DE2426992A1 - Bereichsnavigationsrechner - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Bereichsnavigationsrechner, welcher mit Vektorsuminierung und linearem Filter mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit arbeitet.

Eine kürζliehe Neuerung in Bereichsnavigationsrechnern umfasst die Anwendung von linearen Filtern mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit ^um dadurch 1 Zacken, Rauschen oder andere ungewünschte Komponenten in den von einer VHF-Drehfunkfeuerstation empfangenen Signalen, und seinen zugeordneten Entfernungsmessgeräten zu elimineren. Jedoch haben bekannte Rechner dieser Art die Entfernung und die Peilung des Flugzeuges bezüglich der Bodenstation in X und Y Koordinaten zur linearen Filterung mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit geliefert, um so eher eine lineare Filterung mit konstanter Änderungsgeschwindigkeic nur auf der Entfernungsbasis, als auch einer Winkelplus-Entfemgungsbasis zu Liefern. Dies führt dazu, dass die Entfernung und der Winkel zu einem Wegpunkt auch getrennt in X und Y Koordinaten berechnet wird, wobei die X und Y Koordinaten des Flugzeuges bezüglich des Bodenstationsvektors und die X und

Y Koordinaten des Wegpunktes bezüglich des BodenstationsVektors summiert werden, (dieX-Koordinaten werden zusammengezählt und die

Y Koordinaten werden zusammengezählt), wobei die Αμίlösung bezüglich der Nordostachse typisch ist. Solch ein Rechner ist überaus komplex und deshalb teuer und grössereiü Ausfall ausgesetzt. Des-.weitern erfordert ein solches Gerät eine übermässige Anwendung von Bandpassfiltern, welche Phasendrehungen einbringen, welche mit der

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Temperatur vei-änderlich sind; wenn die Ausrüstung komplex wird, muss sie in einem Abteil untergebracht, sein, welches keiner Steuerung der Umge:bungsbedingungen ausgesetzt ist, wodurch die Möglichkeit für grosse Änderungen in durch die Filterung eingeführten Phasenfehlern vorliegt.

Eine andere Type von Bereichsnavigationsrechnern, welche kürzlich geschaffen worden ist, ist viel einfacher als die eben beschriebene Type und benutzt analoge Vektorsummierung,um die Notwendigkeit der Signalbearbeitung in X und Y Koordinatenform zu verhindern. Jedoch ist die Filterung von Änderungen bei bekannten Vektorsuimnierungsrechnern einfach auf die Filterung der Peilung des Flugzeuges bezüglich der VHF-Drehfunkfeuerboderistation begrenzt, wobei diese Filterung einen breiten Wirkungsbereich in Abhängigkeit von ^er Entfernung des Flugzeuges zur Bodenstation hat. Wenn eine kleine Filterung benutzt wird, dann können oei grossen Entfernungen grosse Fehler auftreten, weil das Filter Knacken oder andere unerwünschte Komponentendes Signales nicht ausreichend unterdrückt; andererseits, wenn das Signal stark gefiltert wird, urnfso ungewünschte Komponenten bei grossen Entfernungen zu vermeiden, während das Flugzeug aber nahe an einer YHF-Drehfunkfeuerstationfliegt, läuft der am Ausgang des Filters angezeigte Winkel dein Ist-Winkel ausreichend nach, um einen bedeutsamen Fehler einzuführen. Also, obschon ein solcher Vektorsummierungsrechner weit einfacher ist als ein Koordinaten-* rechner der oben beschriebenen Art, kann das Filtern nicht sauber durchgeführt werden. Desweitern erfordern bekannte Rechner dieser Art auch die Anwendung von vielen Bandpassfiltern, welche Fehlsr liefern, als Funktion der*Temperatur und anderen Änderungen, wodurch weiter» Fehler in das System hineingebracht werden.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ,einen verbesserten, extrem genauen elektronischen Bereichsnavigationsrechner der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher die Nachteile bekannter Bereichsnavigationsrechner nicht aufweist.

Gemäss einem Gesichtspunkt der Erfindung wird die Anwendung von Bandpassfiltern verringert durch die synthetische, stufenweise angenäherte Sinuswellen umfassende Erzeugung von Phasenvektoren, welche die Vektoren des Flugzeuges bezüglich der Bodenstation Und eines gewürachten Wegpunktes bezüglich der Bodenstation darstellen, wobei die VeKtorsummierung derselben, welche nur Oberwellen extrem

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hoher Ordnung enthält, durch ein einfaches Tiefpassfilter .durchgeleitet v/erden kann. Geraäss einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindng werden die Phasenvektoren, welche die Vektoren einer Stellung eines Flugzeuges uid einss Wegpunktes bezüglich einer VHF-Drehfunkfeuerbodenstation darstellen, vektorsummiert und dann in X uid Y Koordinaten zum linearen Filter mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit auf reiner Entfernungsbasis Zer^legt und wieder zusammengesetzt, um einen linear mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit gefilterten Phasenvektor zu erzeugen, welcher den Vektor des Flugzeuges bezüglich eines gewünschten Wegpunktes darstellt.

Gemäss einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung umfasst ein lineares Filter mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit zur Verarbeitung eines Paares orthogonaler Vektoren, welche die verlegten Entfernungen darstellen, eine schnelle Aufholbetriebsart, welche in Abhängigkeit von einem einzigen Zeitgeber, welcher jeweils anzeigt, dass einer der Vektoiaosich schneller ändert als die durch das entsprechende

wird, Filter erlaubte Änderung, eingeschaltet/um die Zeitkonstante des Integrators beider Filter bedeutsam herabzusetzen, um so den Filtern zu erlauben, schnelle Änderungen zu erfassen.

Gemäss einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung umfasst ein lineares Filter mit konstanter Anderungsgeschwindigkeit eine schnelle Äufholbetriebsart^welche eingeschaltet werden kann, wenn man von einem Wegpunkt zu einem anderen überwechselt, wodurch das Filter stromabwärts von der Summierung der Flugzeug- und/VHF-Drehfunkfeuer-Vektor mit deT. gewünschten Wegpunkt/VHF-Drehfunkfeuer-Vektor benutzt ,'erden kann, ohne die Möglichkeiten des Bereichsnavigationsrechners auf schnelle Änderungen des Wegpunktes anzusprechen, zu begrenzen.

Durch die Anwendung der synthetischen Sinuswellenerzeugung zur Bereitstellung von Phasenvektoren, welche die Vektoren bezüglich der VHF-Drehfunkfeuerstation darstellen,' eliminiert die Erfindung die Notwendigkeit bestimmter Bandpassfilter und die dadurch eingebrachten Fehler. Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Vektorsummierung zur Vereinfachung der Ausrüstung zusammen mit der linearen Filterung mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit von zerlegten Komponenten der Entfernung, was eine Filterung liefert, welche für jede Entfernung von der Bodenstation konstant ist, um so VHF-Drehfunkfeuerfehler ohe Einführung von Filterfehlern zu eliminieren. Die Erfindung stellt eine verbesserte lineare Filterung mit konstan-

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ter Änderungsgeschwindigkeit bereit, welche nur einen einzigen Zeitgeber benutzt_fund stellt desweitern eine lineare Filterung mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit mit erzwungener Aufholbetrisbsweise bereit, um deren Anwendung im Filtern von Vektoren zu ermöglichen, welche stufenförmige Änderungen aufweisen.

Die Erfindung wird nun an Hand oner bevorzugten Ausführungsform derselben, welche in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt ist, beispielsweise beschrieben. In den Zeichnungen sind: ;

Figur 1 ein vereinfachtes, schematisches Blockdiagramm eines Bereichsnavigationsrechners nach der Erfindung; j

Figur 2 ein Vektordiagramm welches die Bereichsnavigationsberechnungen darstellt, welche mittels der vorliegenden Erfindung durchij'j- · 'führt werdenϊ

Figur 3 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Nord-Bezugstakt- signalgenerators, welcher in der Ausführungsform der Figur 1 angewandt wird?

Figur 4 ein schematisches Blockdiagramn eines Generators für ein Signal veränderlicher Phase, welcher in der Ausführungsform der Figur 1 angewandt wird;

Figur 5 ist ein schematisches Diagramm eines Generators zur Erzeugung eines Wegpunktpeilungssignals, welcher in der Ausführungsform der Figur 1 angewandt wird?

Figur 6 ist ein schematisches Diagramtr eines Phasenvektorsynthesierers, welcher in der Ausführungsform der Figur 1 angewandt wird;

Figur 7 ist ein Diagramm, welches die Funktion des Phasenvektorsynthesierers der Figur 6 darstellt;

Figur 8 ist ein vereinfachtes, schematisches Blockdiagramm des linearen Filterteiles mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit der. Ausführungsform der Figur 1?

Figur 9 ist ein schematisches Blockdiagramm eines linearen Filters mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit in Übereinstimmung mit der Erfindung;

Figur 10 ist ein vereinfachtes schematisches Blockdiagramm eine? Kurswählers und Anzeigers, welche in der Ausführungsform der Figur 1 benutzt werden; und

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Figur Hist ein schematisches Diagramm eines Synchronisationsschaltkreises.

Nach der Figur 1 liefert ein VHF-Drehfunkfeuerempfänger 20 irgendeiner bekannten Type ein Signal auf einer Leitung 22, welches einen mit 30 Hz Frequenz modulierten 9 960 Hz-Träger enthält, wobei die , 30 Hz Frequenzmodulation eine Bezugsphase bezüglich des wahren j Nordens enthält. Das Signal auf der Leitung 22 enthält auch eine j

30 Hz Amplitudenmodulation/ deren Phase um 0 bis 360 nacheilt, ; um den Übertragungswinkel der VHF-Drehfunkfeuerstation bezüglich des VHF-Drehfunkfcuerempfängers 20 anzuzeigen. Mit anderen Worten ist j der Phasenunterschied zwischen der 30 Hz Frequenzmodulation und der j 30 Hz Amplitudenmodulation gleich der Peilung (θ, , Fig. 2) des Flug- ; zeuges bezüglich der VHF-DrehfunkfeueiDodenstation.

Das Signal auf der Leitung 22 durchläuft einen 9960 Hz Bandpassfilter 24, einen herkömmlichen Frequenzmodulationsdetektor 26, ein 40 Hz Filter 28, niedriger Güte,um so ein 30 Hz Nordbezugssignal auf einer Leitung 30 bereitzustellen. Das Signal auf der Leitung 22 durchläuft au«.-h ein 30 Hz Filter 32 niedriger Güte um so ein 30 Hz veränderbares Signal auf einer Leitung 34 bereitzustellen. Das ;30Hz Nordsignal auf der Leitung 30 wird einem Nordbezugstaktgeneratcr 36 aigeführt, welcher im einzelnen weiter unten unter Bezugnahme auf die Figur 3 beschrieben wird. Bestimmte der Nordbezugstaktsignale werden einem Generator 38 für ein Signal veränderlicher Phase zugeführt, welcher seinerseits ein. Taktsignal auf einer Leitung 40 und ein Vorwahlsignal auf einer Leitung 42 für einen VHF-Drehfunkfeuerphasenvektorsynthesiererkreis 44 bereitstellt, webher im einzelnen weiter unten unter Bezugnahme auf die Figur 6 beschrieben wird.

Die Takt- und Vorwahlsignale auf den leitungen 40, 42 steuern die Phase einer synthetisch stufenweise angenäherten Sinuswelle,ι welche im VHF-Drehfunkfeuerphasenvektorsynthesierer 44 erzeugt wird. Die Amplitude der erzeugten Sinuswelle wird von der Amplitude eines Signals auf einer Leitung 46 bestimmt, welches der korrigierten Schrägentfernnng zur VHF-Drehfunkfeuerbodenstation (DME, Figur 2), entspricht, wie sie vom Ausgangssignal auf einer Leitung 48 vom Entfernungsmessgerät 50 irgendeiner herkömmlicher Type nach Schrägentfernungskorrektur in einem herkömmlichen Schrägentfernungskorrekturkreis 52 abgeleitet wird. Das Ausgangssignal des VHF-DrehfunkfGuerphasenvektorsynthesierers 44 wird auf einer Leitung 54 einem

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negativen Eingang eines Spannungssummierverstärkers 56 zugeführt. Ein positives Eingangssignal am Spannungssummierverstärker 56 wird auf einer Leitung 58 von einem Wegpunktphasenvektorsynthesierer 60 bereitgestellt, welcher eine synthetische, stufenförmige Sinuswelle erzeugt, deren Phase eine Funktion der Takt- und Auswahlsignale auf einem Leitungspaar 62, 64 ist, die von einem Wegpunktpeilungssignalgenerator 66 erzeugt werden, dessen Einzelheiten weiter unten unter Bezugnahme auf die Figur 5 beschrieben werden. Der Wegpunktpeilungssignalgenerator 66 spricht auf ein digitales Wort an, welches die Peilung (θ₂, Figur 2) des Wegpunktes zum VHF-Drehfunkfeuer darstellt, das auf einer Vielfachsignalleitung 68 von einer Wegpunktspeichervorrichtung 70 bereitgestellt wird, die auch auf einer Vielfachsignalleitung 72 eine digitale Darstellung einer Strecke (P¹IO, Figur 2) zwischen einem gewünschten Wegpunkt und der VHF-Drehfunkfeuerstation bereitstellt. Die von den digitalen Signalen auf der Leitung 72 dargestellte Strecke wird auf analoge Weise auf einer Leitung 74 von einem Digitalanalogwandler 76 zur Zuführung als Ampiitudeneingangssignal an den Wegpunktphasenvektorsynthesierer 60 erzeugt, üie Wegpunktspeichervorrichtung 70 erzeugt auch ein Wegpunktfortschaltungssignal auf einer Leitung78, immer dann, wenn von einem gewählten Wegpunkt aus einen anderen gewählten Wegpunkt ^:ö bergeschal tet wird.

Das Ausgangssignal des Spannungssummierverstärkers 56 auf einer Leitung 80 wird durch ein Tiefpassfilter 82 niedriger Güte geführt um so auf einer Leitung 84 eine sinusförmige Spannung bereitzustellen, welche die Vektorsumme des VHF-Drehfunkfeuerphasenvektors und des Wegpunktphasenvektors darstellt. Dies ist der Vektorflugzeug- '. Wegpunkt, dessen Phase den Winkel (Q₃, Figur 2) des Vektors von-. | Flugzeug zum Wegpunkt bezüglich des wahren Nordens darstellt und dessen Amplitude die Bodenstrecke (D.W.P., Figur 2) vom Flugzeug zum Wegpunkt darstellt. Dieser Vektor kann etwas -schwanken, als Folge von Spitzen oder anderen Rauschkomponenten des VHF-Drehfunkfeuerwinkelsignals, wie es aus dem Stande der Technik bekannt ist. Um einen Vektor zu erzeugen, welcher relativ stabil bezüglich des Winkels ist, ist eine lineare Filterung mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit wünschenswert.

Das Signal , welches den Vektor des Flugzeuges bezüglich des Wegpunktes auf der Leitung 84 darstellt, wird einem Nordbezugsfunktions-

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zerleger 86' zugeführt um es in Signale auf einem Leitungspaar 88, 90 zu zerlegen, welche die Nord- und Ostkoordinaten defe Vektors auf der Leitung 84 darstellen. Diese werden den linearen Filtern mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit 92 zugeführt, wovon Einzelheiten unter Bezugnahme auf die Figur 9 weiter unten beschrieben werden, um so linear mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit gefilterte Nord- und Ostvektorspannungen auf einem Leitungspaar 94, 96 zu erzeugen. Die gefilterten Nord-* und Ostvektoren auf den Leitungen 94 und 96 werden in einen einzigen Phasenvektor mittels eines Phasenvektorz-usammensetzungssynthesier-, summier- und filterkreis 98, zusammengesetzt, dessen'Einzelheiten weiter unten unter Bezugnähme auf die · Figur 8 beschrieben werden. Der Ausgang des Schaltkreises 98 auf einer Leitung 100 ist ein sinuswellenförmiger Phasenvektor dessen Amplitude der Bodendistanz vom Flugzeug zum Wegpunkt entspricht und dessen Winkel gleich dem Winkel des Kurses des Flugzeuges vom Weqpunkt bezüglich des wahren Nordens ist, welcher relativ stabil ist, wegen der vorhin angewandten streckebezogenen linearen Filterung mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit. Die Amplitude des Signals auf der Leitung 100 wird dazu benutzt, eine Anzeigevorrichtung 102 für die Strecke zum Wegpunkt zu betätigen, welche im einzelnen iu der Figur 10 dargestellt ist, und die Amplitude und Phase des Phasanvektors der Strecke zum Wegpunkt auf der Leitung 100 wird mit Signalen auf Leitungen 104 vom Kurswählerkurswinkelzerleger 106 kombiniert, um so Eingangssignale für eine Anzeigevorrichtung 108 der Querablage gegenüber des Kurses und einer Anzeigevorrichtung 110 für die Bewegungsrichtung bereitzustellen, welche Anzeigenim einzelnen in der Figur 10 dargestellt sind. Weitere Erklärungen der Verbindung des Nordbezugstaktgenerators 36 und verschiedener anderer Schaltkreise in der Figur 1, so wie den Gesamtbetrj.eb des Systems gehen aus der nun folgenden DetaiLbeschreibung der Elemente der Ausführungsform der Figur 1 hervor.

Der Nordbezugstaktgenerator 36, welcher im einzelnen in der Figur · 3 dargestellt ist, liefert eine Vielzahl von Taktsignalen, bei verschiedenen Frequenzen um das Tasten des VHF-Drehfunkfeuersignals veränderlicher Phase und die Wegpunktpeilungssignale zu erleichtern, um so daraus die Peilungsinformation abzuleiten und als geeignete Quelle für die Zerlegung des Wegpunktvektors für die lineare Filterung mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit zu benutzen.

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Grundsätzlich berücksichtigt der Nordbezugstaktgenerator der Erfindung die Tatsache, dass die Anwendung des sehr genauen Phasenvektorsynthesierers wie es unter Bezugnahme auf die Figur 1 weiter oben beschrieben worden ist, eine 480 Hz Frequenz erfordert, welche sehr genau mit der 30Hz Phase des erzeugten Phasenvoktors in Beziehung steht.Jedoch kann die Multiplikation von 30Ifs bis 480Hz nicht genügend exakt gesteuert werden, ohne -weitere Vorkehrungen, Zusätzlich werden die Nordbezugssignale benutzt, einfach der Einfachheit halber,als Quelle für Signale für die Zerlegung des Phasenvektcrs "Strecke zum Wegpunkt ¹^ um die lineare Filterung mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit zu erlauben, um danach den gefilterten Pasenvektor wieder zusammenzusetzen. In der Figur 3 wird das 30Hn Nordsignal a'.'f der Leitung 30 einem Rechteckwellenschaltkreis 12 zugeführt, welcher einfach aus einem stark begrenzenden Vestärker hoher Verstärkung besteht, der eine Rechteckwelle erzeugt, welche mit der 30Hz Sinuswelle auf der Signalleitung 30 in Phase ist. Diee erzeugt ein 30Hz Nordrechtecksignal auf einer Leitung 122, welche eine phasenblockierte Schleife 124 steuert, die als Frequenzvervielfacher benutzt wird, um so ein 122,88 KHz Nordsignal auf einer Leitung 126 für Grundtastzv/ecke und ein 240 Hz Nordsignal auf einer Leitung 128 zu erzeugen. Die phasengesperrte Schleife 124 arbeitet in bekannter Weise und umfasst einen Phasendetektor 130, welcher einen spannungsgesteuerten Schwingkreis 132 steuert, dessen Ausgang in einem 4096:1 Zähler 134 herunter geteilt wird, dessen Ausgangssignal auf einer Leitung 136 dem Phasendetektor 130 zugeführt wird. Damit das Ausgangssignal des 4096:1 Zählers 134 dieselbe Frequenz und eine feste Phasenbeziehung (z.B. 0° od.90°) mit dem 30Hz Nordrechtecksignal auf der Leitung 122 hat, muss der spannungsgesteuerte Schwingkreis 132 bei einer Frequenz arbeiten, welche 4096 Mal 30 Hz ist, wodurch er an seinem Ausgang ein 122,88 KHz Signal auf der Leitung 126 erzeugt. Das 240 Hz Nordsignal auf der Leitung wird von einer Stufe des Zählers 134 abgeleitet, welche vier Schritte vor dem Ende liegt.

Das 122,88 KHz Nordsignal auf der Leitung 126 wird in einem Synchronisationsschaltkreis 140 dazu benutzt, das 30 Hz Nordrechtecksignal auf der Leitung 122 zu synchronisieren, um ein getastetes 30 Hz Nordrechtecksignal auf einer Leitung 142 zu erzeugen. Dies wird dazu beuutzt, einen 4096:1 Abwärtszähler 144 zu entleeren oder rückzustellen, welcher von dem 122,88 KHz Nordsignal weiterge-

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stellt wird. Der Ausgang des 4096:1 Abwärtszählers 144 ist ein
30Hz Norddemodulatorsignal auf einer Leitung 146, welches durch
einen 2:1 Zähler 148 geführt wird, um so ein 15Hz Nordsignal auf
einer Leitung 150 bereitzustellen. Der Zweck des Synchronisationstores 140 und des Abwärtszählers 144 besteht darin ein 15Hz Nordsignal auf der Leitung. 150 sehr genau bereitzustellen, (innerhalb eines Taktimpulses der 122,88 KHz,welcher kleiner als ein Zehntel eines Grades ist). Dieses Signal wird dazu benutzt um die mit der Peilung des Wegpunktes vom VHF-Drehfunkfeuer bezüglich des wahren Nordens in Beziehung stehende Phase genau abzuleiten, was weiter unten unter Bezugnahme der Figur 5 näher beschrieben wird.

Der Synchronisierer 140 (und ähnliche Vorrichtungen im Ausführungsbeispiel der Erfindung) kann aus einem Flip-flop 151 von D-Typii
und einem NOR-·Kreis 153, bestehen (Figur 11) wobei der NOR-Kreis
ein Ausgangssignal während des ersten Teiles der negativen Hauptwelle des 30Hz Signals erzeugt, bis das abfallende Ende des Taktimpulses den Flip-flop zurückstelltj dann wird der NICHT Q Ausgang positiv wodurch der NOR-Kreis gesperrt wird. Das Ausgangssignal
des NOR-Kreises hat somit eine hintere Kante,(welche dazu benutzt wird den Abwartszähler 142 zu entleeren), welche mit der hinteren Kante des 122,88KHz Taktimpulses zusammenfällt.

Das 30Hz Nordäemodulatorsignal auf der Leitung 146 wird dazu benutzt den D-Eingang eines Flip-flops 152 zu aktivieren, welcher von den 60 Hz Nordisngal auf einer Leitung 154, das von der vorletzten
Stufe des 4096:1 Zählers 144 abgeleitet wurde, zu tasten, um so ein 30Hz Ostdemodulatorsignal auf einer Leitung 156 zu erzeugen, welches um 90° gegenüber dem 30Hz Norddemodulatorsignal auf der Leitung 146 vöreilt} all dies geschieht in bekannter Weise. Die fünfte Stufe vor dem Ende ces 4096:1 Zählers weist ein Abgriff vor um
ein 480Hz Nordsignal auf einer Leitung 158 bereitzustellen. Die
Demodulatorsignäle auf den Leitungen 146, 156 werden dazu benutzt, um den Vektor der Strecke zum Wegpunkt in einer Nordbezugszerlegevorrichtung 86 (Figur 1) zu zerlegen und die Signale auf den Leitungen 142, 158 werden benutzt, um den Vektor nach der linearen
Filterung mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit in dem Phasenvektor-zusamraensetzungssynthesierungs-, summierungs- und filterschal-tkrcis 98 (Figur 1) zusammenzusetzen in einer Weise, wie sie weiter unten unter Bezugnahme auf d.ie Figur 8 beschrieben wird. Es

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sei bemerkt, dass die Signale auf den Leitungen 142, 158, 156 und 146 in dieser einfachen Weise der Einfachheit halber abgeleitet werden; selbstverständlich können andere Bezugsgrössen zum Zerlegen und Zusammenfügen benutzt werden, wenn dies in einer gegebenen Ausführungsform der Erfindung geeignet wäre.

In der Figur 4 erzeugt der Generator für das Signal veränderlicher Phase da's 480Hz Signal veränderlicher Phase auf der Leitung 40 und das 30Hz Rechteckwellensignal veränderlicher Phase auf der Leitung 42, welche als Tast- und Auswahlsignale für den VHF-Drehfunkfeuerphasensynthesierer 44 (Figur 1) benutzt werden. Ds Signal auf der Leitung 40 wird von einem 256:1 Zähler 160 erzeugt welcher von dem 122,88 KHz Nordsignal auf der-Leitung 126 in einer Weibe getastet wird, welche mit dem 30Hz veränderlichen Signal auf der Leitung 134 (Vom VHF-Drehfunkfeuer) mittels eines Synchronisations— .Schaltkreises 162 synchronisiert ist, dessen Ausgang das Auswahlsignal auf der Leitung 42 führt, welches auch dazu benutzt wird, um den 256:1 Zähler 160 airück zustellen oder zu entleeren. Das 30Hs veränderbare Signal auf der Leitung 34 wird durch ein Rechteckwellenformierungskreis 164 geführt, ehe es dem Synchronisationachaltkreis 162 zugeführt wird.

Nach den Figuren 6 und 7 empfängt der VHF-Drehfunkfeuerphasenvektorsynthesierer 44 das in Bezug auf die Schrägentfernung korrigierte Entfernungssignal auf der Leitung 46, das. Auswahl-VHF-Drehfunkfeuersynthesiersignal auf der Leitung 42 und das VHF-Drehfunkfeuersynchronisationstaktsignal auf der Leitung 40 und erzeugt das VHF-Drehfunkfeuerphasenvektorsignal am Ausgang 54. Der Synthesierer umfasst einen doppelten 8:1 zählergesteuerten Multiplexkreis 166, der am besten einen Schaltkreis enthält, wie er in integrierter Form von der Firma General Instruments unter der Bezeichnung AY 6-•4016, geliefert wird, oder einen gleichwertigen Schaltkreis enthält. Der Multiplexkreis 166 umfasst einen Zähler, welcher von den Taktsignalen auf der Leitung 40 weitergeschaltet wird; der Zähler ist zur Vorwahl verkabelt, sodass jede gewünschte Zahl im zähler in Abhängigkeit von der ansteigenden Kante des Signals auf der Leitung 42 erzeugt werden kann. Em Fall des VHF-Drehfunkfeuersynthesierers wird die Vorwahl auf 0000 eingestellt, sodass eine Phasenvoreilung von 22,5° erstellt wird, (sov;ie das Gerät verschaltet ist), wie dies aus der Darstellung C der Figur 7 hervorgeht. Der Multi-

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plexer 166 hat zwei 8:1 Sektionen, wovon jede irgendeinen der acht Kanälen an den zugehörigen Ausgang 168, 170 schalten kann. Also, in dem Masse wie der Zähler von 0-7 weiterläuft, werden entsprechende Kanäle 0-7 ihrerseits an den Ausgang 168 angeschlossen und in dem Masse wie der Zähler von 8-15 weiterläuft, verbindet er die entsprechenden Kanäle 8-15 mit dem Ausgang 170. Jeder der Kanäle ist an einen gesonderten von mehreren Eingangswiderständen 172 angeschlossen, deren Widerstand mit>dem Widerstand R der Rückkopplungswiderstände 174, 176 in Beziehung steht, um so Verstärkungen der Operationsverstärker 178, 188 zu liefern, welche mit dem Sinus der Peile eines 30Hz Zyklusses in Beziehung stehen, so wie es in der Figur 7 dargestellt ist. D.h., jeder der Widerstände 172 hat einen Widerstandswert, der gleich einer Konstante mal dem Wert der Widerstände 174, 176, geteilt durch den Sinus des geeigneten Winkels ist. Somit wird die Amplitude des Ausgangssignals des Synthesierers auf der Leitung 54 bei 90° (plus 22,5° Phasenvoreilung) der Amplitude des korrigierten Entfernungssignales auf der Leitung 146 proportional sein. Bei anderen Winkeln wirddie Amplitude des Ausgangssignals in geeigneter Weise verringert, um so die Sinuswelle stufenweise zu synthesieren, wie es in der Darstellung C der Figur 7 dargestellt ist. In dieser Darstellung C wird durch Vorwählen eines Hur-Nullenzählerstandes und dadurch, dass der Kanal 0 einem Winkel von 22,5 entspricht, eine Phasenvoreilung von 22,5° erreicht. Dies wird dazu benutzt, die 22,5° Phasennachei-luntj, welche vom Tiefpassfilter 82 (Figur 1), durch-welche das Ausgangssignal des Phasenvektorsynthesierers angelegt wird, erzeugt wird, zu kompensieren. Weil die erste Hälfte der Sinuswelle positiv und die zweite Haltte negativ ist, und durch die Inversion, welche von den Verstärkern 178, 180 erzeugt wird, wird- das Ausgangssignal des Verstärkers 178 durch einen Widerstand 182 an den invertierenden Eingang des Verstärkers· 180 geführt, sodass die Spannungen, welche von den Kanälen 0-7 auf der Leitung 168 geliefert werden, in positiver Weise (doppelte Inversion) and die VHF-Drehfunkfeuerphasenvektorausgangsleitung 54 angelegt werden, während die Spannungen der Kanäle 8-15 nur einmal invertiert und in negativer Weise an die VHF-Drehfunkfeuerphasenvektorleitung 54 angelegt werden.

Die Darstellungen A und B der Figur 7 stellen die Wichtigkeit der Beziehung zwischen dem Ausgangssignal auf der Leitung 42 und dem

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Taktsignal auf der Leitung 40 dar. Der Zähler wird in Abhängigkeit von der positiven Kante des Auswahlsignals gesetzt und wird von ehr positiven Kante der Taktsignale getastet. Wie man aus der Figur 4 erkennt, wird weil die Auswahlspannung auf der Leitung 42 benutzt wird um den 256:1 Zähler 160, welcher die Taktsignale auf der Leitung 40 erzeugt, zurückzustellen, die Beziehung derart wie sie in den Darstellungen A und B der Figur 7 dargestellt ist. Das Setzen fällt in einem Sinne in die Mitte einer Stufe der Sinuswelle und das- gefilterte Ausgangssignal der Sinuswelle ist im wesentlichen durch die ausgezogene Linie, welche durch die Mitte der Stufen ■"■erläuft in der Darstellung C der Figur 7 dargestellt. Also, weil das Setzen in Abhängigkeit von einem Abwärtszählen von 122,88 KHz Fnrdsignal, welches mit dem 30Hz veränderbaren Signal synchronisiert ist,/.die im VHF-Drehfunkfeuersynthesierer erzeugte Sinuswelle mil: einer mit der Phase des 30Hz veränderbaren Signal (und damit mit der Peilung des Flugzeuges zur VHF-Drehfunkfeuerbodenstation) in der Grössenordnung von 0,1 in Beziehung stehender Phase erzeugt. In ähnlicher Weise wird wegen der den Operationsverstärkern 178, 188 innewohnenden Genauigkeit und den Eingangewiderständen die Amplitude der synthesierten Phasenvektorsinuswelle die Entfernung zur VHF-Drehfunkfeuerbodenstation sehr genau darstellen.

Der Wegpunktphasenvektorsynthesierer 60 ist mit dem VHF-Drehfunkfeuerphasenvektorsynthesierer 44 identisch und benutzt phasengesteuerte Tast- und Auswahlsignale auf den Leitungen 62 und 64, welche in dem Wegpunktpeilungssignalgenerator 66 erzeugt werden, welcher im einzelnen in der Figur 5 dargestellt ist. Darin wird das 240 Hz Nordsignal auf der Leitung 128 einer phasenblockierten Schleife 187 zugeführt, welches ein 108 KHz Signal auf .einer Lei- ^! tung 186 erzeugt, welche 0,1° pro Impuls darstellt und deshalb mit der Nordbezugsgrösse innerhalb von 0,1° in Beziehung steht. Das 15 Hz Nordsignal auf der Leitung 140, welches sehr genau mit der ι Nordbezugsgrösse in Beziehung steht, wird zusammen mit dem 108 KH¹?; Signal einem Synchronisierschaltkreis 188 zugeführt um 0,1° Tastimpulse auf einer Leitung 190 zum Weiterschalten eines Abwärts-

zählers 192 bereitzustellen, welcher je einmal in jedem 30Hz Zyklus durch die ansteigende Kante des 15Hz Nordsignals auf der Leitung ] 150 gesetzt wird. Dann Uefert das 15Hz Nordsignal ein Tor um die ^: 0,1 Impulse . zu befähigen den gesetzten Digitalwert, welcher die

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Wegpunktpeilung darstellt, auf O herabzuzählen, zu welchem Zeitpunkt das gesetzte Wegpunktsynthesxerersignal auf der Leitung 64
erzeugt wird. Das Signal auf der Leitung 64 hat eine mit dsm digitalen Setzen des Abwärtszählers 192 in Beziehung stehende Phase und
deshalb steht seine Phase in Beziehung mit der Nordbezugsgrösse
durch die Peilung des Wegpunktes vom wahren Norden der VHF-Drehfunkfeuerstation. Dieses Signal wird dazu benutzt einen 256:1 Abwärtszähler 194 zu entleeren, welcher von dem 122,88KHz Nordsignal
auf der Leitung 126 getastet wird, um so das 480Hz Wegpunktsignal
zu erzeugen, welches als Wegpunktsynthesierertastimpuls auf der .
Leitung 62 benutzt wird. Somit erzeugt die Leitung 62 sechzehn
Impulse, welche mit der Phase der Wegpunktpeilung in Beziehung ste- : hen. Diese Impulse werden dazu benutzt, in der im Wegpunktphasenvektorsynthesierer 60 (Figur 1) in derselben Weise wie die Ausgangs- '. signale des Generators des Signals veränderlicher Phase in dem VHF- . DrehfunkfeuerphasenveKtorsynthesierer benutzt werden, welcher weiter ! oben unter Bezugnahme auf die Figur 6 beschrieben worden ist. Man
merke, dass die Anwendung des 15Hz Nordsignäls zur Steuerung der ι Setzung des Abwärtszählers 192 bedeutet, dass der Zähler nur einmal [ jede zweite 30Hz Zeitperiode gesetzt wird, und seine Anwendung zum ; Tasten der 108KHz Signale auf der Leitung 186 über den Synchroni- I sationskreis 188 bedeutet, dass der Abwärts-zähler 192 nur jede J zweite 30Hz Periode abwärtszählt. In ähnlicher Weise wird der 256:1
Abwärtszähler 194 nur jede zweite 30Hz Periode geleert. Wenn der
Wegpunkt sich jedoch nicht ändert, wird der 256:1 Abwärtszähler 194
durch die maximale Zählerstellung laufen, um so eines dsr 480Hz
Signale auf der Leitung 62 zu erzeugen, und auf Null zurückzugehen,
und weiterfahren immer und immer wieder zu zählen. Somit besteht ι keine Notwendigkeit den Zähler mehr als einmal jeden zweiten Zyklus j zurückzustellen um sicher zu sein, dass das Ausgangssignal mit dem \ 30Hz Wegpunktsignal auf der Leitung 64 in Phase ist. In ähnlicher j Weise wird, obschon das Synchronisationssignal auf der Leitung 64 ι nur jede zweite 30Hz Periode erscheint, weil der Multiplexer 166 j (Figur 6), welcher mit dem . Wegpunktsynthesierer in Beziehung steht,
einen 16 Bitzähler enthält und 16 Impulse von der 40Hz Wegpunktsignalleitung 62 enthält, der Zähler durch das Maximum nach Null
zurücklaufen und braucht nicht jeden Zyklus zurückgestellt zu worden. Im schlimmsten Fall, wenn der Wegpunkt während einem 30Hz
Zyklus verändert wird, kann die Änderung nicht bewirkt werden, bis :

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zum zweiten nachfolgenden 30Hz Zyklus, welches vollständig ohne Bedeutung in der Navigation eines Flugzeuges ist.

Wie kurz weiter oben beschrieben worden ist, stellt das Ausgangssignal des VHE'-Drehfunkfeuerphasenvektorsynthesierers 44 auf der Leitung 54 den Vektor von der VHF-Drehfunkfeuerbodenstation zum Flugzeug dar, und das Ausgangssignal das Wegpunktsynthesierers auf einer- Leitung 58 stellt einen Vektor vom VHF-Drehfunkfeuer zum Wegpunkt dar. Die Substraktion des Flugzeugvektors vom Wegpunktvektor erzeugt einen Vektor vom Flugzeug zum Wegpunkt, welcher durch den Phasenvektor auf der Signalleitung 80 am Ausgang des Summierverstärkers 56 dargestellt wird.

Ein bedeutsamer Gesichtspunkt der Erfindung ist, dass die Anwendung der Generatoren der künstlichen Phasenvektoren (von der in der Figur 6 dargestellten Type) im wesentlichen rein sinusförmige Wellen erzeugt..Dies beruht auf der Tatsache, dass im wesentlichen kein Oberwellengehalt von der Grundwelle bis zur fünfzehnten Harmonischen, ,welche nur 6% der Grundwelle enthält, vorhanden ist; und die siebzehnte Harmonische 5% der Grundwelle, die 31zigste Harmonische 3% der Grundwelle und die 33zigste Harmonische rund 3% der Grundwelle enthalten. In anderen Worten, irgendeine Art von Tiefpassfilterung, liefert eine im wesentlichen reine Sinusoxde. Desweitern ist die Addition von zwei stufenförmigen Wellen, selbst wenn· 8ie nicht in Phase sind, relativ unbedeutend wegen des extrem niedrigen Oberwellengehaltes,- und die extrem hohen Frequenzen der Oberwellen. Dieser Gesichtspunkt der Erfindung erlaubt die Anwendung eines einfachen Tiefpassfilters 82 anstatt eines Bandpassfilters IELativ hoher Güte, wie dies bei der bekannten Vekfcorsuiranierung oder Phasenvektoradditionsvorrichtungen der Fall ist. Weil die in Betracht kommenden Sequenzen nicht sehr kritisch sind, ist es desweitern möglich eine obere Grenzfrequenz des Tiefpassfilters 82 zu nehmen, welche leicht durch die Einführung einer Phasenvoreilung in den Phasenvektorsynthesierer 44,60 kompensiert werden kann. Insbesondere bringt die Anwendung einer doppelten Grenzfrequenz von rund lOOHz eine Phasennacheilung von rund 22,5 , welche wie weiter oben beschrieben worden ist, berücksichtigt wird, in dem der Zählerzustand nur Nullen, die erste Stufe der Sinuswelle (22,5°) darstellt.

Das Ausgangssignal des Tiefpassfilters 82 ist der Phasenvektor dor

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Entfernung zum Wegpunkt auf der Signalleitung 84. In der Figur 8 wird dieses Signal einem Paar von Synchrondemodulatoren 196, 198 zugeführt, dessen Bezugseingangssignale das. 30Hz Norddemodulatorsignal auf der Leitung 146 und das 30Hz Ostdemodulatorsignal auf der Leitung 156 sind. Dies zerlegt den Phasenvektor der Wegstrecke zum Wegpunkt auf der Leitung 84 in Nord- und Ostkoordinaten auf Signälleitungen 200, 202, die nach Filtern in dreipoligen, 6Hz Tiefpassfiltern 204, 206 auf Signalleitungen 208, 210 den linearen Filtern92 mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit, welche im einzelnen in der Figur 9 dargestellt sind, zugeführt werden.

In der Figur 9 umfassen die linearen Filter 92 mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit ein Paar anderungsbegrenzter Filter allgemeiner bekannter Art mit Vorkehrungen zur schnellen Aufholung nach der Erfindung und mit einem Zeitmessystem für die schnelle Aufholung nach der Erfindung. Die Integratoren212, 214 sind im allgemei-. nen von der im US-Patent 3.373.675 dargestellten Type und jeder umfasst einen Begrenzungsverstärker 216 hoher Verstärkung, welcher einen Integrator steuert, der aus einem Widerstand 218,einem Operationsverstärker 220 und einem Rückkopplungskondensator 222 besteht. Der Ausgang des Integrators ist über einen Rückkopplungszweig 224 an die Eingangssummierungsverbindung 222 des Begrenzungsverstärkers 216 mit hoher Verstärkung zur Substraktion von der Eingangsspannung, welcher auf einer der Leitungen 208 oder 210 ansteht, angeschlossen«. Die Signalleitungen 224 sind jede an die "Ausgangsleitungen 228,230, welche die bezüglich der Änderungsgeschwindigkeit gefilterten Nord-

und Ostvektorkomponenten führen, angeschlossen. >

Eine erste Umänderung des linearen Filters mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit 92 in Übereinstimmung mit der Erfindung umfasst j das Zufügen eines Widerstandes 232,welcher mit einem elektronischen :i Schalter, wie einem Feldeffekttransistor 234_/ in Reihe liegt, parallel zum Widerstand 218. Wenn die Schalter 234 betätigt werden, wer- · den die Widerstände 232 parallel zum Widerstand 218 geschaltet und I die Widerstände 232 haben einen viel kleineren Widerstandswert (meh- j rere Grössenordnurren) als der Widerstandsv/ert der Widerstände 218. ; Dies verringert die Zeitkonstante des Integrationskreises des veranderungsbegrenzten Filters 212, 214 beträchtlich um so den Ausgangssignalen zu erlauben sich mit einer grössen Änderungsgeschwindigkeit als die Konstante in die Filter entworfene Änderungsge-

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schwindigkeit zum Aufholen zu verändern. Dies kann auftreten, wenn eine neue VHF-Bodenstation ausgewählt wird oder wenn der Wegpunkt verändert wird, sodass der Abstand zum Wegpunkt stufenweise um einen sehr grossen Betrag geändert wird. Dies wird durch das Auftreten des Wegpunktänderungssignals auf der Leitung 78 angezeigt, welches eine bistabile Vorrichtung 236 sdzt, um so ein Signal auf einer Leitung 238 zu erzeugen, welche durch einen Oder-Kreis 240 hindurchgeführt wird, um ein schnelles Filteraufholsignal auf einer Leitung 242 zu erzeugen, welches die elektronischen Schalter 234 betätigt und dadurch die Zeitkonstante¹ verringert und eine schnelle Änderung der Äusgangssignale auf den Leitungen 228, 230 und auf den Rückkopplungsschleifen 224 zu ermöglichen. Der Oder-Kreis 240 kann auch von einem Signal auf einer leitung 244 betätigt werden, welches vom Ausgang des 256:1 Zählers 245 bereitgestellt wird, der von einem Signal auf einer Leitung 246 bei einer Frequenz von 30Hz weiter geschaltet wird, immer dann, wenn ein Zwangsrücksetzungssignal nicht auf einer Leitung 248 vorliegt. Einmal, wenn das Signal auf der Leitung 244 vorliegt, sodass der Oder-Kreis 240 ein Signal auf einer Leitung 242 erzeugt, wird es einem Inverter 250 zugeführt um einen Und-Schaltkreis 252 zu sperren, sodass das 30Hz Nordrechteckwellensignal auf der Leitung 122 nicht mehr über die Leitung 246 fliesst um den Abwärtszähler weiter zu stellen, wodurch die letzte Stufe aktiv bleibt und weiter das Signal auf der Leitung 252 liefert. Das 30Hz Nordrechteckwellensignal auf der Leitung wird der Einfachheit halber in diesem Fall benutzt und jede andere 30Hz Signalquelle könnte benutzt werden oder eine Quelle von verschiedener Frequenz könnte mit einem anderen Abwärtszähler benutzt werden, um so entweder das 8 Sekundenzeitinterval oder ein anderes Zeitinterval, welches als geeignet angesehen wird, zu erzeugen. Das Zwangsrücksetzungssignal auf der Leitung 248 wird von einem Inverter 254 in Abhängigkeit von dem Fehlen eines Signales vom Oder-Kreis 256 mit drei Eingängen erzeugt. Einer der Eingänge ist das Signal auf der Leitung 238, welches angibt, dass der Wegpunkt geändert worden ist. Dies bewirkt, dads das Rücksetzungssignal auf der Leitung 248 verschwindet, sodass der Zähler 245 zu zählen anfängt und nachdem er bis zur Hälfte durchgezählt hat, erzeugt er ein Viersekundensignal auf einer Leitung 258, welches dazu benutzt wird, die bistabile Vorrichtung 236 zurückzustellen. Wenn die Filter noch nicht bis zum neuen Wegpunkt am Ende der Viersekunden-

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periode aufgeholt haben, dann wird die Vorrichtung, welche eben beschrieben wird, und die Tatsache misst, dass die Filter zurückbleiben, bewirken dass das Abwärtszählen weitergeführt wird, sodass nach weiteren vier Sekunden das Achtsekundensignal auf der Leitung' 244 erscheint, um wieder die Erzeugung des schnellen Filteraufholsignals auf der Leitung 244 zu bewirken. Die Tatsache, dass die Filter hinter dem Eingangssignal zurückbleiben, wird von einem Paar Vergleichskreise festgestellt, wovon einer 260 positive Signale vom Verstärker 216 auf Leitungen 262, 264, welche gegenseitig durch . Dioden 266 isoliert sind, mit der Spannung einer positiven Grenzbezugsquelle 268 vergleicht und der andere Schaltkreis 270 vergleicht negative Spannungen auf den Leitungen 262, 264 welche durch Dioden 272 isoliert sind, mit der Spannung einer negativen Grerzwertbezugsqufclle 274. Das Ausgangssignal des linearen Filters mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit auf den Leitungen 228, 230 soUr te nicht grosser sein als grob genommen die grösste Geschwindigkeit des Flugzeugen, in anderen Worten, wenn man direkt zum WegpunkL fliegt und dies direkt auf einem Nord- oder Ostvektor tut, dann wäre die grösste Änderungsgeschwindigkeit jenes Vektors die Geschwindigkeit des Flugzeuges. Wenn die Vektoren jedoch sich mit einer grösseren Geschwindigkeit als der angenommenen maximalen■Änderungsgeschwindigkeit, wel'che als Folge von VHF-Drehfunkfeuerzackeneffekten auftreten würde,(d.h. Störgeräuschsignale von unangemessen hoher Frequenz) auftreten würde, dann würde das Ausgangssignal des linearen Filters mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit auf eine maximale Änderungsgeschwindigkeit begrenzt. Durch die Tatsache, dass die Vektorausgänge auf den Leitungen 228, 230 von den Integrationskreisen erzeugt werden, ist die Amplitude der Spannung auf den Leitungen 262, 264 nur eine Funktion des Unterschiedes zwischen dem Ausgang und dem Eingang. Wenn der Eingangssignal sich mit einer Geschwindigkeit ändert, welche nicht grosser als die Geschwindigkeit ist, der die Integratoren folgen könenn, dann ist die Spannung auf den Leitungen 262, 264 der Änderungsgeschwindikeit proportional aber kleiner als die Grenzen 268, und V74j wenn das Eingangssignal sich schneller ändert, hebt der Summierkreis 226 nicht voll auf und die Spannungen an den Leitungen 262, 264 bauen sich auf. Somit können die positive Grenzwertbezugsquelle 268 und die negative Greazwertbezugsquelle 274 ausgewählt werden, um etwa in der Grössenordnung von 5-10% kleiner als die maximalen Änderungsgeschwindig-

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keiten, welche durch die Zeltkonstante des Integrcitors bestimmt werden, zu sein, so dass dann, wenn eine Spannung überstiegen v;ird, die bevorstehende Erzeugung eines Fehlers gemessen v/erden kann und die Filter in die schnelle Äufholbetri obsart nach einem gegebenen Zeitinterval geschaltet werden können. Dies wird erreicht,wenn irgendeiner der Vergleichskreise 260, 270 ein Ausgangssignal an den Oder-Kreis 256 weitergibt, welches das Rücksetzungssignal vom Abwärtszähler 245 entfernt, sodass dann, wenn der Fehler während 8 Sekunden aufrechterhalten bleibt, das Filter in die schnelle Betriebsart geschaltet wird.

Somit erlauben die linearen Filter mit konstanter Anderungsgeschwindigkeit 92 der Figur 9 in Übereinstimmung mit einem Gesichtspunkt der Erfindung die schnelle Integration beider Filter in Abhängigkeit von einem einfachen Zeitgeber, welcher festgestellt hat, dass einer der Filter nicht schnell genug anspricht, um die Änderung des Eingangssignals zu berücksichtigen und sehen desweitern eine stufenweise Kompensation vor, wenn die Wegpunkte verändert weden, dadurch dass irtindestens eins vier Sekunden lange schnelle Filternachhohbetriebsart eingeschaltet wird.

Nach der Figur 8 werden die Ausgangssignale der linearen Filter mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit 92 auf den Leitungen 228, 230 den Amplitudeneingängen eines Kordphasenvektorsynthesxerers 276 und eines Ostphasenvektorsynthesierers 278 zugeführt. Die Synthesierer 276, 278 arbeiten in der glefchen Weise wie es weiter oben unter Bezugnahme auf die Figur 6 beschrieben worden ist. Weil der Synthesierer 278 Ost-, darstellt und der Synthesierer 276 Nord darstellt, muss der Synthesierer 278 eine Phase aufweisen, welche um 90° gegenüber der Phasy des Synthesierers 276 voreilt. Dies wird, dadurch erreicht, dass dem Kanal 3 eine Voreinstellung zugeteilt wird,durch eine geeignete Verdrahtung des Multiplexers 166 (Figur 6), welche dem Ostphasenvektorsynthesierer 278 zugeordnet ist. Dies ist in der Darstellung D der Figur 7 wiedergegeben. Wegen der Voreinstellung, welche möglich ist, weil der Phasenunterschied zwischen den beiden Vektoren immer konstant ist, können die beiden Synthesierer 276,278 die-selben Vorwahl- und Tastsignale benatzen, v/elche das getastete 30Hz Nordrechteckwellensignal auf der Leitung 142 und das 430Hz Nordsignal auf der Leitung 158 sind. Die Ausgangssignale der Synthesierer auf den Leitungen 280, 282 werden in einem Spannungssiun-

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mierverstärker 284 summiert, dessen Ausgangssignal durch ein Tiefpassfilter 28G zur Entfernung der 15ten, 17ten usw. Harmonischen (wie weiter oben beschrieben) geführt um so den inbezug auf die Änderungsgeschwindigkeit gefilterten Phasenvektor der Strecke zum Wegpunkt auf der Leitung 100 zu liefern.

In der Figur 10 wird das 30Hz Nordsignal auf der Leitung 30 dem Rotor 288 eines Kurswahlzerlegers 290 zugeführt, welche eine Steuermöglichkeit 292 umfasst, mit der eine Bedienungsperson den Kurs auf dem man sich einem Wegpunkt nähern will, einstellen kann. Dies bewirkt die Erzeugung von Signalen, welche mit dem Sinus und dem Kosinus des gewünschten Kurswinkels CX in Beziehung stehen in einem Paar quadratorbezogenen Kurswahlzerlegerstatoren 294, 296, wovon jeder mit einem Ende an Masse liegt. Eier Stator 294 erzeugt ein Signal entsprechend dem Sinus des Kurswinkels auf einer Leitung 298 * und der Stator 296 erzeugt ein demCcsinus des Kurswinkels entsprechendes Signal auf einer Leitung 380. Diese werden gegenüberliegenden Enden einer RC-Brücke 302 zugeführt, deren Mittelpunkt ein Signal führt, das dein Sinus der Trägerfrequenz.plus dem Winkel O( _f plus einer 45° Phasenverschiebung auf einer Leitung 304 ist. Dies wird einem 30Hz Tiefpassfilter 306 zugeführt, welches selbst eine 45° Phasennacheilung bewirkt, um so auf einer Signalleitung 308 ein Signal entsprechend dem Sinus der Trägerfrequenz plus dem Kurswinkel zu erzeugen. Dies Signal- wird einem Rechteckwellenerzeugungskreis zugeführt, um eine Rechteckwelle auf einer Leitung 312 zu erzeugen, deren Phase bezüglich der Nordbezugssignale um den gewünschten Kurswinkel voreilt. Dieses Signal wird in einem Synchronisationskreis 314 mit dem 122,88 KHz Nordsignal auf der Leitung 126 für das Anschliessenan einen 4096:1 Zähler 316 synchronisiert, um so ein 30Hz Signal auf einer Leitung 318 bereitzustellen, dessen Phase dem gewünschten Kurswinkel, wie er .von der Steuermöglichkeit 292 am Kurswahlzerleger 290 ausgewählt wurde, entspricht. Die vorletzte Stufe des 4096:1 Zählers 316 ist mit einem Abgriff versehen, um ein 60 Hz Signal auf einer Leitung 320 bereitzustellen, welches als Tastsignal in einem Flip-flop 322 von D-Type benutzt wird, das von dem30 Hz Signal auf der Leitung 318 getastet wird, um so ein 30Hz Signal auf einer Leitung 224 bereitzustellen, welches um 90° gegenüber dem 30Hz Signal auf der Leitung 318 voreilt. Somit können diese Signale als Bezugseingangssignale für ein Paar Synchrondemodulatoren 326/328 benutzt werdenderen Signaleingang der

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inbezug auf die Änderungsgeschwindigkeit gefilterten Phasenvektor der Strecke zum Wegpunkt auf der Leitung 100 ist, um so den Phasenvektor der Strecke zum Wegpunkt in eiren in Richtung des Kurses gerichteten Vektor und einen senkrecht dazu stehenden Vektor zu zerlegen. Ein den Vektor zum Wegpunkt in Richtung des Kurses darstellendes Signal wird von einem Synchrondemodulator 326 auf einer Leitung 330 einem Verstärker 332 hoher Verstärkung bereitgestellt, welcher als einfacher Polaritätsfühler arbeitet, um so ein Signal einer geeigneten Polarität an eine auf die Polarität ansprechende Spule oder dergleichen zu liefern, um so die Richtuiigsanzeige oder Marke 334 in herkömmlicher Weise zu betätigen. Das Ausgangssignal des Synchrondemodulator 328, auf einer Leitung 336 stellt die Abweichung senkrecht zum Kurs dar, welche durch einen Verstärker 338 geleitet und dazu benutzt wird, die Querabweichungsanzeige 334 zu betätigen, welche eine galvanometerartige Anzeige oder irgendeine andere geeignete Anzeige sein kann.

Der inbezug auf die Änderungsgeschwindigkeit gefilterte Phasenvektor der Strecke zum Wegpunkt auf der Leitung 100 wird auch der Reihenschaltung eines Zweiweggleichrichters 243, eines Tiefpassfilters 344 und eines Analogdigitalwandlers 346 zugeführt um digitale Signale auf einem Leitungsstamin348 für eine Digitalanzeige 102 der Strecke zum Wegpunkt zu erzeugen. All dieseFunktionen in dem Gerät der Figur 10 sind bekannt und bilden keinen Teil dieser Erfindung, aber sie werden der Vollständigkeit halber beschrieben.

Somit sind die verschiedenen Gesichtspunkte der Erfindung beschrieben worden, wie sie in der Figur 1 in Blockform dargestellt ist. Verschiedene Gesichtspunkte der Erfindung können unabhängig von anderen Gesichtspunkten derselben benutzt werden. Z.B. kann die Anwendung der synthetischen Erzeugung von VHF-Drehfunkfeuer- und Wegpunktphasenvektoren gefolgt von einer Phasensubstraktion und einer Tiefpassfilterung zur Erzeugung des Phasenvektors der Strecke zum Wegpunkt unabhängig von anderen Gesichtspunkten der Erfindung benutzt werden. In ähnlicher-Weise kann die Anwendung der Erzeugung des Phasenvektors der Strecke zum Wegpunkt, welche nicht linear mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit gefiltert worden ist, gefolgt von der Ze&egung des Phasenvektors in orthogonale Komponenten, gefolgt von linearer Filterung mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit und Wiederzusammensetzen des linearen, mit konstanter Änderungs-

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geschwindigkeit gefilterten Phasenvektors der Strecke zum Wegpunkt benutzt werden, unabhängig davon, wie der ungefilterte Phasenvektor der Strecke zum Wegpunkt erzeugt wird. In ähnlicher Weise kann die Erzeugung des linear mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit gefilterten Phasenvektors der Strecke zum Wegpunkt aus den gefilterten orthogonalen Komponenten benutzt oder nicht benutzt werden, während man dennoch aus dem Gesichtspunkt der Erfindung betreffend die lineare Filterung mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit zerlegter Komponenten des Phasenvektors der Strecke zum Wegpunkt Vorteil zieht. Auch kann der lineare Filter mit konstanter Änderungsgeschwindigkej t der Figur 9 in anderen Vorrichtungen als der in der Figur 1 dargestellte Bereichsnavigationsrechner benutzt werden.

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Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE

1.1 Bereichsnavigationsrechner für Flugzeuge in Verbindung mit Rundfunknavigationsbodenstationen, gekennzeichnet durch eine erste Signale entsprechend der Peilung und des Abstandes des Flugzeuges von der Rundfunknavigationsbodenstation erzeugende Vorrichtung (32,38), eine zweite Signale entsprechend der Peilung und des Abstandes eines gewünschten Wegpunktes von der Bodenstation beieitstellende Vorrichtung (66,70), eine auf die erste und zweite Vorrichtung ansprechende und ein Phasenvektorsignal entsprechend der Vektorstellung des Flugzeuges bezüglich des gewünschten Wegpunktes erzeugende Vorrichtung (44,56,60,82).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Vorrichtung (32,38) Signale entsprechend der Peilung des Flugzeuges bezüglich der Rundfunknavigationsbodenstation und Signale entsprechend der Entfernung des Flugzeuges von der Rundfunknavigationsbodenstation erzeugt, dass die zweite Vorrichtung (66,70) ein Signal entsprechend der Peilung eines gewünschten Wegpunktes bezüglich der Rundfunknavigationsbodenstation und ein Signal entsprechend des Abstandes zwischen dem gewünschten Wegpunkt und der Rundfunknavigationsbodenstation erzeugt; und dass die auf die erste und zweite Vorrichtung ansprechende Vorrichtung (44,^6,60, 82) eine auf die Peilungs- und Abstandssignale des Flugzeuges ansprechende Vorrichtung (44) zur Synthesierung einer stufenförmigen Sinusoide, welche einen Phasenvektor, der dan Vektorposition des Fligzeuges bezüglich der Rundfunknavigationsbodenstation entspricht, approximiert, eine auf die Peilungs- und Äbstandssignale des Wegpunktes ansprechende Vorrichtung (60) , zur Synthesierung einer stufenförmigen Sinusoide, welche einen Phasenvektor, der die Vektorposition des Wegpunktes bezüglich der Rundfunknavigationsbodenstation darstellt, approximiert, und eine auf beide Sinusoiden ansprechende Vorrichtung (56,82), mit Vektorsummierungsvorrichtungen (56) und Tiefpassfiltervorrichtungen (82) umfasst, um einen im wesentlichen rein sinusoidalen Phasenvektor zu erzeugen, der die Vektorsteilung des Flugzeuges bezüglich des Wegpunktes darstellt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, oder 2, gekennzeichnet durch eine auf das Phasenvektorsignal ansprechende Zerlegungsvorrichtung (86, Figur 8) zur Erzeugung von Signalen entsprechend der Zerle--

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gung des Phasenvektors in ein Paar orthogonaler Komponenten, eine .lineare Filtervorrichtung mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit, (92, Figur 9), welche auf die orthogonalen Komponentensignale zur Erzeugung eines Paares entsprechender, inbezug auf die Änderungsgeschwindigkeit begrenzter orthogonaler Komponentensignale und eine auf die inbezug auf die Änderungsgesch;:indigkeit begrenzten orthogonalen Komponentensignale ansprechende Vorrichtung (98,Figur3) zum Erzeugen eines inbezug auf die Änderungsgeschwindigkeit begrenzten Phasenvektorsignales, welches die Vektorsumme der inbezug auf die Änderungsgeschwindigkeit begrenzten orthogonalen Komponentensignale darstellt, wobei das Phasenvektorsignal die Vektorstellung des Flugzeuges bezüglich des gewünschten Wegpunktes darstellt.

4. > Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (70) zum Erzeugen eines eine Änderung des gewünschten Wegpunktes anzeigenden Signales, und dadurch,dass die lineare Filtervorrichtung mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit (92) eine auf das Wegpunktänderungssignal ansprechende Vorrichtung (Figur 9) umfasst, um die Zeitkonstante der linearen Filtervorrichtung mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit zu verringern, um so die nuiximale Änderungsgeschwindigkeitsbegrenzung, welche den orthogonalen ! Komponentensignalen bei der Erzeugung der inbezug auf die Änderungs- ι geschwindigkeit begrenzten Orthogonalkomponentensignale angewandt wird₍ zu vergrössern.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die lineare Filtervorrichtung mit konstanter Änderungsgeschwindigkeit (98) ein Paar aktiver, inbezug auf die Änderungsgeschwindigkeit begrenzte Filter (216,218,220,222.224,226,232,234) umfasst, wovon jedes einen Verstärker (220) umfasst, und jedes normalerweise betrieben werden kann um eine vorgewählte Grenze für die Änderungsgeschwindigkeit eines Ausgangssignals bezüglich eines Eingangssignals j zu liefern, und jedes Filter desweitern selektiv betätigbare Mittel (2,3,4) zur wesentlichen Vergrösserunvj der Änderungsgeschwindigkeit des Ausgangssignales bezüglich des Eingangssignales, auf das Aus- j gangssignal das Eingangssignal jedes der Verstärker ansprechende j Mittel. (260) zum Vergleichen des Unterschiedes zwischen Eingangs- j signal und Ausgangssignal jedes der Verstärker mit einer vorgegebenen Grenze und zur Erzeugung eines Übertretungssignales in Abhän-

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gigkeit davon, ob der Unterschied grosser als der vorgegebene Grenzwert ist, und eine auf das Übertretungssignal ansprechende Zeitgebervorrichtung (245,252) zur Erzeugung eines Signals zur Betätigung der selektiv betätigbaren Vorrichtung (234) in jedem der aktiven Filter während eines vorgewählten Zeitintervals nach dem Auftreten des Übertretungssignales umfasst.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitgebervorrichtung (245,252) einen Zähler (245) mit Mitteln, welche beim Fahlen des Übertretungssignales arbeiten, zum zwangsweisen Rückstellen des Zählers und selektiv betätigbare Mittel (252) zum Erzeugen von Taktsignalen für den Zähler um den Zustand des Zahlers weiter zu stellen, wenn der Zähler in einem anderen als dem zwangsweise rvckgesteilten Zustand ist, umfasst, wobei die selektiv betätigbaren Mittel (252) durch das Vorliegen eines Betriebsausgangssignals vom Zeitgeber gesperrt ist, wodurch der Zeitgeber das [ Betriebsausgangssignal aufrechterhält - wenn es einmal erzeugt worden ist, bis die Abstellung des Übertetungssignales die Zwangsrücksetzung des Zählers bewirkt. ;

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zeitgeber (245,252) desweiter.i ein auchein zugeführtes ^! Steuersignal umfassende Vorrichtung (240) umfasst um im wesentli- ^: chen sofort die Erzeugung des Operationsausgangssignals während einer vorgegebenen Zeitperiode zu bewirken. ' j

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ga- ! kennzeichnet, dass der Zeitgeber (245,252) desweitern eine auf ! ein Steuersignal ansprechende bistabile Vorrichtung (236) zur Abstellung der 7.wangsrücksteilung des Zählers und sofortigen Erzeu- : gung des Betriebsausgangssignals als Alternative zum Ausgangssignal des Zählers und eine auf einen vorgegebenen Zählerstand des Zählers ; welcher kleiner als der Zählerstand ist, der normalerweise das ]

Betriebsausgangssignal zum Rückstälen der bistabilen Vorrichtung ! ansprechende Vorrichtung (258) umfasst. I

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