische Schaltung 246 angeschlossen sind. Die logische Schaltung 246 liefert ferner eine vorgewählte eigene Zeitschlitzkennung an eine Leitung 245. Die eigene Zeitschlitzke'nnung wählt der Pilot von Hand unter Verwendung eines Knopfes 241. Die logische Schaltung 246 gibt ferner auf eine Leitung 243 ein Kennsignal für den ersten Zeitschlitz OO jeder Zeitschlitzfolge.

Der an Bord befindliche Zeitgeber 240 wird mit der Normalzeit im Leitflugzeug D periodisch synchronisiert. Diese Synchronisation erfolgt ebenso wie bei der Ausführungsform nach Figur 1 dadurch, daß das digitale Entfernungsmeßgerät 23O über Leitungen 251 an einen Synchronisator 250 ein Ausgangssignal gibt, dgs eine digitale Darstellung der Entfernung zum Leitflugzeug ist. Diese Entfernung wird dann im Synchronisator 250 in ein Taktsignal umgesetzt, das der Signallaufzeitverzögerung zwischen dem Flugzeug F und dem Leitflugzeug D entspricht. Die digitale Darstellung beruht dabei auf der gleichen Zeitbasis, an Hand deren auch der Hauptschlitzzähler 244 arbeitet. Wenn auf einer von einer Torschaltung 254 abgehenden Leitung 252 auf Grund der Entschlüsselung einer Synchronisationsimpulsgruppe in einem Entschlüßler 256 ein Entsperrsignal erscheint, wird der die jeweilige Entfernung darstellende Zählwert im Synchronisator über Leitungen 253 in den Schlitzzähler 244 eingegeben, um dessen gerade vorliegenden Zählwert zu korrigieren und um dadurch den Schlitzzähler mit der Normalzeit des Hauptzeitgebers 212 zu synchronisieren. Diese Vorgänge wurden oben in Verbindung mit Figur 1 im einzelnen erläutert.

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Bed der vorliegenden Ausführungsform werden die CAS-Funktion und das Fernmeßsystem durch den Zeitgeber 240 im Nachfolgeflugzeug F gesteuert.Die logische Schaltung 246 gibt dabei Kennzeichen für die laufend erscheinenden Zeitschlitze auf die Leitungen 248, die zu einem CAS-Einwegentfernungsmeßgerät 260 führen, um die Entfernung von dem betrachteten Flugzeug zu jedem der anderen teilnehmenden Flugzeuge während der betreffenden Zeitschlitze zu messen. Jedem Flugzeug ist für das Aussenden der eigenen Signale ein bestimmter Zeitschlitz zugeordnet. Ein Kennzeichen für diesen Zeitschlitz erscheint innerhalb des Flugzeugs auf der Leitung 245. Da es sich um ein System mit Positionshaltung handelt, ist im voraus für jeden .Zeitschlitz des Gesamtsystems bekannt, daß er nicht belegt oder von einem bestimmten Flugzeug belegt ist. Jedes Flugzeug wird daher durch den von ihm belegten Zeitschlitz eindeutig identifiziert. Kein anderes teilnehmendes Flugzeug könnte unerwartet andere Zeitschlitze belegen. Dies stellt den wesentlichen Unterschied zwischen der vorliegend betrachteten Ausführungsform und derjenigen nach den Figuren 1 und 2 dar. Die logische Schaltung 246 gibt ein Ausgangssignal auf eine Leitung 247 zu einem vorbestimmten Zeitpunkt unmittelbar nach Beginn jedes ,Zeitschlitzes einschließlich des eigenen Zeitschlitzes, innerhalb dessen das Flugzeug die eigene verschlüsselte Impulsgruppe sendet, die ein Verschlüßler 262 liefert, der während des dem Flugzeug zugeordneten Zeitschlitzes durch ein Ausgangssignal auf der Leitung 245 entsperrt wird. Alle anderen Flugzeuge, deren Entschlüßler 264 diese Entfernungsmeßimpulsgruppe von einer in anderer Weise verschlüsselten DME-Abfrageimpulsgruppe unterscheiden können, können

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auf diese Weise den Abstand von dem betreffenden Flügzeug bestimmen.

Während anderer Zeitschlitze kann das Flugzeug eine Entfernungsmeßimpulsgruppe von einem anderen Flugzeug empfangen. Diese Impulsgruppe wird mittels des Entschlüßlers 264 entschlüsselt und dem Entfernungsmeßgerät 26O über Leitungen 265 und 267 sowie eine UND-Schaltung 266 zugeführt. Das Entfernungsmeßgerät 26O mißt dann die Laufzeit der von dem anderen Flugzeug stammenden Impulsgruppe auf Grund des Umstandes, daß diese Impulsgruppe von dem anderen Flugzeug zu einem vorbestimmten Zeitpunkt gesendet wurde, der auf der Leitung 247 signalisiert wurde. Das Flugzeug weiß infolgedessen, wann der Impuls von dem anderen Flugzeug gesendet wurde und wann er von dem betreffenden Flugzeug empfangen wurde. Die auf diese Weise bestimmte Entfernung wird dann wiedergegeben, beispielsweise mit Hilfe eines CAS-Wiedergabe- oder -Sichtgerätes 268 passender Ausführung. Sie kann auch über ein Kabel 269 an ein Fernmeß- und Speichergerät 270 gegeben werden, das Teil eines zwischen den Flugzeugen bestehenden Datenkoppelsystems ist, das einen Zwischenspeicher zum Speichern der Abstände zu den Flugzeugen, die die verschiedenen Zeitschlitze belegen, und zum Speichern der Kennung jedes Zeitschlitzes aufweist, der über ein Kabel 292 zu dem Fernmeßsystem gelangt. Wie im Falle der Anordnung nach Figur 1 kann das Fernmeßsystem ferner mit einem digitalen Höhenmesser ausgestattet sein, der den Höhenmeßwert des betreffenden Flugzeugs zur Übermittlung über das Datenkoppelsystem liefert.

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Das Datenkoppelsystem kann entweder völlig getrennt von dem CAS-System sein oder einen Teil des CAS-Systems bilden, wie dies in der US-PS 3 434 140 vorgeschlagen wird. Die Datenkoppel- und die CAS-Funktionen können beispielsweise auf einer gemeinsamen Frequenz und auf Zeitmultiplexbasis dadurch zusammengefaßt werden, daß jedes Flugzeug den letzten Teil des eigenen Zeitschlitzes nach Übermittlung der eigenen verschlüsselten Entfernungsmeßimpulsgruppe dazu verwendet, die laufend gespeicherten Daten auszulesen, zu denen die eigene Höhe, die durch das eigene CAS-Entfernungsmeßgeröt 260 bestimmten Entfernungen zu anderen Flugzeugen und die Kennungen der anderen Flugzeuge gehören, die zweckmäßigerweise durch die Zeitschlitze dargestellt werden, für die die jeweilige Entfernungsmessung vorgenommen wurde. Alle diese Informationen können in Serienform verschlüsselt über eine Torschaltung 276 und eine Leitung 277 ausgelesen werden, um gesendet zu werden, wenn das Signal auf der Leitung 245 erkennen läßt, daß der eigene Zeitschlitz des Flugzeugs entsperrt ist. Umgekehrt kann das Leitflugzeug D Befehle an ein bestimmtes Nach folge flugzeug übermitteln, indem es als Datenkoppler den Empfänger 234 und die Videoleitung 237 benutzt. Diese Sendevorgänge erfolgen im Zeitschlitz OO. Die betreffenden Signale laufen während dieses Zeitschlitzes über eine Torschaltung 278 in einen Adressenentschlüßler 282, dessen Aufgabe es ist, die Adresse des betreffenden Flugzeugs zu erkennen und der dann die verschlüsselten Befehle an ein Fernmeß- und Speichergerät 270 weitergibt, von wo sie über eine Leitung 281 zu einer Ausleseschaltung 280 gelangen, die dem Piloten des Nachfolgeflugzeugs den vom Leitflugzeug D kommenden Befehl anzeigt.

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Es sei daran erinnert, daß mit der vorliegenden Erfindung die DME-, CAS-, Taktsynchronxsations- und Datenfernmeßfunktionen integriert werden sollen und daß für alle diese Funktionen eine gemeinsame Zeitschlitzfolge und eine gemeinsame Sende-Empfangseinrichtung benutzt werden sollen. Die mittels des Gerätes 26O ausgeführten Kollisionsverhütungs- und Entfernungsmessungen müssen während der Zeitschlitze durchgeführt werden, von denen bereits bekannt ist, daß sie von bestimmten Flugzeugen belegt sind, die an dem positionshaltenden System teilnehmen. Die Zeitgebersynchronisation findet innerhalb des Zeitschlitzes OO statt und benutzt Informationen, die von dem DME-Entfernungsmeßgerät 23O erhalten werden, das zu Zeitpunkten in Betrieb gesetzt werden muß, die sich nicht mit der-CAS-Funktion störend überdecken. Der Hauptunterschied zwischen der vorliegend betrachteten Anordnung und derjenigen nach den Figuren 1 und 2 besteht jedoch darin, daß die bestimmten Zeitpunkte, zu denen diese verschiedenen Funktionen durchgeführt werden müssen, um eine gegenseitige Störung der Funktionen zu vermeiden, durchweg zuvor bekannt sind und sich nicht von einer Zeitschlitzfolge zur nächsten ändern_r es sei denn, sie würden unter Wissen der an der PositLonshaltung teilnehmenden Piloten geändert.

Zur Erläuterung der Figur 4 ist es zweckmäßig, festzulegen, auf welchen Frequenzen die verschiedenen Funktionen durchgeführt werden, und zwar sowohl hinsichtlich des Sendens als auch des Empfangs bei den Nachfolgeflugzeugen und beim Leitflugzeug.. Für diesen Zweck sei angenommen, daß bei dem vorliegend diskutierten po—

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sitionshaltenden System die Nachfolgeflugzeuge die DME-Antwortsendeeinheit 21O im Leitflugzeug durch eine verschlüsselte DME-Abfrageimpulsgruppe auf der Frequenz f1 abfragen,und daß das Leitflugzeug auf der Frequenz f2 antwortet. Dies bedeutet, daß das Leitflugzeug für die DME-Funktion auf der Frequenz f2 sendet und auf der Frequenz f1 empfängt. Die Anordnung muß jedoch auch andere Funktionen durchführen. Eine zweite Funktion bildet die Übermittlung von Fernmeßbefehlen vom Leitflugzeug zu den Nachfolgeflugzeugen und das Aussenden von Daten von den Nachfolgeflugzeugen zum Leitflugzeug innerhalb des Datenkoppelsystems. Es sei angenommen, daß das Senden vom Leitflugzeug zum Nachfolgeflugzeug für die Fernmeßdatenketten "auf der Frequenz f2 während des Zeitschlitzes OO erfolgt, wobei die betreffenden Daten in einer von den DME-Antworten der DME-Antwortsendeeinheit 21O des Leitflugzeuges verschiedenen Weise verschlüsselt sind, sowie daß die Nachfolgeflugzeuge diejenigen Daten, die sie an das Leitflugzeug oder die Leitflugzeuge zu übermitteln haben, während ihrer eigenen Zeitschlitze auf der Frequenz f1 senden.

Zusätzlich wird noch eine weitere Funktionsart innerhalb des Zeitschlitzes OO ausgeführt, und zwar die Übermittlung von speziell verschlüsselten Synchronisationsimpulsgruppen vom Leitflugzeug zu den. Nachfolgeflugzeugen. Diese Impulsgruppe η werden vom Leitflugzeug auf der Frequenz f2 nahe am Anfang des ZeitSchlitzes OO und: unmittelbar vor der Übermittlung der Fernmeßdaten durch das Leitflugzeug gesendet. Die CAS—Funkticsnen, erscheinen schließlich wiederum anders verschlüsselt während des eig;enen Zeitschiitz:es

des betreffenden Flugzeuges, wobei angenommen wird, daß für alle CAS-Funktionen mit der Frequenz f1 gearbeitet wird« Dies stellt eine willkürliche Annahme dar, ermöglicht es aber mit insgesamt nur zwei Frequenzen, nämlich den Frequenzen f1 und f2, zur Durchführung aller Funktionen zu arbeiten. Infolgedessen sendet bei dem speziellen Ausführungsbeispiel das Leitflugzeug immer nur auf der Frequenz f2, während es ausschließlich auf der Frequenz fl empfängt. Dementsprechend braucht die Abstimmung von Sender oder Empfänger des Leitflugzeuges überhaupt nicht geändert zu werden, es sei denn, man entschlösse sich, für die CAS-Funktionen eine dritte Frequenz vorzusehen, wie dies bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 und 2 der Fall ist. Umgekehrt sendet das Nachfolgeflugzeug immer nur auf der Frequenz f1, so daß sein Sender keiner Umstimmung bedarf. Dagegen muß der Empfänger des Nachfolgeflugzeugs umgestimmt werden, da er DME-, Fernmeß- und Zeitgebersynchronisationsimpulsgruppen auf der Frequenz f2 empfängt, während CAS-Entfernungsmeßimpulsgruppen von anderen Flugzeugen innerhalb der Zeitschlitze dieser Flugzeuge auf der Frequenz f1 empfangen werden.

Bei der Anordnung nach Figur 4 sind die Identitäten der tatsächlich belegten Zeitschlitze durchweg im voraus bekannt, weil es sich um ein positionshaltendes System handelt, an dem nur Flugzeuge teilnehmen, bei denen die Zeitschlitzzuordnung zuvor festgelegt wurde. Es sind belegungsbestimmende Mittel vorgesehen, zu denen ein Zähler 294 für belegte Zeitschlitze gehört, der ähnlich dem Zähler 244 ist. Der Zähler 294 ist jedoch mit einer Gruppe von

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logischen Schaltern 296 gekoppelt, mittels deren der Pilot die Nummern von belegten Zeitschlitzen, d. h. Zeitschlitzen, die von den anderen teilnehmenden Flugzeugen belegt sind, voreinstellen kann= Für diesen Zweck können dem Zähler ebenso viele Schalter zugeordnet sein, wie zu belegende Zeitschlitze vorhanden sind» Diese Schalter bilden einen Teil der logischen Schaltung, die ein Ausgangssignal über Leitungen 295 an einen Vergleicher 297 gibt, wobei die Leitungen 295 jeden Zeitschlitz identifizieren, der tatsächlich belegt ist. Die andere Seite des Vergleichers ist mit den Leitungen 248 verbunden, die von der .logisch en Schaltung 246 kommen und den Zeitschlitz kennzeichnen, der gerade gezählt wird. Wenn daher der gerade gezählte Zeitschlitz einem der Zeitschlitze entspricht, die bekanntlich belegt sind, was von der Schaltungsanordnung 294 bis 296 angezeigt wird, erscheint ein Ausgangssignal auf einer Koinzidenzleitung 299, das zu Beginn der Zeitschlitze anzeigt, daß es sich um einen belegten Zeitschlitz handelt. Der Anfang jedes neuen Zeitschlitzes wird durch ein Ausgangssignal auf einer von der logischen Schaltung 246 abgehenden Leitung 2OO angezeigt. Dieses Ausgangssignal gelangt zusammen mit dem Ausgangssignal auf der Koinzidenzleitung 299 zu zwei verschiedenen Torschaltungen, die mit 291 bzw. 298 bezeichnet sind. '

Die Anordnung umfaßt ferner eine Funktionssteuereinrichtung, die derart arbeitet, daß dann, wenn die Leitung 200 den Beginn eines neuen Zeitschlitzes signalisiert und gleichzeitig ein Ausgangssignal auf der Koinzidenzleitung 299 erscheint, die UND-Schaltung 291 ein Signal abgibt, das anzeigt, daß es sich um einen belegten

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Zeitschlitz handelt, der gerade beginnt. Ein Flip-Flop 202 wird daher so umgestellt,, daß auf eine Leitung 204 ein Ausgangssignal geht, das erkennen läßt, daß es sich um einen Zeitschlitz handelt, innerhalb dessen andere Flugzeuge ihre CAS-Positionsmarkierimpulsgruppen senden. Das Ausgangssignal auf der Leitung 204 sperrt die Torschaltung 236 und verhindert dadurch, daß auf die Leitung 231 Triggerimpulse von der Leitung 229 gehen, wodurch die Durchführung der DME-Funktion blockiert wird. Gleichzeitig steuert das Ausgangssignal auf der Leitung 204 den CAS-Wähleingang einer Empfängerabstimmvorrichtung 227 an, wodurch der Empfänger über die Leitung 235 auf die CAS-Frequenz f1 abgestimmt wird.

Wenn andererseits im Vergleicher keine Koinzidenz ermittelt wird, liegt die Koinzidenzleitung 299 auf niedrigem Potential. Dieses Signal wird am Eingang der Torschaltung 298 invertiert, wodurch das Flip-Flop 202 umgestellt und die Leitung 205 entsperrt wird. Die Entsperrung dieser Leitung bedeutet, daß der Zeitschlitz nicht durch ein anderes Flugzeug belegt ist. Die DME-Wähleingangsleitung 205 bewirkt, daß die Empfängerabstimmvorrichtung die andere Empfangsfrequenz f2 auswählt. Auf dieser Frequenz kann das Flugzeug nicht nur Signale vom Leitflugzeug für DME-Zwecke empfangen, es kann vielmehr vom Leitflugzeug auch Fernmeßbefehle und Zeitgebersynchronisationssignale aufnehmen. Die beiden zuletz tgenannten Funktionen werden innerhalb des ZeitSchlitzes OO auf der Frequenz f2 durchgeführt. Nur während der von anderen Flugzeugen belegten Zeitschlitze (signalisiert durch den Vergleicher 297) braucht also der Empfänger im Nachfolgeflugzeug auf

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die Frequenz f-1 abgestimmt zu werden. Zu allen übrigen Zeiten ist der Empfänger im Nachfolgeflugzeug auf die Frequenz f-2 abzustimmen. Die in Figur 4 veranschaulichte Schaltung erfüllt alle Zwecke unter Verwendung von nur zwei Frequenzen im positionshaltenden Betrieb. Eine dritte gesonderte Frequenz für die CAS-Funktion ist ' nicht erforderlich, es sei denn, es handle sich um ein System, bei dem mehr als eine anwählbare Leitquelle vorhanden ist, wie dies beispielsweise bei den Figuren 1 und 2 der Fall ist, wo eine Reihe von völlig unterschiedlichen VORTAC/TACAN-Bodenstation vorgesehen ist, von denen jede auf einem änderen Kanal anwendbar ist, der zwei Frequenzen umfaßt, und wobei nicht im voraus bestimmt werden kann, welche dieser Quellen ein·bestimmtes Flugzeug für DME-Zwecke benutzt. In diesem Fall muß eine dritte Frequenz vorgesehen werden, auf der sämtliche CAS-Funktionen für alle beteiligten Flugzeuge durchgeführt werden.

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Claims

Ansprüche

./Anordnung zur Flugzeugnavigation und Kollisionsverhütung (CAS) auf Zeitmultiplexbasis, wobei die teilnehmenden Flugzeuge gesonderte Zeitschlitze einer sich wiederholenden Zeitschlitzfolge belegen und mit eigenen Bordzeitgebern ausgerüstet sind, die mit einer systemweiten Normalzeit synchronisiert sind, und wobei die Anordnung eine gemeinsame Entfernungsmeß-DME-Antwortsendeeinrichtung aufweist, die von den Flugzeugen zwecks Bestimmung der Entfernung zur Antwortsendeeinrichtung auf einem ausschließlich zugeordneten Sende- und Empfangsfrequenzkanal abfragbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Flugzeug mit einem Bordentfernungsmeßgerät (DME-Gerät) ausgestattet ist und eine elektronisch schnell abstimmbare Sende- und Empfangseinrichtung aufweist, wobei das Bord-DME-Gerät bei Betätigung die Entfernung zu der gemeinsamen DME-Einrichtung bestimmt, deren Kanal gewählt wird, daß ferner jedes Flugzeug mit einem CAS-Gerät ausgestattet ist, das bei Betätigung eine Positionsmarkierimpulsgruppe zwecks Übermittlung auf einer vorbestimmten CAS-Frequenz verschlüsselt und die Entfernung zu anderen Flugzeugen auf Grund der Empfangszeiten von Positionsmarkierimpulsgruppen bestimmt, die von diesen Flugzeugen während der Überwachung der CAS-Frequenz empfangen werden, daß weiterhin jedes Flugzeug mit einer Belegungsunterscheidungsvorrichtung versehen ist, die zwischen Teilen der Zeitschlitzfolge, die überwacht und für die

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CAS-Funktion benutzt werden müssen, und anderen Teilen der Zeitschlitzfolge unterscheidet, die zur Durchführung der DME-funktion zur Verfügung stehen, und daß-eine Funktionssteuereinrichtung vorhanden ist, die auf die Belegungsunterscheidungsvorrichtung anspricht und während überwachter Teile der Zeitschlitzfolge die Sende- und Empfangseinrichtung auf die vorbestimmte Frequenz abstimmt und das CAS-Gerät betätigt sowie während der verfügbaren Teile der Zeitschlitzfolge die Sende- und Empfangseinrichtung auf den gewählten DME-Antwortsendekanal abstimmt und das DME-Gerät betätigt.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der zu einem bestimmten Zeitpunkt teilnehmenden Flugzeuge sowie die Kennzeichnung derjenigen Teile der Zeitschlitzfolge, die für die CAS-Funktion benutzt werden müssen, sich ändernde unbekannte Variable sind, daß die Bordzeitgeber Einrichtungen zum Zählen der innerhalb jeder sich wiederholenden Zeitschlitzfolge auftretenden Zeitschlitze aufweisen, daß die Belegungsunterscheidungsvorrichtung mit einer Einrichtung zur Überwachung der von anderen Flugzeugen empfangenen Positionsmarkierimpulsgruppen und zum Einspeichern der Kennungen der bestimmten Zeitschlitze, innerhalb deren diese Impulsgruppen empfangen wurden, versehen ist, daß eine Einrichtung zum Vergleichen der gespeicherten Kennungen der belegten Schlitze mit den Kennungen der jeweils gerade auftretenden Schlitze vorhanden ist, und daß die Funktionssteuereinrichtung auf eine Koinzidenz innerhalb der Vergleichereinrichtung als Anzeige für

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belegte Zeitschlitze sowie auf eine fehlende Koinzidenz als Anzeige für nicht belegte Zeitschlitze anspricht.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das CAS-Gerät zusätzlich mit einer Einrichtung zur Bestimmung des Gefahrengrades, den jedes Flugzeug darstellt, dessen Positionsmarkierimpulsgruppe empfangen wird, und mit einer Einrichtung versehen ist, die auf Grund des ermittelten Gefahrengrades für die DME-Funktion diejenigen Zeitschlitze verfügbar macht, die durch Flugzeuge belegt sind, die in dem betreffenden Augenblick einen geringen Gefahrengrad darstellen.
4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionssteuereinrichtung eine Einrichtung aufweist, die beim Übergang von einer vollständigen Zeitschlitzfolge zur nächsten von einer Betriebsart, bei der die Funktionssteuereinrichtung die DME-Funktion während nicht belegter Zeitschlitze ausführen läßt, auf eine andere Betriebsart wechselt, bei der die Funktionssteuereinrichtung die Entfernungsmeßimpulsgruppen-Überwachungseinrichtung für eine vollständige Zeitschlitzfolge betätigt und der Empfänger ständig so abgestimmt bleibt, daß er die vorbestimmte CAS-Frequenz überwacht.
5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede gemeinsame DME-Einrichtung eine stationäre VORTAC/TACAN-Station aufweist, die auf gesonderten, eindeutig zugeordneten Sende- und Empfangsfrequenzen arbeitet, an Hand deren die

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Station anwählbar ist, daß jede Station eine während mindestens eines vorbestimmten Zeitschlitzes wirksam werdende Einrichtung aufweist, die eine Zeitgebersynchronisationsimpulsgruppe an das teilnehmende Flugzeug sendet, das den Kanal der betreffenden Station anwählt, daß alle diese von den Stationen gesendeten Impulsgruppen mit der Normalzeit synchronisiert sind, und daß das Flugzeug eine Einrichtung aufweist, die auf die gemessene Entfernung der angewählten DME-Station und auf die Empfangszeit einer von dieser Station gesendeten Synchronisationsimpulsgruppe anspricht, um den eigenen Bordzeitgeber mit der Normalzeit zu synchronisieren.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen DME-Stationen dieselben vorbestimmten Zeitschlitze zum Senden ihrer Synchronisationsimpulsgruppen benutzen, und daß jedes teilnehmende Flugzeug mit einer Einrichtung versehen ist, mittels deren in die Einrichtung zur Speicherung der Kennungen der belegten Zeitschlitze die Kennungen der vorbestimmten Zeitschlitze und die Kennung des von dem Flugzeug selbst belegten Zeitschlitzes eingebbar sind.
7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine zwischen der gewählten DME-Station und den teilnehmenden Flugzeugen wirksam werdende Datenkoppeleinrichtung vorgesehen ist, die an Bord der Flugzeuge Einrichtungen zum Verschlüsseln von CAS-Daten und zum Senden dieser Daten über die Sendeeinrichtung während des eigenen Zeitschlitzes des Flugzeugs, und die

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an der DME-Station eine Einrichtung zürn Senden von verschlüsselten Navigationsbefehlen an das Flugzeug während eines Zeitschlitzes aufweist, innerhalb dessen die Station die Zeitgebersynchronisationsimpulsgruppe sendet.
8. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Empfangseinrichtung zur Abstimmung ein Zeitintervall benötigt, das in der Größenordnung eines Zeitschlitzes liegt, daß die Belegungsunterscheidungsvorrichtung und die Funktionssteuereinrichtung eine Einrichtung aufweisen, die auf jeden belegten Zeitschlitz anspricht, die während mindestens dieses Zeitintervalls vor jedem belegten Zeitschlitz die Sende- und Empfangseinrichtung auf die vorbestimmte Frequenz abstimmt und die während dieses Zeitintervalls sowohl vor als auch nach jedem belegten Zeitschlitz die Betätigung des DME-Geräts blockiert.
9. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein positionshaltendes System für eine bekannte Anzahl von teilnehmenden Flugzeugen, die vorbestimmte Zeitschlitze belegen, wobei jeder Bordzeitgeber eine Einrichtung zum Zählen der innerhalb der Zeitschlitzfolge auftretenden Zeitschlitze aufweist und wobei die Belegungsunterscheidungsvorrichtung, auf die die Funktionssteuereinrichtung anspricht, mit einer .voreinstellbaren Einrichtung ausgestattet ist, die angibt, welche Zeitschlitze belegt sind.

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10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die DME-Antwortsendeeinrichtung innerhalb eines Flugzeuges untergebracht ist, das als Leitflugzeug des positionshaltenden Systems fliegt und die Normalzeit liefert, mit der das positionshaltende System synchronisiert ist, wobei das Leitflugzeug einen der Zeitschlitze belegt.
11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Leitflugzeug eine während des einen Zeitschlitzes wirksam werdende Einrichtung zum Übermitteln einer Zeitgebersynchronisationsimpulsgruppe an die teilnehmenden Flugzeuge aufweist und daß die teilnehmenden Flugzeugemit Einrichtungen ausgestattet sind, die auf Grund der gemessenen Entfernung zu der DME-Antwortsendeeinrichtung sowie an Hand der Empfangszeit jeder gesendeten Synchronisatiönsimpulsgruppe den Bordzeitgeber wieder auf die Normalzeit synchronisieren.
12. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte CAS-Frequenz gleichzeitig die DME-Antwortsender-Abfragefrequenz innerhalb des gewählten DME-Kanals bildet, daß die von jedem Flugzeug gesendete Positionsmarkierimpulsgruppe anders als die Impulsgruppe verschlüsselt ist, mit der das Flugzeug die DME-Antwortsendeeinrichtung abfragt, sowie daß die Funktionssteuereinrichtung während nicht belegter Zeitschlitze die Empfangseinrichtung innerhalb des betreffenden Flugzeugs auf die DME-Antwortsender-Antwortfrequenz abstimmt, während sie während der von den Flugzeugen belegten Zeitschiit-

ze dieselbe Empfangseinrichtung zwecks Empfang der Entfernungsmeßimpulsgruppen der anderen Flugzeuge auf die DME-Antwortsender-Abfragefrequenz abstimmt.

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