DE2534617C3

DE2534617C3 - Vorrichtung zum Überprüfen von Funk-Navigationshilfen in der Luftfahrt

Info

Publication number: DE2534617C3
Application number: DE2534617A
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Ville D'avray Bezerie; Andre Rene Champigny Delclaux
Original assignee: Sa De Telecommunications Paris
Current assignee: Sa De Telecommunications Paris
Priority date: 1974-08-06
Filing date: 1975-08-02
Publication date: 1979-12-06
Also published as: DE2534617B2; US3999859A; SE7508828L; CH591701A5; NL7509199A; FR2281576A1; FR2281576B1; CA1034238A; SE410904B; DE2534617A1; GB1517574A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Über- hi prüfen von Funk-Navigalionshilfen in der Luftfahrt, mil einem Infrarot-Ortungsgerät, /u dem ein auf einem Boden-Drehturm montierter IR-Ablastkopf gehört, einer Einrichtung zur Verarbeitung der vom IR-Ablasl· kopf gelieferten Daten, je einem am Boden und in einem Testflugzeug angeordneten UKW-Sender-Empfänger-Gerät, einer Einrichtung zur Verarbeitung der an Bord des Testflugzeuges empfangenen Daten, und mit einem am Flugzeug angebrachten beweglichen Signalfeuer, wobei der IR-Abtastkopf am Boden-Drehturm mittels zweier Einrichtungen befestigt ist, die beide einen mit einem Tachogenerator ausgerüsteten Motor UnJ einen Winkelcodierer aufweisen und die auf der Neigungsachse bzw. auf der Peilachse angeordnet sind, wobei die Motoren mit Spannungen gespeist werden, die für die nach der Verarbeitung durch den IR-Abtastkopf vorliegenden Zielwinkelfchler charakteristisch sind.

Eine der Funkhilfen, die gegenwärtig auf Flughafen zur Verfügung stehen, ist die als »Instrumenten-Lande-System« (ILS) bezeichnete Vorrichtung.

Ein am Boden angebrachter ILS-Sender zeigt der Flugzeugbesatzung während des Anfluges die Achse des Landestreifens und den idealen Anflugwinkel an. Es gibt auch ein System (VOR), welches der Besatzung ständig den Winkel anzeigt, den der durch einen Sender und das Flugzeug gehende Radius mit einer festen Bezugsachse einschließt. Die Vorrichtung nach der Erfindung dient dazu, die Genauigkeit der von den Navigationshilfen, z. B. von den ILS- oder VOR-Sendern, gelieferten Daten zu überprüfen.

Um ganz allgemein eine derartige Überprüfung durchzuführen, wird eine Lichtquelle an einem Testflugzeug angebracht. Die Lichtquelle wird mit Hilfe eines am Boden befindlichen und durch eine Bedienungsperson gehandhabten Theodoliten verfolgt. Das Testflugzeug folgt den von der zu prüfenden Funkhilfe (z. B. der Achse des Landestreifens und dem Anflugwinkel im Falle eines ILS-Systems) gemachten Angaben so genau wie möglich. Die Bedienungsperson gibt die Bezugssignale für die Zeit und die .in den Nonien des Theodoliten abgelesenen Werte über Funk an das Testflugzeug. Im Zuge der Ablesung, die beim ILS-System zwei Minuten und beim VOR-System 15 Minuten dauert, wird diese Messung mehrmals durchgeführt.

Es handelt sich daher um eine Punkt-für-Punkt-Messung, die von Hand durchgeführt und telefonisch an das Testflugzeug übermittelt wird. Darüber hinaus rtruß die unter dem Testflugzeug befesligte Lichtquelle auf eine Entfernung bis zu 20 km (ILS) sichtbar bleiben. Es ist daher notwendig, die Lichtquelle durch einen Kreisel zu stabilisieren, damit sie die Flugzeugbewegiingen nicht mitmacht.

Es ist auch vorgeschlagen worden, eine automatische Verfolgung einer an Bord des Flugzeuges installierten Infrarotquelle mit Hilfe eines am Boden installierten Infrarot-Ortungsgerätes vorzunehmen (IFIS-Sysiem der Fa. Eltro GmbH & Q)., Heidelberg). Bei diesem bekannten System ist das Infrarot-Orlungsgerät an einem Drehturm angebracht, welcher entsprechend einer der Meßcbcncn blockiert ist, in der die Messung nicht durchgeführt wird; die Abweichungs-Messungen (ILS) oder die Winkelinessungen (VOR) werden in der MeDebene durchgeführt. Die in dieser Weise vorgenommenen Messungen werden dem Flug/eng in analoger Form über UKW zugeleitet, indem man sich eines Übertragungskanals bedient, der sieh von dem Radiotelefon unterscheidet, mit welchem das Gerät ausgestalte! ist. Um zu verhindern, dal.) das Orltingsgeräl die Infrarot-Quelle an Bord des I lug/.euges verliert, wird diese Quelle durch Daten gesteuert, die vom Flug/eng

und/oder von der zu prüfenden Funkhilfe geliefert werden.

Dieses System arbeitet besser als das zuvor erwähnte manuelle System, was insbesondere auf die Automatisierung der Messungen zurückgeht, die in realer Zeit durchgeführt werden. Dem bekannten automatischen System haften jedoch bestimmte Nachteile an. Insbesondere kann die Kontrolle der Infrarot-Quelle durch die zu prüfende Funkhilfe der Grund dafür sein, daß die Quelle, deren Strahl, um elektrische Energie einzusparen, eng begrenzt ist, verlorengeht, nämlich dann, wenn das zu prüfende System defekt ist. Außerdem führt die Notwendigkeit eines besonderen Übertragungskanals und von Demodulations-Einrichiungen im Flugzeug zu einer Zunahme der Abmessungen, des Gewichtes und der Kosten der im Flugzeug mitzuführenden Ausrüstung.

Für Verfahren und Einrichtungen zur Ermittlung exakter Zieldaten von mit Richtungswerte liefernden Zielverfolgungsgeräten, insbesondere Kinotheodoliten verfolgten bewegten Zielobjekten, sii;d bereits IR-Abtastköpfc der eingangs geschilderten Art bekannt (vergleiche DE-OS 21 17 769). Diese bekannten Verfahren und Einrichtungen beziehen sich auf die Verfolgung eines beweglichen Zielobjektes, so daß dieses Zielobjekt offensichtlich nicht ein IR-Signalfeuer tragen kann, das gegenüber dem Abtastkopf orientiert bzw. ausgerichtet ist oder wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die dem IFIS-System anhaftenden und oben beschriebenen Nachteile /u beseitigen und gleichzeitig die Genauigkeit der Ablesungen zu erhöhen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Signalfeuer an Bord des Flugzeuges durch Richtservomotoren steuerbar ist, die von Signalen gespeist werden, die für die Stellung des am Boden-Drchturm angebrachten Winkelcodierer gegenüber einem Kreisel-Bezugssystem im Flugzeug charakteristisch sind, wobei das Kreisel-Bezugssystem im Flugzeug mit einem Bezugssystem am Boden übereinstimmt.

Bei der crfindungsgcmäßen Vorrichtung ist das System, zu welchem der IR-Drehturm und das schwenkbare Signalfeuer gehören, ein Verbundsystem, wobei die Ausrichtung des SigRilfeuers auf den Drehturni dadurch erreicht wird, daß die Winkeldaten kopien werden, welche das automatisch auf das Signalfeuer ausgerichtete Ortungsgerät auf dem Drehliirm liefert. Auf diese Weise verbleibt das Ortungsgerät ständig innerhalb des Strahles des Signalfeuers.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die in den Empfänger des Testflugzeuges eingegebenen Daten digitale Form haben.

Gemäß Erfindung kann vorgesehen sein, daß die digitalen Winkelwcrte innerhalb des NF-Spektrums zusammen mit dem Ton in einem einzigen UKW-Kanal übertragen werden, und zwar durch eine Drei-Pegel-Modulalion eines einzigen Signals, das sich aus integrierten Synchronisations- und Zeitsignalen zusammensetzt. Auf diese Weise wird im Empfänger die Verwendung eines synchronisierten Zeitgebers und von drei Trennfiltern für die Nachricht, die Zeilsignale und die Synchronisationssignale vermieden.

Die crfindiingsgoiiäßc Vorrichtung kann auch ein Visier, welches auf den Abtastkopf aufgesetzt ist, sowie eine Zielkorrektiircinrichiung aufweisen. Diese Ausfiih rungsform macht es möglich, innerhalb des Rahmens der ILS-PrPfung die »Antennenversetzung« zu korrigieren, so daO ein Flugzeug verwendet werden kanu, dessen Antenne gegenüber dem Signalfeuer eine ■i beliebige Stellung einnimmt, oder ein Flugzeug mit mehreren Antennen, indem eine der Antennen angepeilt wird.

Vorzugsweise ist die Vorrichtung mit einer Einrichtung zum Speichern der momentanen Winkelgeschwin-K) digkeiten der IR-Quelle und zur Wiederherstellung dieser Winkelgeschwindigkeiten für den Antrieb der den Abtastkopf verstellenden Motoren versehen. Sollte die IR-Quelle abgedeckt sein, so kann die Bedienungsperson die zuvor erwähnte Einrichtung zum Einsatz r> bringen, so daß der Drehturni dem theoretischen Bewegungsweg der IR-Quelle folgt, während diese abgedeckt ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt
.'(ι F i g. 1 ein teilweises Schaltbild einer Ausführungsform der Bodenstation (Drehturm unuiR-Kreise),

F i g. 2 ein Schaltbild der Boden-Codierkreise.

Fig. J ein Diagramm bei Verwendung der Vorrichtung zum Prüfen eines VOR-Systems mit automatischer 2ϊ Korrektur,

Fig.·; ein Blockschaltbild der vom Flugzeug mitgeführten Ausrüstung,

F i g. 5 ein Blockschaltbild eines Modulators, der einen Teil der Boden-Ausrüstung bildet,
κ» F i g. 6 ein Schaltbild eines Oszillators, der einen Teil des in F i g. 5 wiedergegebenen Modulators bildet,

Fig. 7 ein Zeitdiagramm für eine Nachricht mit neun .Schwingungsabschnitten,

Fig. 8A-C Zeitdiagramme /ur Erläuterung der r> Arbeitsweise eines Demodulators, welcher einen Teil der Flugzeugausrüstung bildet und

Fig. 9 ein Blockschaltbild /ur Erläuterung der Verwendung der von dem vorgeschalteten Demodulator ausgehenden Daten.

■40 Fig. 1 zeigt das vereinfachte Schaltbild der Boden-Ausrüstung.

Zur Boden-Ausrüstung gehören zwei Hauptgruppen, nämlich ein Drehturm mit einem IR-Gc-ät und ein Codiergerät.

r> Der Drehturm 1 ist nur schematisch durch seine Funktionselemente wiedergegeben. Der IR-Abtastkopf 2 ist am Drehturm 1 mittels zweier Einrichtungen befestigt, die beide einen mit einem Tachogenerator (Impulsgeber für Drehzahlmesser) ausgerüsteten Motor ■>() und einen Winkelkodierer (Resolver) umfassen. Das den Motor 3\ den Tachogenerator 4' und den Winkelcodierer 5' umfassende Gerät ist dabei der Neigungsachs:: zugeordnet, während das den Motor 3, den Tachogenerator 4 und den Winkelcodierer 5 umfassende Gerät für ή die Peilachse bestimmt ist. Die aus Motor und Tachogenerator bestehenden Einheiten dienen der Nachführung, während die Winkelcodierer die Ablesungen für die Winkelneigung und die Peilung sicherstellen.

Der IR-Abtastknpf 2 ist an sich bekannt und enthält wi ein Teleskop, das auf einem Modulationsgitier das Abbild der aufzufindenden IR-Qiielle erzeugt. Die von dem Modulalionsgitler frequenzinodulierte Strahlung wird von einer IR-ZeIIc aufgefangen, die in bekannter Weise an die Meßvorrichtung 6' für elektronische <v"> Abweichung ein frcr.iicnzmnduliertes Signal abgibt, das anschließend verarbeitet und denioduliert wird, um die Winkelabweichungen A"und Kin Form von Gleichspannungen /u erhalten. Diese Abweichungen werden in

l)c/ug auf die optische Achse des I elcskops gemessen.

Sie werden jeweils den Inklinations- bzw. Pcilvcrstärkcni T bzw. 7 angeleitet, welche ihrerseits die Stellmotoren 3' und 3 versorgen.

Auf diese Weise erhält man nach den üblichen l'hasenkorrekturen ein automatisches Ausrichten auf die IR-Quelle durch eine Beseitigung der Winkelabwcichungen Λ und V.

Das Ortungsgerät kann auf drei verschiedene Arten arbeiten:

manuell
automatisch

Priorität

Warten
absolut

mit /iclkorrcktur

Priorität
Speicherung/
Geschwindigkeit Warten

mit Cicschwindigkeitskorrek-

lur

Den manuellen Prioritätsllctrieb erhält man dadurch, daß man die Drucklaste /Ί, die sich am Hndc des Kontrollhcbcls 8 befindet, ständig niederdrückt.

Dadurch gelangt das bistabile Relais Rl' über das ODF.R-Gattcr 14 in die manuelle ßetäligungsstellung Λ lan.

Wird die Drucktaste freigegeben, so wird das Gerät in die manuelle Wartestellung gebracht, wobei das Relais RY in der vorhergehenden Stellung verbleibt. Das Auftreten eines IR-Signals bei dem das Signal/Rausch-Verhältnis S'h größer als ein gegebener (einstellbarer) Grenzwert ist. veranlaßt, daß das Relais R Y unter dem F'.influß eines von einem Detektor 9 gegebenen Signals in seine /weite stabile Stellung geht. Danach ist der Betrieb automatisch, wobei zwischen dem absoluten automatischen Betrieb und dem korrigierten automatischen Betrieb unterschieden werden muß.

Die erste Arbeitsweise entspricht der von einer Ausrichtung manuell zu korrigieren und auf die Anlcnni als den genauen Bezugspunkt zu bringen.

Diese Arbeit ist entscheidend, da die erforderlich! Meßgenauigkeit mindestens 3b" beträgt, nämlich eil ) '/mo eines Grades, während der Fehler, der durch di< Winkclabweichung des Signalfciiers gegenüber de Antenne eingegeben wird, in dem gewählten Ausfiih rungsbcispicl zu einer Abweichung von 400" (2mR führen würde.

in l-is sei darauf hingewiesen, daß die manuell· Korrektur dem automatischen Betrieb überlagert wire diesen jedoch nicht ersetzt. Die Bcdicnungspcrsoi braucht sich um die Bewegungen des Flugzeuges nich zu kümmern, sondern muß an diesem lediglich dci

ι". Punkt auswählen, der für sie von Interesse ist. Dii manuelle Korrektur ist auf '/ι des IRBcreichc begrenzt.

F-Is ist außerdem ein Geschwindigkeilsspeiehcr Γ vorgesehen, der von der Bedienungsperson manucl

.■η betätigt wird, wenn diese in dem Sucher 12 sieht, daß dii IR-Qucllc verdeckt wird. Die Betätigung des Gcschwin digkcitsspcichcrs 13 erfolgt mittels der Drucktaste Pi die gleichzeitig das Relais R Y in der Weise, daß es in dii Stellung »manuell« gehl, und auch das bistabile Rclai:

.'Ί R 2' steuert, welches über die Kontakte des Relais R I die Ausgänge des Speichers 13 an die Fvingängc de Verstärker T und 7 anschließt.

Der Gcsoiwindigkcitsspeicher 13 verbleibt so lang< im Prioritätii-Bctrieb. wie die Drucktaste P2 niedcrgc

tu drückt wird. Wird die Diucktaste Pl freigegeben, s( bleibt der Gcschwindigkcitsspcichcr so lange in dci Wartestellung, als das Verhältnis S/b unter dci Frfassungsgrenze liegt.

Verbleibt der Kontrollhcbcl 8 in der Nullstellung, se

π erfolgt der Betrieb entsprechend dem Geschwindig keitsspeicher. d. h., die Verstärker T und 7 werden nui von dem GescFrvindigkeitsspeicher gesteuert.

Wenn andererseits der Kontrollhcbel betätigt wird so werden die von ihm erzeugten Spannungen mit Hilf« einer Widerstandsbrücke Ru /fj und Rl Rt zu der

Ausgangsspannungen des Geschwindigkeitsspeicher: : f

die zweite Arbeitsweise der Schließstellung des Schalters 10. Im ersten Fall erreichen nur die Spannungen von dem goniometrischen Teil die Verstärker T und 7. Im zweiten Fall liefert der Kontrollhebel 8 zwei Spannungen Δ X und Δ Υ. welche am r.ingang der Vorverstärker Il' bzw. 11 für die Neigung und die Peilung den Spannungen für die Abweichungsmessungen hinzugegeben werden und somit eine Stellungikorrektur bestimmen, die eine F unktion des Winkelabstandes des Kontrollhebels von seiner Ruhestellung ist.

Diese Vorrichtung kommt innerhalb des Rahmens der IF-S-Prüfung zur Durchführung einer Korrektur der »Antennenversetzung« zum Einsatz. Dies wiederum erfordert die Verwendung eines teleskopischen Suchers IZ welcher mit dem FR-Teleskop koordiniert ist

Mit Hilfe des Kontrollhebels 8 erzeugt die Bedienungsperson einen elektrischen Falschnullwert und überprüft mit Hilfe des Fadenkreuzes die entsprechende Versetzung.

Beispielsweise sind bei starkem Seitenwind das Signalfeuer am Bug des Flugzeuges und die ILS-Antenne im Heck im Winkel versetzt (beispielsweise 2 mRl Der Drehturm bleibt automatisch auf das Signalfeuer ausgerichtet.

Die Arbeit der Bedienungsperson besteht darin, diese Winkelgeschwindigkeiten S2s und Qg um einen Betraj auf. der eine Funktion des Winkelausschlages de: 4i Kontrollhebels ist.

Der Kontrollhebel sorgt daher für eine Korrektur dei in den Speicher eingegebenen Geschwindigkeiten.

Die Winkelgeschwindigkeiten Qs (Inklination) unc iig (Peilung) werden von den Tachogeneratoren 4, 4 so geliefert und elektronisch gespeichert, wenn di« Drucktaste Pj niedergedrückt ist.

Beim Wiedererscheinen der Quelle ergeben sich zwe Möglichkeiten:

a) Die Quelle befindet sich innerhalb des IR-Berei· ches. Wenn das Signal/Rauschverhältnis SA ausreichend ist, so schaltet das Relais RY (bistabil] auf »Auto« und die Verfolgung des Zieles wird wieder aufgenommen.

b) Die Quelle befindet sich nicht mehr innerhalb de« IR-Bereiches, da sie beispielsweise eine Geschwindigkeit besitzt, die größer ist als die des Drehturmes. Die Bedienungsperson betätigt ir diesem Fall den Kontrollhebel 8, um die Verfolgungsgeschwindigkeit zu erhöhen, und bringt somit die Quelle in den IR-Bereich zurück. Danach ist das

System zur Übernahme der Quelle bereit
Man erkennt, daß in allen Fällen der Einfluß de« Geschwindigkeitsspeichers 13 durch Betätigung dei

Drucktaste Pt unterdrückt wird, sofern nicht die Drucktaste P2 niedergedrückt bleibt (Geschwindigkeitsspeicher-Priorität).

Ein Analog-Digital-Umsetzer 19 für die Präzisionswinkclumsetzung gestattet es, «on den mehrpoligen Winkelcodierern 5, 5' die absoluten Winkeldaten in Form einer Digitalinformation zu erhalten, die bei 250 VIz erneuert werden kann. Der in Fi g. 2 dargestellte Umsetzer 19 bezieht sich dabei auf die Verarbeitung der Winkelneigungsinformation. Die Verarbeitung der Peil- oder Richtungsinformationen wird mittels eines vergleichbaren Gerätes erhalten.

Diese Digitalinformation wird bis zum Wert von 0,01° (d. h. 36") im BCD-Code geliefert. Sie wird durch 3 Bits, die jeweils 0,005° (18"), 0,0025° (9") und 0,00125° (4,5") repräsentieren, und durch einen Gültigkeitsbit vervollständigt.

Eine auf Zählwerken 23, 24 busierende Vorrichtung gestattet narh Wahl der ReHienimgxnerson Hip I Jmsetzung dieser absoluten Information in eine Relativinformation (Winkel, gemessen von einer als Ausgangsgröße gewählten Bezugsgröße). Die Absolut- oder Relativinformation wird mit Hilfe eines numerischen Datenzeigers 31 angezeigt und danach auf ein Reihenregister 32 übertragen, um ;an einen Modulator 33 weitergeleitet zu werden.

Ein Satz Filter 35, 36 gestaltet die gleichzeitige Übertragung der Toninformation und der Winkelinformationen in dem NF-Kanal (300-3400Hz) eines UKW-Senders 37. Die Übertragungsgeschwindigkeit be'"ägt 10 Informationen pro Sekunde.

Die Bedienungsperson wählt rrit Hilfe des Schalters /4 die zu übertragenden Informationen aus: Neigung, Peilung, oder Neigung-Peilung im Wechsel.

Das Zählsystem wird durch eine VOR-Korrekturvorrichtung vervollständigt.

Wenn der Schalter /1 die »Relativw-Stellung einnimmt, so wird bei Betätigung der Drucktaste /2 der Impuls A 1 freigegeben, welcher den Speicher 20 beim Wert g₀ beaufschlagt (go: absoluter Winkelwert entsprechend einer Zielverfolgung bei ö'.r als Ausgangsgröße gewählten Bezugsgröße). Dieser Impuls wird durch den Zeltschaltkreis 21 hervorgebracht

Der vom Taktgenerator 22 gelieferte Impuls A 2 bewirkt gleichzeitig die Parallelübertragung des Wertes go in den Zähler 23 und die Ptrallelübertragung des Wertes G in den Vor-Rückwärts-Zähler 24. Das Flip-Flop 25, gesteuert von dorn Nulldetektor 28, welcher den Befehl zum Vorwärtszählen oder Rückwärtszählen an den Vor-Rückwäi ts-Zähler 24 gibt, wird durch den gleichen Impuls in die Stellung zum Rückwärtszählen voreingestellt.

Sobald der Impuls A 2 gelöscht ist, entleert der Taktgeber 26 gleichzeitig den Rückwärtszähler 23 und den Vor-Rückwärts-Zähler 24. Wenn der Inhalt des Rückwärtszählers 23 den Wert 0 erreicht, blockiert der von dem Null-Detektor 29 gelieferte Impuls A3 einerseits über die Gatter 30a, 306, 30c die Taktgebereingänge der Zähler 23 und 24, während andererseits die Parallelübertragung der in dem Vor-Rückwärts-Zähler 24 enthaltenen Information G-go'm das Pufferregister27 ausgelöst wird. Das Flip-Flop 25 liefert das Signal von Gg₀.

Das mit seinem Vorzeichen versehene Ergebnis wird zur Anzeige in dem Datenanzeiger 31 bis zur neuen Sequenz im Pufferspeicher 27 gespeichert.

Danach übernimmt das Schieberegister 32 die Information von dem Puffer-Register 27 und gibt sie reihenweise mit Hilfe der vom Taktgenerator 22 erzeugten Signale an den Modulator 33 weiter, wobei die einzelnen Anschlüsse dafür nicht dargestellt sind.

Ein durch den Schalter /4 gesteuerter Schaltkreis 34 erlaubt eine Auswahl der zu übertragenden Informa tion: Neigung, Peilung oder Neigung-Peilung im Wechsel. Die sich auf die Peilung bzw. Richtung beziehenden Informationen werden von einem nicht dargestellten Gerät geliefert, welches dem in F i g. 2 ίο dargestellten Gerät entspricht und im wesentlichen durch das Bezugszeichen 32' repräsentiert ist.

Es ist ersichtlich, daß dann, wenn sich die Bedienungsperson entschlossen hat, die absolute Information mit Hilfe des Schalters /1 zu übertragen, der Inhalt des ri Speichers 20 auf 0 bleibt. Sie überträgt folglich die Operation G-O.

Die in Fig. 2 dargestellte Anordnung ermöglicht außerdem die Durchführung der VOR-Korrektur. Um Hpn von rlf»r in Fi σ. 3 dargestellten VOR-Antennp gemessenen Winkel G mit dem von dem Drehturm gemessenen Winkel β zu vergleichen, muß hinsichtlich des Winkels β die folgende Korrektur vorgenommen werden:

d .

M = Ti ^Sln Λ) ι

wobei R der Orbitradius, i/der Abstand des Drehturmes von der Antenne und ß₀ der Winkel ist, den der Drehturm gegenüber der Achse A-A' ausführt, welche den Drehturm mit der Antenne verbindet und die gestrichelt dargestellt ist.

Die Korrektur besteht darin, daß ein Zählfehler

eingegeben wird, welcher dem Wert -=- sin ß₀ in der

Jv

Absolut-Relativ-Umsetzvorrichtung proportional ist.

ßo wird mittels des Integrators 40 durch Integration der Ausgangsspannung des Peilungstachogenerators 4 erhalten.

Eine Drucktaste /5 gestattet die Nulleinstellung des Integrators, wenn der Drehturm in Richtung A-A' weist. Zu der Vorrichtung gehören ferner:

— Ein Analogrechner 41, der die Spannung Vi = k\ßo in eine Spannung V2 — kism [to umformt.

— Zwei Analogschaltungen 42 und 43 zum gleichzeitigen Erhalten von folgenden Werten:

V2= 1*2 sin/?o I und V₃ = Vorzeichen von sin ßo.

— Potentiometer 44 zur Anzeige des Wertes d/R.
Die Spannung V* = d/R | sin ßo | wird zur Modulation

der Zeit τ eines monostabilen Vibrators 45 verwendet, so der durch den Impuls A 2 ausgelöst wird, wobei

r = k — sin

Gemäß dem Vorzeichen von sin ßo, hält der von dem monostabilen Vibrator 45 ausgehende Impuls für die Zeit r den Taktgeber für den Rückwärtszähler 23 oder den Vor-Rückwärts-Zähler 24 zurück, indem mittels des Umschalters 46 und der Gatter 47a und 476 die Operation G-go des Wertes d/R sin ßo modifiziert wird.

Der Schalter /3 gestattet die Löschung der Korrektur zur Prüfung des ILS.

Es ist zu erwähnen, daß die Einrichtung zur Behandlung der Neigungsinformationen nicht die Korrekturvorrichtung VOR umfaßt, wie es in Fig.2 dargestellt ist

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fi g. 2, 5, 6 und 7 die Art der Datenübertragung beschrieben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet somit gleichzeitig:

— Im Eiereich von 3000-3400Hz eine Übertragung der sich auf die Neigung und die Peilung beziehenden Daten, sowie des Zeit- und Synchronisationssignals.

— Im Bandberekii von 300-2000Hz eine telefomische Übertragung.

Die zur Verwendung kommenden aktiven Filter 35 und 36 sind Tiefpaß- und Hochpaßfilter. Die Bandgrenz;n von 300 und 3400 Hz werden durch den NF-Kanal c is Senders bestimmt.

Der Modulator 33 ist im einzelnen in Fig. 5 dargestellt und umfaßt einen Zeit- bzw. Taktgeber 50 zur Abgabe eines Signals H, einen Zähler 51, der einen Endimpuls für das das Synchronisationswort bildende Wort abgibt, Umschalter 52a, 52b, 52cund ein Gatter 53, und einen im einzelnen in F i g. 6 dargestellten Oszillator 53. Der Modulator ist über das Gatter 33 mit der Schaltung 34 von F i g. 2 verbunden.

Der Oszillator 54 wird durch die Signale

Md, = H+E

Md₂=McIi +M

moduliert, die in Fig. 7 dargestellt sind, wobei M das von der Schaltung 34 gelieferte und zu übertragende Informationswort ist.

Der in Fig.6 dargestellte astabile Oszillator 54 umfaßt drei Kapazitäten 60, 61 und 62 der Größen G, Ci und C₂. Seine Frequenz wird bestimmt durch die veränderliche Kapazität

C= C₀ + C₁ · Md,+ C₂- Md₂

Die ausgesandte Frequenz hat demzufolge die Form

(=h-A(- Md,-Of- Md₂,

wobei kerne Funktion von Cound üfoist.

Die charakteristischen Daten dieser Übertragung sind folgende:

— Geschwindigkeit: 400 Baud für ein Band von 3000-3400Hz.

— Zulässige Dynamik des Signals am Filtereingang: 500.

— Leistung als Funktion des Verhältnisses Signal-Geräusch:

Keine Abweichung für S/b > 5 in dem Band von 3000-3400Hz.

Der UKW-Empfänger 70 des Flugzeuges liefert im Punkt A (Fig.4) am Ausgang des Verstärkers 71 eine zusammengesetzte Information, aus der mit Hilfe von zwei Filtern 72 und 73 ausgefiltert werden:

— Der Ton am Ausgang des Vokalfilters 73,

— die Digitalinformation am Ausgang des »Informations«-FiIters 7Z

Das Vokalfilter 73 hat eine Bandbreite von 300 — 2000 Hz, während das »Informationsw-Filter 72 eine Bandbreite von 3000-3400 Hz aufweist.

Das Signal wird anschließend in die in Fig.8A dargestellte Form gebracht und an den Demodulator 74 angelegt

Dieser Demodulator enthält, wie es in Fig.9 dargestellt ist einen Diskriminator 80, dessen wesentliche Eigenschaft darin besteht eine Gleichspannung zu liefern, die proportional der Halbperiode des ankommenden Signals mit einer vernachlässigbaren Zeitkonstanten ist

Der Diskriminatoi 80 wird durch einen Integrator gebildet, welcher eine Sägezahnspannung bildet, deren der Halbperiode proportionale Maximalamplitude während der Zeit τι aufgebaut wird, um während der Zeit τ₂ < T\ von einem Probennehmer verbraucht zu werden (siehe das Zeitdiagramm in den F i g. 8A bis C).

Nach Ablauf der Zeit τι wird die Sägezahnspannung mit Hilfe des negativen Wechsels des NF-Kanals auf 0 zurückgestellt.

ίο Die Impulse der Größe τ\ und τ₂ werden von der negativen Flanke der in die MF-Form gebrachten Trägerfrequenz erzeugt.

Die vom Probennehmer gelieferte Spannung (F i g. 8B) ist der Periode proportional. Nach Vergleich i> mit ihrem Spitzenwert wird die Gleichstromkomponente V= kA A(FJg. 8C) herausgenommen. Der Pegel des auf diese Weise erhaltenen Signals ist praktisch unabhängig von der Frequenzstabilität des Sendeoszillators 54.

-'(> Drei Verstärker 81, 82 und 83, die jeweils die Schwellwerte Si, Sj und Sj definieren, liefern jeweils die Informationen Md2, Md 1 und die Synchro-Information (Empfängerteil gemäß Fig. 7). Um die Information endgültig wieder herzustellen, muß diese Anordnung durch das in F i g. 9 wiedergegebene Empfänger-Logik-System vervollständigt werden.

Das von dem Verstärker 81 gelieferte Signal Mt/1 wird in dem Inverter 84 umgesteuert und an den Zeiteingang des Flip-Flop 85 angelegt, und das von dem ίο Verstärker 82 gelieferte Signal Md 2 wird an den »voreingestellten« Eingang des Flip-Flops 85 angelegt. Das resultierende Ausgangssignal Q(F i g. 7) wird in das Schieberegister 86 eingegeben und in das Speicherregister 87 übertragen, das außerdem das Synchronisiersi-)5 gnal empfängt. Die Signale Ra und Ra (siehe F i g. 7) repräsentieren jeweils die Zustände der beiden ersten Stufen des Schieberegisters 86.

Diese Information wird in Graden, Zehntel- und Hundertstel-Graden, mittels eines Anzeigegerätes 90, das elektrische Leuchtdioden enthält, angezeigt.

Ein Umsetzer 91 transformiert dann die Digitalinformation in eine Anaioginiormaiion. Die Analogsignale 5 und Gsind variable Gleichspannungen von 0 bis 10 V.

Siegehen:
4> — an den Analog-Rekorder92und

— an die Rekopier-Servomechanismen 93 und 94 des Signalfeuers 95.

Der im vorliegenden Fall verwendete Analog-Rekorder gibt eine graphische Darstellung. Sein Bandpaß so beträgt wenige Hz. Die Richtservomotoren 93 und 94 dienen dazu, die Achse des Signalfeuers 95 derart gegenüber den Bezugsachsen des Flugzeuges auszurichten, daß sie:

einen Winkel (C+GO) mit der Horizontalprojektion der Längsbezugsachse des Flugzeuges und

einen Winkel (S-SO) mit der Längsbezugsachse des Flugzeuges einschließt

Die Winkel (G+GO) und (S-SO) werden von zwei algebraischen Addierwerken 96 und 97 geliefert, die μ einerseits die vom Flugzeug, nämlich

Kurs = GO
Neigung = SO,

und andererseits die von dem Digital-Analog-Umsetzer 91 kommenden Daten Sund G empfangen.

Sie gehen an den Eingang der Richtsysteme, die Verstärker 98 und 99 umfassen, welche die beiden Servomotoren zum Ausrichten des Signalfeuers steuern.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Oberprüfen von Funk-Navigationshilfen in der Luftfahrt, mit einem änfrairot-Ortungsgerät, zu dem ein auf einem Boden-Drehturm montierter IR-Abtastkopf gehört, einer Einrichtung zur Verarbeitung der vom IR-Abtastkopf gelieferten Daten, je einem am Boden und in einem Testflugzeug angeordneten UKW-Sender-Empfänger-Gerät, einer Einrichtung zur Verarbeitung der an Bord des Testflugzeuges empfangenen Daten, und mit einem am Flugzeug angebrachten beweglichen Signalfeuer, wobei der IR-Abtastkopf am Boden-Drehturm mittels zweier Einrichtungen befestigt ist, π die beide einen mit einem Tachogenerator ausgerüsteten Motor und einen Winkelcodierer aufweisen und die auf der Neigungsachse bzw. aiuf der Peilachse angeordnet sind, wobei die Motoren mit Spannungen gespeist werden, die für die nach der > <> Verarbeitung durch den IR-Abtastkopf vorliegenden Zielwinkelfehler charakteristisch sind, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Signalfeuer (95) an Bord des Flugzeuges durch Richtservomotoren (93, 94) steuerbar ist, die von >-> Siignalen gespeist werden, die für die Stellung des am Eloden-Drehturm (1) angebrachten Winkelcodierer (5, 5') gegenüber einem Kreisel-Bezugssystem im Flugzeug charakteristisch sind, wobei das Kreisel-Elezugssystem im Flugzeug mit einem Bezugssystem in am Boden übereinstimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Lmpfänger (70) des Testflugzeuges eingegebenen Daten digitale Form haben. r,

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Winkelwerte (G, S) innerhalb des NF-Spektrums zusammen mit dem Ton in einem einzigen UKW-Kanal überlragen v/erden, und zwar durch eine Drei-Pegel-Modulation eines einzigen Signals, das sich aus integrierten Synchronisations- und Zeitsignalen (//, E) zusammensetzt.

4. Vorrichtung nach Anspruch I, gekennzeichnet durch ein einen Teil des Abtastkopfes (2) bildendes r> Visier (12), sowie durch Handeinstellmillel (81, 8) zur Korrektur der Ortung, die der automalischen Ortung überlagert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zum Eingeben der äugen- >o blicklichen Winkelgeschwindigkeiten der Quelle in einen Gedächtnisspeicher (1.3, P2) und zur Wiederherstellung der Winkelgeschwindigkeiten zur Steuerung der Motoren (3, 3') zum Bewegen des Abtaslkopfes. y-,

6. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß der tachometrische Generator (4) der Peilachse eine VOR-Korrektur-Analogrechencinrichtung (40 - 46; 47a, 47/^ versorgt.