DE2404626C3 - Navigations-Hilfssystem auf der Basis zeitsynchroner Einweg-Entfernungsmessung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht s· 1 auf Navigations-Hilfssysteme, insbesondere auf Systeme zur Unterstützung bei Flugzeuglandungen.

Es gibt eine Anzahl Navigations-Hilfssysteme, die zur Unterstützung bei der Landung von Flugzeugen eingesetzt werden. Eine Aufgabe derartiger Systeme besteht darin, dem Flugzeug seinen Abstand von einer Bake anzuzeigen, die nahe einer Landebahn angeordnet ist, auf der das Flugzeug landen soll. Ein bekanntes Entfernungsmeßsystem ist das sogenannte DME-System.

Bei dem DME-System sendet ein Flugzeug, das seinen Abstand von einer Bake bestimmen will, ein Impulspaar mit festem Abstand auf eine Bodenbake. Nach einer vorgegebenen Zeit, die auf das Eintreffen des Impulspaars an der Bodenbake folgt, sendet die Bodenbake ein Impulspaar mit gleichem Abstand aus, und die Zeitspanne zwischen der Impulsaussendung des Flugzeugs und dem Eintreffen der Rückimpulse bei dem Flugzeug ist ein Maß für den Abstand des Flugzeugs von der fraglichen Bake. Aus verständlichen Gründen

werden Systeme nach Art des DME-Systems als »Zweiweg-Entfernungsmeßsysteme« bezeichnet.

Die mit derartigen Systemen erreichbare Genauigkeit wird dadurch begrenzt, daß die Antwoi ten an jedes Flugzeug von allen Flugzeugen empfangen werden, weshalb es erforderlich ist, daß jedes Flugzeug mit Intervallen in der Größenordnung von 0,02 see sendet, um eine effektive Informationsi ate von 0,1 see zu erzielen.

Genauigkeitsverbesserungen lassen sich erreichen, indem man jedem Flugzeug ein Zeittor in Intervallen von 0,1 see zuteilt; während dieses kunen Zeittors sendet nur dieses Flugzeug und antwortet die Bake sowohl mit einem Entfernungsmeßimpuls als auch einem Synchronisierungsimpuls, damit das Flugzeug in dem System synchronisiert bleiben kann. Auf diese Weise können aber wegen der begrenzten Zahl verfügbarer Zeittore nur noch weniger Flugzeuge versorgt werden als bei dem regellos arbeitenden System. Je mehr Flugzeuge den Luftraum um einen Flugplatz benützen, um so weniger geeignet erweisen sich derartige Zweiweg-Entfernungsmeßsysteme wegen der begrenzten Zahl von Flugzeugen, die das System gleichzeitig benutzen können.

Einweg-Entfernungsmeßsysteme, d. h. Entfernungsmeßsysteme, bei denen jedes Flugzeug einen Taktgeber mit sich führt, sind wegen der größeren Zahl von Flugzeugen, die sich dieses Systems bedienen können im Vergleich zu einem Zweiweg-Entfernungsmeßsystem, zweckmäßiger.

Die Grundidee bei der Einweg-Entfernungsmessung ist, daß eine Bodenbake zu bekannten Zeiten Impulse aussendet, so daß jedes mit einem ausreichend genauen Taktgeber ausgerüstete Flugzeug die Laufzeit der empfangenen Impulse messen und daraus die Entfernung ableiten kann.

Die Bake braucht nur in 0,1-Sekunden-Intervallen zu senden, um einen für eine genaue Landung ausreichenden Datenfluß zu liefern. Die Entwicklung eines Standardtaktgebers für den Einsatz an Borde ist jedoch schwierig. Es ist beispielsweise nicht ungewöhnlich, bei einem Entfernungsmeßsystem eine Auflösung von 0,001 nautischen Meilen (d.h. von 1,8m — 6 feet) zu verlangen. Bei einem Einwegsystem entspricht das einem Zeitabschnitt von ungefähr 6 Nanosekunden. Ein an Bord befindlicher Taktgeber müßte eine diesen Wert nicht übersteigende Abweichung aufweisen. Es sind Quarzoszillatoren mit einer Genauigkeit von 1 χ 10~⁸ bekannt, die die 6 Nanosekunden über 0,6 Sekunden einhalten, während es Atomuhren und andere Präzisionsfrequenzgeber mit einer Genauigkeit von 2x10-" gibt, die die 6 Nanosekunden sogar über ungefähr 5 Minuten halten. Die Genauigkeit von 1 χ 10~⁸ bei einem Quarzoszillator kann aber zu einer Genauigkeit von 1 xlO-⁹ durch Synchronisation mit einem Bodensender verbessert werden, so daß der verlangte Genauigkeitsstandard bis zu 6 Sekunden lang gehalten werden kann. Unabhängig von dem benutzten Taktgeber erweist es sich jedoch, daß eine fortlaufende Synchronisierung des an Bord befindlichen Standardzeitgebers in einem Umfang erforderlich ist, der von der verlangten Stabilität und Zuverlässigkeit abhängt.

Die vorliegende Erfindung betrifft demgemäß ein Navigationshilfssystem, insbesondere Flugzeuglandesystem, mit einer Anzahl relativ feststehender Stationen, die jeweils zu vorbestimmten Zeiten identifizierbare Entfernungsmeßsignale an ein dem System zugeordnetes Fahrzeue. insbesondere Fluezeue. aussenden und mit einer auf ein vom Fahrzeug empfangenes Abfragesignal ansprechenden, an das Fahrzeug Zeitsynchronisierungsimpulse aussendenden Einrichtung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe s zugrunde, ein Navigationshilfssystem der obenerwähnten Gattung so weiterzubilden, daß die Genauigkeit durch individuelle Zuordnung von Entfernungsmeßsignalen zu einem einzigen Fahrzeug erhöht werden kann, ohne daß an die Synchronisierung allzu hohe

ίο Anforderungen gestellt werden müssen.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die relativ feststehenden Stationen so ausgebildet sind, daß sie ihre identifizierbaren Entfernungsmeßsignale jeweils zu voneinander verschiedenen vorbestimmten Zeiten

ι j aussenden, daß jedes Fahrzeug einem individuellen zu einer Mehrzahl von Synchronisierungs-Zeittoren gehörenden Zeittor zugeordnet ist, welches zeitlich zwischen den von den genannten feststehenden Stationen ausgesandten Entfernungsmeßsignalen liegt, und daß das Fahrzeug innerhalb des ihm zugeordneten Synchronisierungs-Zeittors sein Abfragesignal aussendet und von der Station ein Zeitsynchronisierungssignal erhält.

Vorzugsweise enthält jedes identifizierbare Entfernungsmeßsignal ein Impulspaar, dessen Abstand die feststehende Station, von der es ausgesandt ist, identifiziert.

Vorzugsweise ist an jeder relativ feststehenden Station eine Einrichtung vorgesehen, die auf von einem Fahrzeug ausgehende Abfragesignale anspricht und Synchronisierungssignale zu dem Fahrzeug sendet; auf diese Weise kann das Fahrzeug wählen, welche der genannten feststehenden Stationen es wählt, um Zeitsynchronisierungssignale zu erhalten, indem es ein Abfragesignal sendet, das von der gewählten feststehenden Station als sie selbst betreffend identifizierbar ist.

Man kann für Abfragesignale, die für unterschiedliche feststehende Stationen bestimmt sind, unterschiedliche Frequenzen verwenden, vorzugsweise besteht jedoch jedes von einem Fahrzeug gesendete Signal aus einem Impulspaar, durch dessen Abstand die Station, für die es bestimmt ist, identifiziert wird.

Wenn der Abstand der verschiedenen Bodenstationen voneinander so groß ist, daß eine Überlappung von Zeittoren auftreten kann, d. h., wenn die Sendung einer der Stationen aus der Gruppe von Stationen wegen ihrer Entfernung von dem Fahrzeug in einem späteren Zeitspalt empfangen werden kann, können unterschiedliche Stationen der Gruppe von Stationen unterschiedlichen Arbeitsfrequenzen zugeordnet werden, so daß falsche Empfangsereignisse dieser Art unterschieden werden können. Auch in diesem Fall enthält das von jedem Fahrzeug gesendete Abfragesignal vorzugsweise ein Impulspaar, dessen Abstand und dessen Sendefrequenz die Station identifiziert, für die das Signal bestimmt ist.

Vorzugsweise kann aufgrund des Empfangs eines Impulspaares jede Bodenstation innerhalb des dem Fahrzeug, das dieses Abfrageimpulspaar gesendet hat, zugeteilten Zeittors Synchror.isierungsimpulspaare mit

do entsprechenden Stationskennungsmerkmalen senden.

Bei einem bevorzugten System gemäß der Erfindung ist die Gruppe relativ feststehender Stationen so aufgebaut, daß sie EntfernungsmeÜsignale hintereinander und der Reihe nach in gleichmäßigen Zeitabständen

f-5 aussenden, wobei eine Anzahl Zeittore dem mit diesem System zusammenarbeitenden Fahrzeug derart zugeordnet sind, daß jede feststehende Station mehrfach in ihrem Turnus während einer EDoehe sendet.

Unter Epoche soll der Zeitabschnitt verstanden werden, der von einem vollständigen Zyklus beim Betrieb des Systems beansprucht wird und ein Synchronisierungszeittor für jedes mit dem System zusammenarbeitende Fahrzeug umfaßt.

Man erkennt, daß in dem System notwendigerweise mehrere Verzögerungen auftreten. Insbesondere treten sie in Decodier- und Sendetriggerkreisen auf. Sind diese Verzögerungen unveränderlich, können sie natürlich berücksichtigt werden. Die Schaltungselemente der Boden- und der Bordstation unterliegen jedoch anderen, nicht vorbestimmten Verzögerungen. Derartige Verzögerungen sind beispielsweise temperaturabhängig, ändern sich von Gerät zu Gerät oder hängen von der Aiterung der Bauteile ab; derartige nicht vorbeslimmte Verzögerungen können auch von Änderungen der Anstiegszeit abhängen, d. h.. Änderungen der Zeit, die bei einem Gerätebauteil erforderlich sind, um die Impulse zu einer Amplitudenhöhe anwachsen zu lassen, die für Zeitsteuerungszwecke gewählt ist.

Derartige Verzögerungen beeinflussen nicht nur die Genauigkeit, mit der eine Synchronisierung vorgenommen werden kann, sondern auch die Genauigkeit, mit der schließlich die Entfernungsmessung erfolgt.

Um die Wirkungen solcher Verzögerungen zu verringern, decodiert vorzugsweise ein Fahrzeug, das eine relativ feststehende Station während einer Synchronisierungsperiode abfragt, seine eigenen Abfragesignale und sucht den Zeitabschnitt zwischen dem Beginn der Synchronisierungsperioden, gemäß Fahrzeugzeit, konstant zu halten, während die dem Fahrzeug durch Senden von Zeitsynchronisierungssignalen Antworten der feststehenden Station ihr eigenes Antwortsignal decodiert und den Zeitabschnitt zwischen einem vorbestimmten Zeitpunkt vor dem Auslösen ihres Senders und dem Zeitpunkt, in den die Decodierung ihres eigenen Abfragesignals erfolgt, konstant zu halten sucht.

Normalerweise, jedoch nicht notwendigerweise, sind der Zeitabschnitt, den das Fahrzeug konstant zu halten sucht, und der Zeitabschnitt, den die relativ feststehende Station konstant hält, einander gleich.

In jedem Fall wird die Überwachung des Zeitabschnitts durch Steuerung des Zeitpunktes vorgenommen, an dem der Sender ausgelöst wird.

Während aufeinanderfolgender Sendungen von Entfemungsmeß-Signalen an das Fahrzeug, sucht die relativ feststehende Station den Zeitabschnitt zwischen dem Beginn einer Entfernungsmeßperiode und dem Zeitpunkt, an den sie ihre eigene Sendung wieder decodiert. konstant zu halten, wobei der Zeitabschnitt, den sie während Perioden der Zeitsynchronisierung konstant zu halten sucht, gleich dem Zeitabschnitt ist, den sie während der Entfernungsmeß-Zeitabschnitte konstant zu halten sucht

Vorzugsweise sendet jede der feststehenden Stationen innerhalb der Periode der Synchronisierungs-Zeittore sein Entfernungsmeßsignal mehrmals aus.

Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Fig. 1 — 12 näher erläutert Die Figuren steilen dar

Fig. 1 eine stark schematisierte Obersicht Ober ein erfindungsgemäßes Navigationshilfssystem für ein Flugzeug,

Fig.2 und 3 Zeitablaufdiagramme, wobei Fig.3 in einem gegenüber Fig.2 stark vergrößerten Maßstab gezeichnet ist,

Fig.4 und 5 Ablaufdiagramme jeweils gegenüber

Fig. 3 stark vergrößertem Maßstab, zur Erläuterung der Einrichtung zum Synchronisieren des Standardzeitgebers an Bord jedes mit dem System zusammenarbeitenden Flugzeugs,

?> F i g. 6 Ablaufdiagramm in gegenüber F i g. 3 vergrößertem Maßstab bei einer gegenüber den Fig.2 bis 5 abgewandelten Taktgebereinrichtung,

F i g. 7 Blockschaltbild eines Bodentransponders, der in einem erfindungsgemäßen System mitwirkt,

ίο Fig.8 Blockschaltbild eines in einem erfindungsgemäßen System mitwirkenden Bord-Abfragegeräts,

F i g. 9 und 10 Ablaufdiagramme der Ereignisfolge bei einem Beispiel eines erfindungsgemäßen Entfernungsmeßsystems, bei dem die Wirkungen variabler Verzögerungen herabgesetzt sind,

Fig. 11 und 12 vereinfachte Blockschaltbilder eines typischen Bordgeräts bzw. Bodengeräts, die in dem in den F i g. 9 und 10 beschriebenen System mitwirken.
Gemäß den Fig. 1 bis 8 sind zehn mit geographischem Abstand voneinander aufgestellte Bodensendestationen TA, TB, TC, TD, TE, TF, TG, TH, Tl und Γ/so ausgebildet, daß sie identifizierbare Entfernungsmeßsignale auf einer gemeinsamen Frequenz hintereinander und der Reihe nach in Intervallen von 0,1 see senden.

2f, Die Sendestationen TA bis T] werden durch einen zentralen Taktgeber C synchronisiert. Die Signale werden von den einzelnen Bodenstationen TA bis T/in Form eines Impulspaares gesendet, dessen Abstand bei jeder Bodenstation ein anderer ist und das damit diese Station für ein die Sendeimpulse auffangendes Flugzeug A 1 kennzeichnet. In jedem Flugzeug A 1 befindet sich ein Standardzeitgeber, bestehend aus einem Quarzoszillator, dessen Zeitslandard mit dem Zeitstandard der Bodenstationen TA bis 77in weiter unten beschriebener Weise synchronisiert ist. Ein an sich bekanntes Bordgerät kann somit den Abstand in dem sich das Flugzeug, das dieses Bordgerät mit sich führt, von jeder der Bodenstaiionen befindet, aus der Zeit bestimmen, zu der das von jener Bodenstation ausgesandte Impulspaar empfangen wird.

Um die Synchronisierung des Standardzeitgebers, der von jedem mit diesem System zusammenarbeitenden Flugzeug mitgeführt wird, vorzunehmen, ist jedem Flugzeug ein anderes Zeittor in einer Epoche von drei Sekunden Dauer zugeteilt, während welchen Zeittors das Flugzeug Zeitsynchronisierungssignale anfordert und empfängt. Während die Zuordnung eines gegebenen Zeitspalts zu einem gegebenen Flugzeug vorherbestimmt werden kann, wird die Zuteilung in der Praxis als

so an sich bekannt angesehen, wenn das Flugzeug in das System eintritt. Die Zeitsynchronisierungssignale werden von einer an jeder Bodenstation TA bis 77 vorgesehenen Einrichtung erzeugt. Jede dieser Einrichtungen an den verschiedenen Bodenstationen zur Abgabe von Zeitsynchronisierungssignalen wird beim Empfang eines mit Abstand ankommenden Impulspaares ausgelöst wobei der Abstand der Impulse die Bodenstation kennzeichnet für die das Impulspaar bestimmt ist Das Impulspaar wird von einem Flugzeug innerhalb seines ihm zugeteilten Zeittors gesendet

In den zur Erläuterung dienenden Fig.4 und 5 ist angenommen, daß das Flugzeug A i Synchronisierungssignale von der Bodenstation TC anfordert Zu einer vorbestimmten Zeit (lOOusec in dem angenommenen

«5 Beispiel) sendet das Flugzeug in den von ihm als ihm zugeordnetes Zeittor erachtetes Zeittor ein Impulspaar, dessen Abstand es als für die Bodenstation 7TCbestimmt kennzeichnet Das ist in Fig.4 dargestellt, in der

einwandfreie Synchronisation angenommen wird. Die Bodenstation TCempfängt das Impulspaar zu einem, je nach der Entfernung später (beispielsweise ΙΟΟμδεϋ) liegenden Zeitpunkt. Die Bodenstation TCerrechnet die Zeitdifferenz fi zwischen dem Zeitpunkt, zu dem das Flugzeug A 1 nach Auffassung der Bodenstation gesendet hat, und dem Zeitpunkt des Empfangs des gesendeten Impulspaars. Wiederum zu einem vorgegebenen Zeitpunkt (angenommen wird ΙΟΟμβεϋ in dem hier behandelten Beispiel) vor dem Ende des Zeittors m wird das Flugzeug A 1 eine Antwort von der Bodenstation TC empfangen. Zu einem Zeitpunkt, der um einen der Zeitdifferenz /ι gleichen Zeitraum vor dem Empfangszeitpunkt liegt, sendet die Bodenstation TC die Antwort. Wenn das Flugzeug die Antwort zu dem i_s nrwarteten Zeitpunkt empfängt, besteht Sicherheit, daß es mit der Bodenstation TCrichtig synchronisiert ist.

Wenn andererseits der Taktgeber im Flugzeug A 1 falsch geht, kommt die Antwort im Flugzeug früher an, sofern der Taktgeber nachläuft, und später, wenn er vorläuft; der Betrag der Abweichung entspricht dem Betrag des Fehlers. In F i g. 5 wird vorausgesetzt, daß der Taktgeber um lOf^sec zurückgeblieben ist. Das Flugzeug sendet dann 200 μββΰ in sein Zeittor hinein. Die Bodenstation errechnet die Zeitdifferenz J₂ ^s zwischen dem von ihr angenommenen Sendezeitpunki und dem Zeitpunkt, ^n dem das gesendete Impulspaar empfangen wurde. Zu einem Zeitpunkt vor dem genannten vorbestimmten Zeitpunkt, in dem das Flugzeug eine Antwort von der Bodenstation zu \o empfangen hat, sendet die Station TCihre Antwort. Die Antwort wird von dem Flugzeug Ai um eine Zeitspanne früher als erwartet empfangen, die zweimal so groß ist wie der Zeitabschnitt, um den der Taktgeber nachgeht. Das Flugzeug wird dann in die Lage versetzt, .v* seinen Taktgeber so einzustellen, daß Synchronismus mit der Bodenstation TCbesteht. Drei Sekunden danach steht dem Flugzeug A 1 wieder ein Zeittor zur Verfügung; während dieses Zeitabschnitts wird der oben beschriebene Synchronisierungsvorgang wiederholt. Während auf diese Weise die Synchronisierung des bordeigenen Standardzeitgebers herbeigeführt wird, kann jede Aussendung von Entfernungsmeßsignalen von den verschiedenen Bodenstationen herangezogen werden, um die Entfernung des Flugzeugs von der jeweiligen Bodenstation zu bestimmen.

Das zeitliche Programm der Gesamtanlage wird durch die Fig. 2 und 3 veranschaulicht. Eine drei Sekunden währende Epoche wird in Zeittore von 1000 μβεΰ unterteilt; in F i g. 3, die in größerem Maßstab gezeichnet ist als F i g. 2, ist jedes Zeittor gezeichnet. Das erste Zeittor ist der Sendung von Entfernungsmeßinformationen von der Bodenstation TA zugeordnet Die folgenden neun Zeittore sind jeweils einem von neun verschiedenen Flugzeugen A 1 bis A 9 zugeordnet, um Synchronisierung in der oben beschriebenen Weise herbeizuführen. Das nächste Zeittor ist der Sendung von Entfernungsmeßinformationen von der Bodenstation TB zugeordnet während die folgenden neuen Zeittore jeweils einen": .on neun verschiedenen Flugzeugen A 10 fto bis A 18 zugeordnet sind, um die Synchronisierung in der oben beschriebenen Weise herbeizuführen. Das nächste Zeittor ist der Sendung von Entfernungsmeßinformationen von der Bodenstation TC zugeordnet usw. In Fig.2 ist eine vollständige Epoche von drei Sekunden Dauer gezeichnet, während welcher Zeit jede Bodenstation Entfernungsmeßsignale, wenn sie an die Reihe kommt, bei dreißig Gelegenheiten sendet Bei der ersten Gelegenheit sendet jede Bodenstation Entfernungsmeßsignale in einer Epoche, zusätzlich sendet sie ein kurzes Bodenstations-ldentifizierungssignal (das in den F i g. 2 und 3 nicht wiedergegeben ist), um die Stellung seiner Entfernungssignalsendungen in der Epoche zu definieren. Eingeschaltet in die Sendung der Bodenstationen TA bis T/zu jeder Zehntelsekunde sind die 2700 Zeittore, die den 2700 verschiedenen Flugzeugen A t bis A 2700 zugeordnet sind, die mit dem System zusammenarbeiten. Bei dem hier beispielshalber beschriebenen System können also 2700 Flugzeuge gleichzeitig an das System angeschlossen werden.

Obwohl im Idealfall das System 270 verschiedene Flugzeuge von jeder Bake aus bedient, könnten theoretisch alle 2700 Flugzeuge mit einer beliebigen Bake arbeiten. Die Leistungsfähigkeit des Systems ist weitgehend unabhängig von der Zahl der Navigationshilfe fordernden Flugzeuge.

Jedes Flugzeug kann Entfernungsangaben von allen dem System zugehörigen Baken erhalten, so daß es Informationen erhält, die ihm seine Lage im Raum zu bestimmen erlauben, wenn mindestens drei Baken erreichbar sind.

Da alle Flugzeugabfragungen an allen Baken im Bereich erhältlich sind, kann das Bodensystem die Position jedes Flugzeugs im Luftraum errechnen.

Die Zeittore können nötigenfalls häufiger zu Entfernungsmeßzwecken bereitgestellt werden, z. B. kann das Entfernungsmeßintervall von 0,1 see halbiert werden, wodurch die Zahl der Flugzeuge, die bedient werden können, von 2700 auf 2400 zurückgeht.

Man sieht, daß, da alle mit dem System zusammenarbeitenden Flugzeuge zeitsynchronisiert sind, in jedem Flugzeug ein Gerät vorgesehen werden kann, das den Abstand dieses Flugzeugs von jedem beliebigen anderen, mit dem System zusammenarbeitenden Flugzeug mißt. Mit anderen Worten: Das vorliegende System kann auch als System zur Vermeidung von Kollisionen (CAS) dienen. Wenn einer der beiden von jedem Flugzeug gesendeten Impulse länger ist, kann, wie bei den bekannten CAS-Systemen, der Dopplereffekt in einem Flugzeug benutzt werden, um die Annäherungsgeschwindigkeit dieses Flugzeugs und jedes anderen, dem System angeschlossenen Flugzeugs, anzuzeigen.

Während des jedem Flugzeug zugeordneten Zeittors können natürlich Höhe, Flugzeugkennung und sonstige Informationen vom Flugzeug zum Bodensystem und umgekehrt gesendet werden.

Wie bereits erwähnt, haben die Bodenstationen in dem System geographischen Abstand voneinander. Um ein ausgedehntes Gebiet zu überdecken, können Nachbargebiete auf weiteren Frequenzkanälen vorgesehen werden.

In F i g. 6 ist ein anderer Zeitablauf beschrieben, der in manchen Fällen mit Vorteil verwendet werden kann. In diesem Fall wird die Epoche wiederum in eine Anzahl von Zeittoren von je 1000 psec unterteilt und die Sender TA bis 77senden ebenfalls nacheinander und der Reihe nach Entfernungsmeßsignale, während die Synchronisierung zwischen den Übertragungen von Entfernungsmeßsignalen vorgenommen wird.

In diesem Fall sendet die Bodenstation TA aber Entfernungsmeßsignale während des ersten Drittels eines ersten Zeittors, die Bodenstation TB sendet Entfernungsmeßsignale während des ersten Drittels des anschließenden lOOO-psec-Zeittors — und so fort

Ein Flugzeug (A\ in F i g. 6), das Synchronisierung mit

der Boilenstation TA herzustellen wünscht, sendet ein Abfragesignal zur Bodenstation TA am Ende des ersten Dritteiü des diesem Flugzeug zugeteilten Zeitlors. Zu Beginn dieses Zeittors hat eine der Bodenstationen TA bis TJ ihr Entfernungsmeßsignal gesendet. Zur Erläute- > rung wird hier angenommen, daß es die Bodenstation TF gewesen ist. In entsprechender Weise sendet ein Flugzeug A2 (Fig.6) das Synchronisierung mit einer anderen Bodenstation, in diesem Fall etwa der Station TC herzustellen wünscht, ein Abfragesignal zur Bodenstation TCnach dem Ende des ersten Drittels des Zeittors, das dem Flugzeug Ai zugeteilt ist. Zu Beginn dieses letztgenannten Zeittors hat natürlich die Bodenstation TCihr Entfernungsmeßsignal gesendet.

Die Bodenstation TA sendet dem Flugzeug A\ Synchronisierungssignale zu einem Zeitpunkt derart, daß das Flugzeug A\ die Signale 100 [iszc vor dem Ende des ihm zugewiesenen Zeittors empfängt.

Das Senden von Synchronisierungssignalen an das Flugzeug Az von der Bodenstation TC aus erfolgt in entsprechender Weise.

In Fig.6 sind die von der Bodenstalion TF gesendeten Entfernungsmeßsignale mit TFR bezeichnet, die von der Bodenstation TG gesendeten Entfernungsmeßsignale mit TGR, die von dem Flugzeug A\ zur Bodenstation TA gesendeten Abfragesignale mit ITA, die von dem Flugzeug A-i zur Bodenstation TC gesendeten Abfragesignale mit ITC. Die von der Bodenstation TA zu dem Flugzeug A\ bzw. von der Bodenstation TC zu dem Flugzeug A-i gesendeten Synchronisierungssignale sind mit RTA bzw. RTC bezeichnet. Die gestrichelte Gerade in Fig.6 gibt das Ende des ersten Drittels jedes lOOO^sec-Zeittors an.

Bei Anwendung eines Zeitablaufs wie nach F i g. 6 liefert bei 1000 Zeittoren je Sekunde jede Bodenstation 100 En:fernungsmeßsignale je Sekunde. Eine Entfernungsirformation wird also zehnmal pro Sekunde geliefert, und Schwankungen werden um den Faktor /TO gegenüber einer Anordnung mit einem Zeitablauf entsprechend den F i g. 2 bis 5 herabgesetzt.

Das System kann nun insgesamt 3000 Flugzeuge bedienen und daher läßt sich die Epoche nötigenfalls auf zwei Sekunden herabsetzen.

Da die Genauigkeit der Entfernungsmessung in jedem Zeitraum zwischen den Synchronisierungen von der Genauigkeit der Synchronisation abhängt, kissen sich Schwankungen noch weiter herabsetzen, wenn die Taktgebergenauigkeit in dem Bordgerät so hoch ist, daS die Syr. chronisierungsinformation über zehn Epochen, d. h. über dreißig Sekunden, gemittelt werden kann.

In F i g. 7 ist der Zentraltaktgeber für die Boden-Transponderstation mit 1 bezeichnet; er liefert Taktgebersignale an eine Steuerschaltung 2, die die Programmsteuerung für die verschiedenen, von der Bodenstation ausgeübten Funktionen übernimmt Eine von der Steuerschaltung 2 ausgehende Leitung steuert die Auslösung des Senders 3 zu den Zeitpunkten, in denen er Entfernungsmeßsignale senden muß, wie oben beschrieben. Der Sender 3 ist über einen Koppler 5 an die Antenne 4 der Bodenstation geführt; der Koppler kann auch Abfragesignale des Flugzeugs, die von der Antenni; 4 aufgenommen werden, einem Empfänger 6 zuführen. Der Ausgang des Empfängers 6 wird auf eine Decodierschaltung 7 gegeben, die ankommende Abfragesignaie eines Flugzeugs zu erkennen vermag, das die Synchronisierung mit der Bodenstation zu erreichen wünsch».

Der Ausgang des Decoders 7 wird einer Programmschaltung 8 zugeführt, die dem Sender 3 ein Triggersignal zugehen läßt, das unabhängig von dem durch die Steuerschaltung 2 gelieferten Triggersignal ist. Dadurch wird die Aussendung eines Synchronisierungsrücksignals an das abfragende Flugzeug ausgelöst, zeitlich gesteuert in der oben angegebenen Weise durch einen Vergleich von Taktgebersignalen aus der Taktgeberschaltung t über die Steuerschaltung 2 mit der Zeit der Ankunft des Abfragesignals von dem Flugzeug über den Decoder 7.

I η F i g. 8 ist der Zentraltaktgeber des Flugzeugs mit 9 bezeichnet; der Ausgang dieses Taktgebers wird einer Steuerschaltung 10 zugeführt, die die Programmsteuerung für die verschiedenen, von der Bordausrüstung ausgeübten Funktionen übernimmt. Die Steuerschaltung 10 steuert die Auslösung des Abfragesenders 11, dessen Ausgang über einen Koppler 12 auf d^:j Flugzeugantenne 13 gegeben wird. Der Koppler 12 leitet auch die von der abgefragten Bodenstation aufgenommenen Rücksiignale einem Empfänger 14 zu. Der Ausgang vom Empfänger 14 wird einer Decodierschaltung 15 zugeführt, deren Ausgang dem einen Eingang eines Komparators 16 zugeführt wird. Ein zweiter Eingang für den Komparator 16 kommt von der Taktgeberschaltung 9 über die Steuerschaltung 10, so daß aus jedem Unterschied zwischen den über den Decoder 15 von der abgefragten Bodenstation empfangenen Synchronisierungssignalen und den Taktsignalen aus der Taktgeberschaltung 9 ein über die Leitung 17 auf der Taktgeberschaltung 9 geleitetes Steuersignal gebildet wird, das die Frequenz der Taktgeberschaltung 9 einstellen soll.

Taktsignale aus der Taktgeberschaltung 9 werden ferner über die Steuerschaltung 10 einem Entfernungsrechner 18 zugeleitet, der durch Vergleich dieser Signale mit von der Bodenstation über den Decoder 15 und die Leitung 19 aufgenommenen Signalen in an sich bekannter Weise den Abstand von der Bodenstation berechnet.

Die Ausführung der in den F i g. 7 und 8 schematisch durch Kästchen angedeuteten Schaltungen braucht im einzelnen nicht beschrieben zu werden, da der Fachmann hierfür die ihm an sich bekannten Mittel verwendet, wenn er gemäß der Erfindung verfahren will. Nun soll ein erfindungsgemäßes Entfernungsmeßsystem beschrieben werden, bei dem auch Maßnahmen zur Herabsetzung der Wirkungen der oben beschriebenen veränderlichen Verzögerungen ergriffen worden sind; dieses System wird durch die Fig.9 bis 12 veranschaulicht.

In den FI g. 9 und 10 bezieht sich die obere, mit dem Zusatzbuchstaben »a« bezeichnete Zeitskala auf Flugzeugzeit, während die untere, mit dem Zusatzbuchstaben »g« versehene Zeitskala sich auf Bodenstationszeiten bezieht, wobei diese Zusatzbuchstaben an Buchstaben gehängt worden sind, die Zeitpunkte bezeichnen. Es wird vorausgesetzt, daß der Synchronisierungsvorgang bereits abgeschlossen ist In diesem System laufen folgende Vorgänge nacheinander ab:

Der Zeitpunkt Ag bezeichnet den Beginn eines Synchronisierungszeittors, das im Zeitpunkt Ng endet in Obereinstimmung mit dem Takt des Bodenstationszeitgebers, während weicher Zeit ein Flugzeug, das seinen Taktgeber mit dem der Bodenstation zu synchronisieren wünscht abfragen und Synchronisierungssignale aus der Bodenstation empfangen kann. Das Synchronisierungszeittor besteht aus einem Synchionisierungsabschnitt von A bis M, auf den ein

Abschnitt Mbis Λ/folgt.

Im Zeitpunkt Ba, einen Zeitabschnitt a nach dem von dem Flugzeug als Beginn der Synchronisierungsperiode betrachteten Zeitpunkt Aa, wird der Abfragesender des Flugzeugs zum Senden von zwei Abfrageimpulsen getriggert, deren Abstand die Bodenstation kennzeichnet, für die sie bestimmt sind.

Im Zeitpunkt Ca, einen Zeitabschnitt Ty nach dem Zeitpunkt Ba, verläßt die Vorderflanke des ersten der beiden Abfrageimpulse die Flugzeugantenne. ι υ

Im Zeitpunkt Da, einen Zeitabschnitt Raa nach dem Zeitpunkt Ca, decodiert der bordeigene Abfrageempfänger sein eigenes Abfragesignal als wäre es ein empfangenes Rücksignal und zeichnet diesen Zeitpunkt als ersten Bezugszeitpunkt auf. ι s

Im Zeitpunkt Eg, einen Zeitabschnitt r nach dem Zeitpunkt Ca, trifft die Vorderflanke des ersten, von dem Flugzeugsender gesendeten Impulses auf der Antenne der Bodenstation ein.

Im Zeitpunkt Fg, einen Zeitabschnitt Rga nach dem Zeitpunkt Eg, decodiert der Bodenstations-Transponderempfänger das aufgenommene Signal und zeichnet diesen Zeitpunkt als zweiten Bezugszeitpunkt auf.

Der Zeitpunkt Gg liegt so, daß der Zeitabschnitt 2s zwischen Ggund Mg·gleich dem Zeitabschnitt zwischen Agund Fg\sl.

Zum Zeitpunkt Hg, einen Zeitabschnitt Zg nach dem Zeitpunkt Gg, wird der Bodenstations-Transpondersender getriggert und sendet ein Rücksignal an das Bordgerät.

Zum Zeitpunkt Jg einen Zeitabschnitt Tg nach dem Zeitpunkt Hg, verläßt die Vorderflanke des ersten der beiden Rücksignale (deren Abstand wieder die Bodenstation kennzeichnet) die Bodenstationsantenne. is

Zum Zeitpunkt Kg, einen Zeitabschnitt Rggnach dem Zeitpunkt Jg, decodiert der Bodenstations-Transponderempfänger sein eigenes gesendetes Rücksignal und registriert diesen Zeitpunkt als einen dritten Bezugszeitpunkt.

Zum Zeitpunkt La, einen Zeitabschnitt r nach dem Zeitpunkt Jg, erreicht die Vorderflanke des ersten der beiden von der Bodenstation gesendeten Rückimpulse die Flugzeugantenne.

Zum Zeitpunkt Ma, einen Zeitabschnitt Rag nach dem Zeitpunkt La, decodiert der Flugzeugempfänger die empfangenen Rücksignale und registriert diesen Zeitpunkt als emen vierten Bezugszeitpunkt.

Das Decodieren in dem Flugzeuggerät zum Zeitpunkt Ma fällt zusammen mit dem Ende des Synchronisie- so rungszeitabschnitts, in Übereinstimmung mit der Flugzeugzeit, weil diese Bedingung durch den normalen kontinuierlichen Synchronisierungsvorgang aufrechterhalten wird.

Auch bei Synchronismus, d. h. bei Übereinstimmung zwischen der Decodierung durch das Flugzeuggerät und dem Ende des Synchronisierungsabschnitts in Übereinstimmung mit der Flugzeugzeit, werden Fluize gzeit und Bodenstationszeit sich ein wenig voneinander unterscheiden wegen der Unterschiede in den z.eitverzögerungen, die bei den Signalverarbeitungsschaltungen der Flugzeuggeräte und der Bodengeräte entstehen.

Um die Wirkungen der, wie schon erwähnt, nicht vorhersehbaren Verzögerungen möglichst zu verringern, wird das Flugzeuggerät so ausgelegt, daß der Zeitabschnitt von dem Zeitpunkt Aa, der von dem j _n Flugzeug als Anfangspunkt des Synchronisierungszeittors angesehen wird, bis zum Zeitpunkt Da, wenn der Flugzeugempfänger seine eigene Sendung decodiert und dieses als ersten Bezugszeitpunkt registriert hat, gleich einer vorgegebenen Konstanten Za dank einer geeigneten Steuerung des Zeitabschnitts za ist. Dementsprechend wird das Bodenstationsgerät so ausgelegt, daß der Zeitabschnitt zwischen dem Zeitpunkt Ggund dem Zeitpunkt Kg gleich einer vorgegebenen Konstanten Zg dank einer geeigneten Steuerung des Zeitabschnitts zg ist. Die beiden obengenannten Konstanten Za und Zg sind normalerweise gleich, jedoch ist das nicht notwendigerweise so.

Das in dem Zeitprogramm in Fig. 10 dargestellte Entfernungsmeßzeittor soll der Grundstation nach F i g. 9 zugeordnet sein, es ist aber nicht notwendigerweise dasjenige Entfernungsmeßzeittor, das auf das Synchronisierungszeittor aus F i g. 9 folgt. Der Zeitpunkt Pg ist der Beginn des Entfernungsmeßzeittors gemäß Bodenstationszeit. Im Zeitpunkt Qg, einen Zeitabschnitt zg nach dem Zeitpunkt Pg, wird der Bodenstationssender getriggert und sendet ein Entfernungssignal, das wiederum aus zwei Impulsen besteht, deren Abstand die Bodenstation kennzeichnet, an das Flugzeug.

Im Zeitpunkt Sg, einen Zeitabschnitt Tg nach Qg, verläßt die Vorderflanke des ersten der beiden, das Entfernungsmeßsignal bildenden Impulse die Sendeantenne der Bodenstation.

Im Zeitpunkt Ug, einen Zeitabschnitt Rgg nach dem Zeitpunkt Sg, decodiert das Bodenstationsgerät seine eigene Sendung, als wäre sie ein empfangenes Abfragesignal, und zeichnet diesen Zeitpunkt als fünften Bezugszeitpunkt auf.

Im Zeitpunkt Va, einen Zeitabschnitt r nach dem Zeitpunkt Sg, trifft die Vorderflanke des ersten der beiden, das Entfernungsmeßsignal bildenden Impulse an der Flugzeugantenne ein.

Im Zeitpunkt Wa, einen Zeitabschnitt Rag nach dem Zeitpunkt Va, decodiert das Bordgerät das empfangene Entfernungsmeßsignal.

Während des Entfernungsmeßzeittors hält die Bodenstation den Zeitabschnitt zwischen dem Beginn des Entfernungsmeßzeittors und dem Zeitpunkt, in dem sie ihre eigene Sendung decodiert, gleich der Konstanten Kg dank einer zweckmäßigen Steuerung des Zeitabschnitts zg.

In dem Bordgerät wird der Zeitabschnitt ρ zwischen dem Zeitpunkt Pa und dem Zeitpunkt Wa als Anzeige für den Abstand des Flugzeugs von der in Betracht kommenden Bodenstation angesehen.

Bei dieser Anordnung kann man zeigen, daß veränderliche Verzögerungen sich tatsächlich in erster Näherung ausgleichen.

Da der Zeitabschnitt zwischen Gg und Mg gleich demjenigen zwischen Ag und Fg gemacht wird, ergibt sich aus F i g. 9

e + Za + Ta + r + Rga = Zg + Tg + r + Rag - e oder
2e = zg + Tg + Rag - (za + Ta) - Rga . (1)

Die Bordanlage hat den Zeitabschnitt zwischen Aa und Da durch Einstellung von za gleich Za gemacht.

Za = za + Ta f Raa .

Entsprechend stellt die Bodenanlage zu ein. so dall der Zeitabschnitt zwischen Gg und Kg deich Zg wird.

Zg = zg + Tg + Rgg . (3)

Durch Substitution für za und zg ergibt sich

2e = Zg - Rgg + Rag - Za + Raa - Rga ₍₄₎

= Zg - Za + Rag + Raa - Rga - Rgg .
Aus Fig. 10 ist abzuleiten:

P= -e + zg + Tg + r + Rag . (5)

Durch Eliminieren von zg:

ρ = r + Rag + Zg- Rgg - e . (6)

Nach Substitution von e aus (4):
P = r + Zg + Rag - Rgg - Z ;

+ Za- Rag - Raa + Rga + Rgg

- Kgg

+■ -

worin r die verlangte Messung ist (d. h. die Laufzeit zwischen dem Flugzeug und der Bodenstation.

Rag - Raa + Rga - Rgg

kann als der durch Verzögerungen im Empfänger hervorgerufene Fehler betrachtet werden.

Prinzipiell lassen sich diese Verzögerungen in drei Gruppen unterteilen:

(A) unveränderliche Verzögerungen,

(B) Verzögerungen, die sich mit Temperatur oder Alterung ändern können und

(C) Verzögerungen, die auf der Anstiegszeit beruhen.
Wenn die zeitliche Folge der Vorgänge in der oben

beschriebenen Weise geordnet ist, heben die unveränderlichen Verzögerungen an der Flugzeugstation und der Bodenstation sich auf, weil ein entsprechender Term jtden Vorzeichens bei jeder Anlage vorgesehen ist.

Langsam veränderliche Verzögerungen, die auf Temperatur oder Alterungsveränderungen zurückzuführen sind, heben sich aus dem gleichen Grunde auf.

Die auf die Flugzeug- und Bodenstationsempfänger zurückzuführende Verzögerung hängt von der Bandbreite der Zwischenfrequenz-Verstärker und der sonstigen signalverarbeitenden Schaltungen ab, und da der Impuls in jedem Fall zeitlich gesteuert wird, wenn die Amplitude seiner Vorderflanke einen festgesetzten Bruchteil des Spitzenwerts in der Anstiegszeit ausmacht:

(a) 1st Raa= Rag und Rga = Rgg und liefert keinen Fehler, wenn der Flugzeugsender und der Bodenstationssender gleiche Anstiegszeit haben, und

(b) ist Raa= Rga und Rag= Rgg und liefert ebenfalls keinen Fehler, wenn beide Empfänger gleiche Bandbreite haben.

Im praktischen Betrieb ist es schwierig, die Anstiegszeit zu kontrollieren, aber die Bandbreite kann genau gesteuert werden und wird tatsächlich normalerweise auch aus anderen Gründen, z. B. zur Herabsetzung von Man erkennt also, daß durch Anwendung der ober beschriebenen zeitlichen Folge der Vorgänge und bei genauer Kontrolle der Bandbreiten des Flugzeug- wie des Bodenstationsempfängers die auf Verzögerungsänderungen beruhenden Fehler in erster Näherung ausgeglichen werden können.

Der Ausgleich von auf variable Verzögerunger zurückzuführenden Fehlern im Rahmen der Erfindung läßt sich auf andere Weise erklären. Der Ausdruck Rx} ίο sei als Verzögerung eines von yausgestrahlten Impulses bei dessen Durchlaufen der Empfangsschaltungen χ aufgefaßt. Diese Verzögerung besteht aus zwei Teilen:

(a) Unveränderlichen Verzögerungen in dem Empfänger, beispielsweise digitale Verzögerungen in der

is Decodierschaltung oder analoge Verzögerungen

die nicht von der Anstiegszeit des Eingangssignals abhängen, und

(b) mit der Anstiegszeit variable Verzögerungen, die vor allem auf die Bandbreitenbegrenzung ir

ίο Zwischenfrequenzverstärkern zurückzuführen

sind, die die Anstiegszeit des Signals verlängern Wenn das Signal auf einen Punkt der Vorderflanke eines Impulses, ein bestimmtes Stück vor dem Höchstwert, zeitlich fixiert ist, hängt die Verzöge-2s rung von der, .nstiegszeit des Eingangs ab.

Mit der Temperatur sich ändernde Verzögerungen können unter (a) eingeordnet werden, weil die Temperatur sich in keinem Teil des Geräts zwischen Sendung und Empfang wesentlich ändern wird, d. h yo Verzögerungen, die sich zeitlich nur langsam ändern können während einer bestimmten Messung als unveränderlich betrachtet werden.

Rxy besteht somit aus zwei Hauptteilen, d. h. der unveränderlichen Verzögerung Fx des Empfängers und der veränderlichen Verzögerung Vy in dem Empfanget der von y ausgehenden Sendung. Diese letztgenannte Verzögerung Vy läßt sich genau steuern, wenn die Zwischenfrequenz-Bandbreite an allen Empfängerr konstant gehalten wird, was normalerweise auf jeder Fall zur Nachbarkanalunterdrückung versucht wird. Die für eine befriedigende Nachbarkanalunterdrückung erforderliche Toleranz würde normalerweise dafüi sorgen, daß Änderungen der Verzögerung Vy normalerweise kleiner als 5% bleiben. Man kann also annehmen daß Rxy= Fx+ Vy, somit

Rag - Raa + Rga - Rgg

= Fa + Vy - Fa - Va + Fg+ Va -Fg- Vy = 0

Mit anderen Worten: Die nicht vorgestimmter zeitlichen Verzögerungen können als einander in erstei Näherung aufhebend angesehen werden.

Die Bodenstation mißt zur Entfernungsbestimmung

υ? den Zeitabschnitt q vom Zeitpunkt Ag zum Zeitpunk Fg. Man kann i η entsprechender Weise zeigen, daß nich vorbestimmte Verzögerungen einander in erster Nähe rung aufheben.

In gleicher Weise wie ein Flugzeug seinen Abstanc

fto von einer Bodenstation bestimmt, kann ein beliebige:

Flugzeug in dem System seinen Abstand von einen beliebigen anderen Flugzeug in dem System bestimmen weil jedes Flugzeug der Reihe nach zu Beginn seine Zeittors sendet. Auch hier kann gezeigt werden, dal

''s nicht vorbestimmte Verzögerungen einander in erste Näherung aufheben.

Bei der in Γ i g. 11 ge/.eichneten Flugzeugausrüstuni kann ein Sender 1 durch eine Steuerschaltung ί

gesteuert durch Taktgeberimpulse eines Taktgebers 3, getriggert werden; der Taktgeber 3 muß mit dem Taktgeber einer Bodenstation (z. B. dem Taktgeber 23 aus Fig. 12) synchronisiert sein. Die Steuerschaltung 2 triggert den Sender 1 zu einer vorgegebenen Zeit innerhalb des durch den Taktgeber 3 bestimmten Synchronisierungszeittors, das dem Flugzeug zugeteilt ist. Das von dem Sender abgegebene Signal stellt ein Impulspaar dar, dessen Abstand die für das Flugzeug wesentliche Station kennzeichnet. Der Ausgang des ι ο Senders 1 läuft über einen Zirkulator 4 und einen Kopplers 5 zu der Flugzeugantenne 6. Der Koppler 5 liegt so nahe wie möglich an der Antenne 6. Ein Teil des Ausgangs des Senders 1 wird von dem Koppler 5 auf seinen Mustermischer 7 gegeben, der das Muster auf die ι s Frequenz des Empfängers 8 der Flugzeuggeräte umwandelt. Der Ausgang des Mustermischers 7 wird einem Koppler 9 und von dort dem Empfänger 8 zugeführt, so daß er dem Empfänger 8 als empfangenes Rücksignal erscheint. Ein zweiler Eingang des Kopplers 9 ist von dem Zirkulator 4 abgezweigt, so daß die von der Antenne 6 aufgenommenen Rücksignale ebenfalls dem Empfänger 8 zugeführt werden. Die Weglänge durch den Koppler 5 und den Zirkulator 4 zum Koppler 9 wird elektrisch gleich der Weglänge durch den Koppler 5 und den Mustermischer 7 zum Koppler 9 gemacht.

Der Ausgang aus dem Empfänger 8 gelangt zu einem Decoder 10. Dessen Ausgang wird einer Entfernungsrechenschaltung 11 und einem Komparator 12 zugeführt, die beide Steuereingänge von der Steuerschaltung erhalten. Der Komparator 12 vergleicht die Zeit der von dem Decoder 10 vorgenommenen Decodierung eines von dem Bodenstationssender aufgenommenen Synchronisierungsrücksignals, d. h. eines Bezugszeitpunkts Ma, der das Ende des Synchronisierungszeittor-Abschnitts kennzeichnet, mit den von der Steuerschaltung 2 abgegebenen Taktgebersignalen aus dem Taktgeber 3, um ein Fehlersignal abzuleiten, das dem Taktgeber 3 über die Leitung 13 zugeht, damit der Taktgeber 3 Gleichlauf mit dem Taktgeber der Bodenstation herbeiführen kann.

Die Entfernungsschaltung 11 vergleicht Taktgebersignale, die von der Steuerschaltung 2 und dem Taktgeber 3 geliefert werden und den Zeitpunkt Pa 4$ angeben, mit der Zeit, zu der der Decoder 10 ein Entfernungsmeßsignai decodiert, das von der Grundstation aufgenommen, um einen einen Abstand angebenden Ausgangswert am Ausgabegerät 14 zu erzeugen.

Das Triggern des Senders 1, um diesen zur Sendung so von Abfragesignalen zur Bodenstation zu veranlassen, erfolgt seitens der Steuerschaltung 2 so, daß der Zeitabschnitt zwischen dem Beginn eines Synchronisierungszeitabschnitts zum Zeitpunkt Aa, gesehen von dem Taktgeber 3 aus, und dem Decodieren des Musters ss des gesendeten Abfragesignals, seitens des Decoders 10, das in den Empfänger 8 über den Koppler 5, den Mustermischer 7 und den Koppler 9 gelangt, gleich dem konstanten Wert Za gehauen wird, wie das schon im Zusammenhang mit den Fig.9 und 10 beschrieben worden ist.

Gemäß F i g. 12 ist in der Bodenstation eine Antenne 15 vorgesehen, mit der von einem Flugzeuggerät, wie es etwa in F i g. 11 dargestellt ist, gesendete Abfragesignale empfangen und sowohl synchronisierende Rücksignale als auch Entfernungsmeßsignale mit Hilfe des Bodenstationssenders 16 gesendet werden. Der Bodenstationssender 16 ist an die Antenne 15 über einen Zirkulator 17 und einen Koppler 18 angeschlossen. Der Koppler 18 zweigt einen Teil des synchronisierenden Rücksigrials auf eine Mustermischstufe 19 ab, die das Muster des gesendeten Signals auf Empfängerfrequenz umformt und dieses dem Bodenstationsempfänger 20 über einen Koppler 21 zuführt. Ein zweiter Eingang für den Koppler 21 ist an den Zirkulator 17 angeschlossen, so daß von einem Flugzeug ankommende Abfragesignale auch dem Empfänger 20 zugeleitet werden.

Der Sender 16 kann Entfernungsmeßsignale regelmäßig und periodisch zu Beginn eines Entfernungsmeßzeittors unter dem Einfluß eines Steuerkreises 22 senden, der seinerseits von den Zeitsignalen des Taktgebers 23 gesteuert wird.

Der Sender 16 kann außerdem synchronisierende Rücksignale auf Grund eines Abfragesignals, das von einem Flugzeug herrührt, das seinen Taktgeber (3 in Fig. 11) mit dem Taktgeber 23 zu vergleichen wünscht, zu den von einem Zeilsteuerkreis 24 bestimmten Zeiten senden. Die Zeitsteuerschaltung 24 vergleicht die Zeit, zu der das aufgenommene Abfragesignal von einem an den Ausgang des Empfängers 20 geschalteten Decoder 25 empfangen wurde, mit der Anfangszeit eines synchronisierenden Zeittors, die durch ein von dem Taktgeber 23 über die Steuerschaltung 22 ausgegebenes Signal bestimmt ist, so daß der Sender 16 an das Flugzeug ein synchronisierendes Rücksignal sendet, das zur Zeit M am Ende eines Synchronisierungszeitabschnitts eintrifft. Die Zeitsteuerschaltung 24 kann die Triggerzeit des Senders 16 so einstellen, daß

(a) der Zeitabschnitt zwischen dem gewählten Zeitpunkt Gg und dem Zeitpunkt Kg, an dem seine eigene Synchronisierungssendung decodiert wird, gleich dem konstanten Wert Zg während der Synchronisierungsperiode ist, und daß

(b) der Zeitabschnitt zwischen dem Beginn eines Entfernungsmeßzeittors zum Zeitpunkt Pg und dem Zeitpunkt Ug, wenn seine eigene Entfernungsmeßsendung decodiert worden ist, gleich derselben Konstanten Zg ist.

Im praktischen Betrieb werden, wie schon erwähnt, die Konstante Za bei der Flugzeuganlage und die Konstante Zgbei der Bodenstationsanlage übereinstimmend groß gewählt.

llici/u S Bkill /

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   I. Navigationshilfssystem, insbesondere Flugzeuglandesysterii mit einer Anzahl relativ feststehender Stationen, die jeweils zu vorbestimmten Zeiten identifizierbare Entfernungsmeßsignale an ein dem System zugeordnetes Fahrzeug, insbesondere Flugzeug aussenden und mit einer auf ein vom Fahrzeug empfangendes Abfragesignai ansprechenden, an das ι ο Fahrzeug Zeitsynchronisierimpulse aussendenden Einrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die relativ feststehenden Stationen (TA ... TJ) so ausgebildet sind, sie ihre identifizierbaren Entfernungsmeßsignale jeweils zu voneinander verschie- is der. en vorbestimmten Zeiten aussenden, daß jedes Fahrzeug einem individuellen zu einer Mehrzahl von Synchronisierungs-Zeittoren (A 1 ...A 2700) gehörenden Zeittor zugeordnet ist, welches zeitlich zwischen den von den genannten feststehenden ^o Stationen ausgesandten Entfernungsmeßsignalen lieg;t, und daß das Fahrzeug innerhalb des ihm zugeordneten Synchronisierungs-Zeittores sein Abfragesignal aussendet und von der Station ein Zei tsynchronisierungssignal erhält.

   ?.. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der genannten identifizierbaren Entfernungsmeßsignale ein Impulspaar enthält, dessen Abstand die feststehende Station (TA ...TJ) identifiziert, von der es gesendet ist. }o

   1. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder feststehenden Station (TA ... TJ)eine Einrichtung vorgesehen ist, die auf Abiragesignale von seilen eines Fahrzeuges zur Übermittlung von Zeitsynchronisierungssignalen anspricht, wodurch das Fahrzeug wählen kann, welche der feststehenden Stationen (TA... TJ)es für den Erhalt von Zeitsynchroniüerungssignalen benutzt, indem es ein Abfragesignal sendet, das von der gewählten feststehenden Station als sie betreffend erkennbar ist.

   4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes von dein Fahrzeug gesendete Abfragesignal aus einem Impulspaar besteht, dessen Abstand die feststehende Station, für die es bestimmt ist, kennzeichnet

   5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedlichen Stationen einer Gruppe feststehender Stationen unterschiedliche Frequenzen zugeordnet sind, auf denen sie arbeiten.

   (j.. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet:, daß aufgrund des Empfangs eines Impulspaares jede Bodenstation innerhalb des Zeittors, das dem dieses Paar von Abfrageimpulsen sendenden Fahrzeug zugeteilt ist, synchronisierende Impulspaare mit einer entsprechenden, die Station identifizierenden Kennzeichnung zu senden vermag.

   7. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe der relativ feststehenden Stationen Entfernungsmeßsignaie nacheinander und der Reihe nach in gleichabständigen Zeitabschnitten zu senden vermag, wobei eine Anzahl Zeittore vorgesehen sind, die mit dem System zusammenarbeitenden Fahrzeu- <>5 gen in der Weise zugeteilt sind, daß jede feststehende Station mehrfach innerhalb einer Epoche, wenn sie sin di?r Reihe ist, sendet.

   8. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fahrzeug, das eine relativ feststehende Station während eines Synchronisierungsabschnitts abfragt, seine eigenen Abfragesignale decodiert und den Zeitabschnitt zwischen dem Beginn der Synchronisierungsabschnitte nach Fahrzeugzeit und dem Zeitpunkt, an dem die Decodierung der eigenen Abfragesignale erfolgt, konstant zu halten sucht, während die genannte feststehende Station, die dem Fahrzeug durch Senden von Synchronisierungssignalen antwortet, ihr eigenes Rücksignal decodiert und den Zeitabschnitt zwischen einem vorgegebenen Zeitpunkt vor dem Triggern ihres Senders und dem Zeitpunkt, an dem das Decodieren ihrer eigenen Abfragesignale erfolgt, konstant zu halten sucht.

   9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitabschnitt, den das Fahrzeug konstant zu halten sucht, und der Zeitabschnitt, den die relativ feststehende Station konstant hält, übereinstimmend groß sind.

   10. System nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Fahrzeug und an den relativ feststehenden Stationen eine Überwachung des Zeitabschnitts erfolgt, indem die Zeit gesteuert wird, zu der der Sender getriggert wird.

   11. System nach einem der Ansprüche C bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß während aufeinanderfolgender Sendungen von Entfernungsmeßsignalen zum Flugzeug die genannte relativ feststehende Station den Zeitabschnitt zwischen dem Beginn der Entfernungsmeßperiode und dem Zeitpunkt, an dem sie ihre eigene Sendung wieder decodiert, konstant zu halten sucht, wobei der Zeitabschnitt, den sie während der Synchronisierungsperioden konstant zu halten sucht, ebenso lang ist wie der Zeitabschnitt, den sie während der Entfernungsmeßperioden konstant zu halten sucht.

   12. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Stationen (TA ... TJ) innerhalb der Periode der Synchronisierungs-Zeittore (A 1 ... A 2700) sein Entfernungsmeßsignal mehrmals aussendet.