DE2728769C2

DE2728769C2 - Radioelektrisches System zur Lokalisierung eines bestimmten Gegenstandes

Info

Publication number: DE2728769C2
Application number: DE2728769A
Authority: DE
Inventors: Raymond Viroflay Strauch; Jean Pierre Velizy Tomasi
Original assignee: Telecommunications Radioelectriques et Telephoniques SA TRT
Current assignee: Thomson TRT Defense
Priority date: 1976-07-01
Filing date: 1977-06-25
Publication date: 1986-12-11
Also published as: JPS5938554B2; JPS5328395A; DE2728769A1; US4151525A; GB1555060A; FR2343258A1; FR2343258B1

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein radioelektrirdies System zur Lokalisierung eines bestimmten Gegenstandes nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein derartiges Lokalisierungssystem ist bekannt aus "Radio and Electronic Engineers", 28. September 1964, S. 161 —172. Darin empfängt das zu lokalisierende Ziel von einem Sender ein linear frequenzmoduliertes Signal und reflektiert direkt ein Echo in Richtung zweier Empfangsantennen, die gegenüber ihrem Abstand von dem Ziel verhältnismäßig nahe beieinander liegen. Die beiden Schwebungssignale zwischen den Signalen der Empfangsantennen und dem Signal des Senders bilden je ein Maß des Abstandes der beiden Empfangsantennen von dem Ziel, während bei der Bildung des Produktes dieser beiden Schwebungssignale eine die Richtung des Zieles bestimmende Winkelgröße erhalten wird.

Ein derartiges Lokalisierungssystem kann in der Luftfahrt Anwendung finden. Ein Problem auf diesem Gebiet ist z. B. die Lokalisierung eines Luftfahrzeuges in einem festen mit dem Erdboden gekoppelten Markierkreis. Ein anderes Problem, das sich beim Formattonsfliegen mehrerer Luftfahrzeuge ergibt, ist, in bezug auf jedes Luftfahrzeug in seinem eigenen Markierkreis ein ihm vorangehendes bestimmtes Luftfahrzeug zu lokalisieren. Schließlich kann es für ein Luftfahrzeug erforderlich sein, seine Lage in bezug auf eine feste Stelle auf dem Erdboden zu bestimmen.

Die genannte Druckschrift beschreibt die Schwierigkeiten, die sich bei der Lokalisierung der Richtung eines besonderen Zieles unter anderen Zielen ergeben. Es stellt sich heraus, daß eine derartige Lösung sich aus Sicherheitsgründen schwer bei den genannten Problemen und insbesondere bei dem Problem in bezug auf das Formationsfliegen mehrerer Luftfahrzeuge anwenden läßt, weil ein auf einem Luftfahrzeug angeordnetes Abfragesystem Echosignale von allen anderen Luftfahrzeugen und auch vom Erdboden empfangen kann, und es ist mit der bekannten Technik besonders schwierig, daraus die Lage eines bestimmten Luftfahrzeuges abzuleiten.

Aus der DE-OS 22 35 209 ist ein Trilaterations-Radarortungssystem für die genaue Standortbestimmung von beweglichen Sender-Empfängern bekannt, bei dem die Messungen durch Feststellen der Längen der drei Seiten eines Dreiecks vorgenommen werden. Auch dort sind an der messenden Stelle mindestens zwei Empfangsantennen vorgesehen, jedoch werden von der messenden Stelle impulscodemodulierte Radarsignale ausgesendet, die von dem zu messenden Gegenstand entschlüsselt werden müssen. Die Entfernung des Gegenstandes wird dabei durch eine reine Laufzeitmessung ermittelt Dabei ist also ein Abfragevorgang erforderlich, bei dem nacheinander verschiedene Codes ausgesendet werden, bis der Code gefunden wird, bei dem der Gegenstand antwortet Ein derartiges System ist beispielsweise für den Formationsflug von Luftfahrzeugen nicht geeignet.

Aus der US-PS 37 39 378 ist ein Rpdarfolgesystem zum Verfolgen eines Gegenstandes bekannt, das ebenfalls mit Impulsradar arbeitet. Dabei wird die Empfangsantennenanordnung der messenden bzw. verfolgenden Stelle auf den zu verfolgenden Gegenstand ausgerichtet, wobei die Amplituden der empfangenen Signale zur Bildung von Richtungsinformation benutzt wird. Die Ungenauigkeit dieses Prinzips macht dieses bekannte System insbesondere ungeeignet für das Formationsfliegen. Außerdem ist die Identifizierung eines Transponders aus mehreren nicht angegeben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein zuverlässig und genau arbeitendes Lokalisierungssystem der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem Richtung und Entfernung eines zu lokalisierenden Gegenstandes und schnell genau ermittelt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Nach der Erfindung wird einerseits an Bord des (der) zu lokalisierenden Zieles (Ziele) ein Antwortsender angeordnet, der das empfangene linear frequenzmodulierte Signal wieder aussendet, wobei es von einer oder mehreren Eigenschaften beeinflußt wird, die jedem Ziel eigen sind und von der Abfragevorrichtung erkannt werden können; andererseits werden die in der Abfragevorrichtung gebildeten Schwebungssignale in einer Regelschleife benutzt, mit deren Hilfe die Änderungsgeschwindigkeit der Frequenz des linear frequenzmodulierten Signals des Senders geändert wird. Durch die erste Maßnahme kann ein bestimmtes Ziel in der Abfragevorrichtung ausgewählt werden, solange die Regelschleife nicht stabilisiert ist. Wenn diese Schleife mit dem ausgewählten Ziel stabilisiert ist, spielt sie die Rolle eines Filters, das die Echosignale unterdrückt, die von Zielen stammen, die außerhalb eines kleinen Abstandsbereiches rings um das ausgewählte Ziel liegen.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 und 2 Diagramme, die die Messungen darstellen, die durchgeführt werden müssen, um einen Gegenstand in einer Ebene bzw. im Raum zu lokalisieren;

Fig. 3 ein Schaltbild der Abfragevorrichtung des Systems nach der Erfindung zur Anwendung bei der Lokalisierung eines Gegenstandes in einer Ebene;

Fig. 4 Diagramme verschiedener im Schaltbild nach Fig. 5 vorhandener Signale;

Fig. 5 ein Schaltbild der Abfragevorrichtung des Systems nach der Erfindung zur Anwendung bei der Lokalisierung eines Gegenstandes im Raum;

Fig. ö schematisch zwei Hubschrauber, die in Formation fliegen sollen und die mit der Abfragevorrichtung und iem Antwortsender des Systems nach der Erfindung versehen sind;

Fig. 7 das Schaltbild einer Abfragevorrichtung, mit der insbesondere das an Hand der Fig. 6 illustrierte Problem gelöst wird;
Fig. 8 das Schaltbild des mit der Abfragevorrichtung

nach Fig. 6 zusammenarbeitenden Aniwortsenders;

Fig. 9 das Schaltbild einer Abwandlung des Antwortsenders nach Fig. 8 mit nur einer einzigen Antenne;

Fig. 10 Diagramme im Antwortsender nach Fig. 9 vorhandener Signale, und

Fig. 11 eine Abwandlung der Abfragevorrichtung nach Fig. 7 mit einer geringeren Anzahl von Antennen.

Das System nach der Erfindung hat den Zweck, einen bestimmten Gegenstand in einem Markierkreis zu lokalisieren. In Fig. 1 bleibt der durch den Punkt M dargestellte Gegenstand annahmeweise in einer Ebene und der Markierkreis wird durch die Koordinaten OY, OZ gebildet. Die Lage von M kann durch den Winkel α zwischen der Richtung OM und der Achse OZ und durch den Abstand UR bestimmt werden, in Fig. 2 be- is findet sich der Punkt M im Raum und der Markierkreis wird durch die Koordinaten OX, OY, OZ gebildet. Die Lage des Punktes M kann durch den auf die oben beschriebene Weise definierten Winkel α, durch den Winkel φ zwischen der Richtung OM' und der Achse OX und durch den Abstand OM bestimmt werden, wobei M' die Projektion des Punktes Min der Ebene OX Yist

Das System nach der Erfindung bezweckt insbesondere, die Richtung OM kennzeichnende Winkeldaten z. B. den Winkel α im Falle der Fig. 1 und die Winkel α und φ im Falle der Fig. 2, zu liefern. Wie jedoch hervorgehoben wird, liefert es außerdem, praktisch ohne zusätzliche Kosten, die Daten über den Abstand OM.

Fig. 3 zeigt das Schaltbild der Abfragevorrichtung des Systems nach der Erfindung, die mit dem Markierkreis gekoppelt ist. Dieses Schaltbild wird im Fall der Fig. 1 verwendet, wo der Gegenstand in einer Ebene bleibt.

Die Abfragevorrichtung enthält (Fig. 3) einen Sender 1, der mit dem Markierkreis O YZ gekoppelt ist und 35 von einem Modulator 2 gesteuert wird, der ein sägezahnförmiges Signal erzeugt, um einer Sendeantenne 3 ein linear in der Frequenz moduliertes Signal zu liefern. Die Antenne 3 befindet sich (siehe Fig. 1) z. B. im Ursprung O und strahlt zu dem Gegenstand M hin aus. 40 Letzterer ist mit einem Antwortsender versehen, der nachstehend beschrieben werden wird und der eine Welle wiederaussendet, die der ausgesendeten (d. h. linear in der Frequenz modulierten und die gleiche Modulationsneigung aufweisenden) Welle entspricht, aber 45 außerdem eine Frequenz aufweist, die in einer gewissen Richtung mit einer gewissen den Antwortsender kennzeichnenden Verschiebungsfrequenz in der Frequenz verschoben ist. Diese von dem Antwortsender stammende Welle wird von zwei Empfangsantennen 4 und 5 50 empfangen, die nach Flg. 1 auf der Bezugsachse OYan AR = 2 a sin α

zwei Punkten A und B, die zum Punkt O symmetrisch sind, angeordnet sind. Das aus den beiden Empfangsantennen 4 und 5 bestehende Gebilde wird nachstehend häufig als die Meßbasis des Systems bezeichnet.

Nach dem Schaltbild der Hg. 3 erzeugen Mischschaltungen 6 und 7 Schwebungssignale zwischen einem Bruchteil des mit Hilfe der Koppelvorrichtung 8 entnommenen Signals des Senders 1 und den von den Antennen 4 und 5 empfangenen Signalen. Diese Schwebungssignale mit einer Frequenz {a und /β werden in den Verstärkern 9 und 10 verstärkt Bei der Ausfuhrungsform nach Fig. 3 sind Schaltmittel, die in Form von Zweiiagenschaltern 11, 12, 13 dargestellt sind, in die Anwendungsstrecke der Schwebungssignale Λ und /s aufgenommen. Diese Schalter werden von der Steuerschaltung 14 betätigt, die während zwei aufeinanderfolgender Perioden des Sägezahnsignals des Modulators 2 abwechselnd die Schalter in die Lage a und in die Lage b versetzt. Der Schalter 11 schickt abwechselnd die Schwebungssignale /^ und fa zu den Frequenzdiskrimi nator 15. Zwischen dem Schalter 11 und dem Frequenz diskriminator 15 sind nacheinander angeordnet: eine Mischschaltung 36, die die Schwebungsfrequenzen (a und /& die durch den Schalter 11 zeitlich verteilt sind, mit einer festen vom Oszillator 37 gelieferten Frequenz verschiebt und ein Bandpaßfilter 39, das auf die mittlere Frequenz Z₀ des Frequenzdiskriminators 15 zentriert ist Die Frequenz des Oszillators 37 ist gleich der Verschiebungsfrequenz, die den Antwortsender kennzeichnet, und die Verschiebung der Schwebungsfrequenzen U und /ß erfolgt in einer Richtung, die der Richtung der Frequenzverschiebung in dem Antwortsender entgegengesetzt ist. Das Ausgangssignal des Frequenzdisknminators 15 dieses Antwortsenders wird abwechselnd mit Hilfe des Schalters 12 zu den Integrationsschaltun gen Ia und Ib geschickt. Schließlich werden die Aus gangssignale der Integrationsschaltungen Ia und /« abwechselnd mit Hilfe des Schalters 13 zu dem Modulator 2 zur Steuerung der Neigung des sägezahnförmigen Modulationssignals geschickt.

Das Ausgangssignal des Modulators 2 wird der gemeinsamen Klemme des Schalters 17 zugeführt, der, wie die vorhergehenden Schalter, abwechselnd vom Steuer signal 14 auf die Lagen a und b eingestellt wird. Während jeder der Perioden des Modulationssignals, in de nen sich der Schalter 17 in der Lage a (bzw. b) befindet, liefert die Zeitmeßschaltung P_A (bzw. /V eine Messung der Dauer T_A (bzw. Tb) der Neigung des Modulationssi gnals (Dauer eines Sägezahns). Es wird z. B. angenom men, daß die Schaltungen P_A, Pb die gemessenen Dauern Ta und Tb in Gleichstromsignale Sa und Su umwandeln. Die Schaltung 18 erzeugt die Differenz zwischen diesen Gleichstromsignalen S_A und Sb und dieses Differenzsi gnal entspricht der gewünschten Information, weil, wie nachstehend noch gezeigt werden wird, es eine genau bestimmte Funktion des Winkels α der Fig. 1 ist. Außerdem erzeugt die Schaltung 19 die Summe der Signale S_A und Sb und dieses Summensignal stellt den Abstand Ό~Μ dar.

Das eben beschriebene Lokalisierungssystem gründet sich, was die Bestimmung des in Fig. ί präzisierten Winkels et anbelangt, auf die Tatsache, daß, wenn der Abstand OM gegenüber dem Abstand 2 a zwischen zwei Antennen 4 und 5 groß ist, der Unterschied AR zwischen den Abständen MA und MB mit einer genauen Annäherung des Winkels α durch den Ausdruck:

(1)

gekoppelt ist

Aus Fig. 1 geht deutlich hervor, daß AR als der Unterschied zwischen den von der Welle von der Sendeantenne 3 zu den Empfangsantennen 4 und 5 über den zu lokalisierenden Gegenstand M durchlaufenden Strekken erhalten werden kann. Bei dem System nach der Erfindung wird jede dieser Strecken durch ein bei den Funkhöhenmessern mit linearer Frequenzmodulation und mit geregelter Neigung übliches Verfahren gemessen. Das Prinzip eines derartigen Funkhöhenmessers ist z. B. in der von der Anmelderin am 12. März 1976 eingereichten französischen Patentanmeldung FR-PS 23 44 031 (siehe Fig. 1 und 2) beschrieben. Hier wird nur erwähnt daß in diesem Funkhöhenmesser ein Schwebungssignal zwischen einerseits einem linear in der Frequenz modulierten Signa! mit einer festen Frequenzab-

weichung AF, das einer zum Erdboden hin ausstrahlenden Sendeantenne zugeführt wird, und andererseits dem vom Erdboden reflektierten und von einer Empfangsantenne aufgefangenen Signal erzeugt wird. Diese Schwebungsfrequenz 4 ist mit AF, mit der Dauer Tder Modulationsneigung und mit der Laufzeit τ der Welle zwischen den Sende- und Empfangsantennen über den Erdboden durch den Ausdruck:

4 = Μ-ψ

gekoppelt.

Dieses Schwebungssignal wird in einer Regelschleife dazu verwendet, die Modulationsneigung derart zu verändern, daß die Schwebungsfrequenz gleich einer SoH-frequenz /ö gehalten wird, die von einem Frequenzdiskriminator geliefert wird, der in die Regelschleife aufgenommen ist. Wenn die Regelschleife stabilisiert ist, ist die Dauer T der Modulationsneigung der Laufzeit τ proportional gemäß dem Ausdruck:

tung Ia enthält, dazu benutzt, die Neigung des Modulaticnssignals des Modulators 2 zu steuern. Während der Perioden ta, in denen sich die Schalter in der Lage b befinden, wird das Schwebungssignal /& das von dem Signal der Antenne 5 abgeleitet und in der Frequenz verschoben ist, zur Steuerung der Neigung des Modulationssignals des Modulators 2 benutzt, wobei die Regelschleife denselben Frequenzdiskriminator 15, aber eine Integrationsschaltung Ib anderer Art enthält. Während

ίο der Perioden t_A oder f_a in denen sich die Schalter in der Lage a oder b befinden, wird die Neigung des Modulationssignals derart eingestellt, daß die Schwebungsfrequenz U oder fa gleich der mittleren Frequenz /"o des Diskriminator 15 ist. Durch Anwendung der obengenannten Formel (2) ergibt sich, daß die Modulationsdauern Ta und Tb während der Perioden Ia und te mit der Laufzeit x_A der Welle zwischen der Antenne 3 und der Antenne 4 über den Gegenstand M bzw. mit der Laufzeit Zb der Welle zwischen der Antenne 3 und der Antenne 5 über den Gegenstand Mdurch die Ausdrücke:

(2)

25

In der Abfragevorrichtung nach Fig. 3 wird eine Regelschleife dieser Art verwendet, die abwechselnd von Signalen gesteuert wird, die von den Schwebungssignalen Fa und /j» abgeleitet sind, und zwar über eine Frequenzverschiebung, die mit Hilfe der Mischschaltung 36, des Oszillators 37 und des Bandpaßfilters 39 stattfindet. Aus Obenstehendem geht hervor, daß die Frequenzverschiebung, die in der Abfragevorrichtung stattfindet, den Effekt der im Antwortsender stattfindenden Frequenzverschiebung ausgleicht, so daß die Schleife zur Regelung der Neigung des Modulationssignals so wirkt, als ob gar keine Frequenzverschiebung stattgefunden hätte. Es ist jedoch ebenfalls klar, daß gleiche und entgegengesetzt gerichtete Frequenzverschiebungen, die in einem Antwortsender und in der Abfragevorrichtung stattfinden, es ermöglichen, in der letzteren Vorrichtung einen bestimmten Antwortsender auszuwählen und Streuechosignale zu unterdrücken, die z. B. vom Erdboden herrühren.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Abfragevorrichtung nach Fig. 3 ist im Diagramm 4a der Fig. 4 das sägezahnförmige Modulationssignal dargestellt, das vom Modulator 2 geliefert wird. Dieses Signal weist eine konstante Amplitude AS auf, die der konstanten Frequenzabweichung AF des Senders / entspricht. Unter "Periode dieses Signals" ist das Zeitintervall zu verstehen, das zwischen zwei aufeinanderfolgenden schroffen Flanken vergeht. Während jeder Periode weist das Modulationssignal einen treppenförmigen Verlauf während einer konstanten Dauer und dann einen linear zunehmenden Wert während einer veränderlichen Dauer (als Dauer der Modulationsneigung bezeichnet) auf, die nachstehend näher präzisiert werden wird.

Das Diagramm 46 zeigt das Steuersignal der Schalter 11,12,13,17, dessen Wert sich bei jeder schroffen Flanke des Modulationssignals 4a ändert und das diese Schalter abwechselnd während der Perioden Ia und fs auf die Lagen a und b einstellt

Während der Perioden t_A, in denen sich die Schalter in der Lage a befinden, wird das Schwebungssignal f_A, das von dem Signal der Antenne 4 abgeleitet und in der Frequenz verschoben ist, in der Regelschleife, die den Frequenzdiskriminator 15 und die Integrationsschal- _ AF

^Tλ = -7— ^ta

_T _

¹B

7
h

AF

Jn

gekoppelt sind.

Indem die Laufzeiten τ.« und Ts als Funktion der entsprechenden Strecken der Fig. 1 und der Fortpflanzungsgeschwindigkeit C ausgedrückt werden, werden die Formeln (3):

-TTT (OM +

(OM + MA )

Während der Perioden Ia und te, in denen die Modulationsdauern Ta und Tb sind, schickt der Schalter 17 abwechselnd das Modulationssignal zu den Zeitmeßschaltungen Pa und Pb, so daß diese Schaltungen Signale der in den Diagrammen 4c und 4d dargestellten Form empfangen. Die Schaltungen Pa und Pb liefern Gleichstromsignale Sa und Sr die den Modulationsdauern T_A und Tb proportional sind, und die Differenzschaltung 18 liefert ein Signal 5a—5a das zu Ta — T_B proportional ist;

Wenn nun gesetzt wird, daß AR = MA — MB ist, wird von den Beziehungen (4) abgeleitet:

Unter Berücksichtigung der Formel (1) kann geschrieben werden:

^ ^ 2a- AF . Ta-Tb = —?-~— sin α
A)C

So wird gezeigt, daß am Ausgang der Differenzschaltung 18 ein Signal erhalten wird, das zu sin rx proportional ist und dem Winkel α entspricht, der die Richtung des Gegenstandes Mcharakterisiert.

Weiter ist, weil der Abstand OM groß gegenüber den beiden an A und B angeordneten Empfangsantennen 4

und 5 ist:

und von den Formeln (4) wird abgeleitet:

AL· foC

■~Ö~M

(6)

10

So wird gezeigt, daß am Ausgang der Summenerzeugerschaltung 19 ein Signal erhalten wird, das dem Abstand DA? zwischen dem Punkt O und dem Gegenstand M proportional ist.

Es sei bemerkt, daß in der Praxis die Anwendung eines Summenerzeugers 19 zum Erhalten des Abstandes zwischen dem Gegenstand und der Basis A B vermieden werden kann. Tatsächlich ist, weil die Länge dieser Basis klein gegenüber dem Abstand ÜÄ?ist:

20 MA =

Aus den Formeln (4) geht hervor, daß die Messung einer der Dauern Ta oder Tb durch die Schaltungen Pa oder Pg praktisch den Abstand OMergibt.

Eine Abwandlung des Schaltbildes nach Fig. 3 besteht darin, daß statt zweier Mischschaltungen 6 und 7 nur eine einzige Mischschaltung verwendet wird, die einerseits abwechselnd die Signale der Empfangsantennen 4 und 5 über einen geeigneten Schalter, der von dem Steuersignal der Schaltung 14 betätigt wird, und andererseits das Signal des Senders 1 empfängt. Der Frequenzdiskriminator 15 empfängt dann, wie oben, die Schwebungssignale /Ά und /g, die in Frequenz dekodiert und über die Perioden tA und te verteilt sind.

Eine andere Abwandlung gleicher Art besteht darin, daß statt der beiden Zeitmeßschaltungen P_A und Pb nur eine einzige Zeitmeßschaltung verwendet wird, der das Modulationssignal zugeführt wird. Diese Meßschaltung liefert diskrete Signale S_A und Sa die zeitlich verteilt und den Dauern Ta und Tb proportional sind; mit Hilfe eines Schalters werden diese Signale über zwei Leitungen verteilt, die mit einer Differenzschaltung über geeignete Verzögerungsschaltungen verbunden sind, wobei die Differenzschaltung, wie oben, die gewünschten Winkeldaten liefert.

Alle Schalter, die in Form von Kontakten dargestellt sind, können selbstverständlich mit Halbleiterbauelementen wie Dioden, aufgebaut werden.

Das System nach der Erfindung kann leicht zur Anwendung im Falle der Fig. 2 erweitert werden, in der der zu lokalisierende Gegenstand M im Raum befindlich ist, wobei sich die durchzuführenden Messungen dann auf die Winkel α und φ beziehen, die oben präzisiert sind. Dann kann eine mit dem Markierkreis gekoppelte Meßbasis mit Hilfe dreier Empfangsantennen gebildet werden, die z. B. auf folgende Weise angeordnet werden: zwei Antennen 4 und 5 sind auf den Achsen O Vund OX in dem Abstand a von dem Ursprung O angeordnet wo sich ebenfalls eine Empfangsantenne 20 befindet Die Sendeantenne 3 liegt in der Ebene XOYan einem Punkt B, der den Empfangsantennen verhältnismäßig nahe liegt Da der Abstand zwischen dem Gegenstand Mund der Meßbasis groß gegenüber dem Abstand a ist, kann nachgewiesen werden, daß die Unterschiede ΔΛι = A~M — ~ÖM und AR₂ = BM — OM Funktionen von a und der Winkel α und φ sind. Das System nach der Erfindung basiert auf diesen Fällen auf einer Messung der Unterschiede AR\ und ΔΛ₂, aus denen die Winkel α und φ ermittelt werden können.

Das Schaltbild nach Fig. 5 zeigt die Abfragevorrichtung des Systems nach der Erfindung, mit deren Hilfe die Abstandsunterschiede ARt und AR2 gemessen werden können. Sie enthält außer den Schaltungen zur Verarbeitung der Signale der Empfangsantennen 4 und 5, die mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 3 versehen sind, die Mischschaltung 21, die ein Schwebungssignal mit der Frequenz fc zwischen dem Signal der Empfangsantenne 20 und dem Signal des Senders 1 liefert; dieses Signal mit der Frequenz f_c wird im Verstärker 22 verstärkt. Außerdem ist eine Integrationsschaltung /<■ vorgesehen, die die gleiche Funktion wie die Integrationsschaltungen Ia und /serfüllt. Die Schalter 11,12,13 und 17 sind nun Dreilagenschalter, die unter der Steuerung der Schaltung 14 nacheinander in die Lagen a, b, c während der aufeinanderfolgenden Perioden u, tu, t_t des Modulationssignals des Modulators 2 versetzt werden. Der Schalter 17 mit drei Lagen a, b, c schickt nacheinander während der Perioden tA, ie und fcdas Modulationssignal zu den Zeitmeßschaltungen Pa, Pb und Pc. Die Schaltung 23 erzeugt die Differenz zwischen dem Ausgangssignal Sa der Schaltung Pa und dem Ausgangssignal Seder Schaltung Pcund die Schaltung Pb und dem Signal Sc- An den Ausgängen der Differenzschaitungen 23 und 24 werden Signale erhalten, die den geprüften Größen ΔΑι und AR2 proportional sind, die oben präzisiert sind, während das Signal Sc eine Messung des Abstandes OMergibt.

Diese Ergebnisse lassen sich durch die Tatsache erklären, daß während der Perioden U, fs, kdie Neigung des Modulationssignals derart geregelt wird, daß /"a = k, h = /"0 bzw. fc = /b ist Im vorliegenden Falle können die Modulationsdauern T_A, Ta, Tc während der Perioden t_A, fs, ic auf analoge Weise wie die Formeln (4) ausgedrückt werden:

T_A = ^- (BM + MA )
JoC

T_B = AL (BM+ MB)
JC

(7)

T_c =

4tt

JoC

+ MO)

Indem die Differenzen Ta-Tc und Tb-Tc erzeugt werden, werden genau die zu AR\ und AR2 proportionalen Größen erhalten, und daraus ergibt sich, daß die Ausgangssignale der Differenzschaltungen 23 und 24 ein Maß für AR\ und AR2 bilden; daraus können dann die Winkel α und φ abgeleitet werden. Weiter bildet, weil BM = MO ist, Tc ein Maß für den Abstand zwischen dem Punkt O und dem Gegenstand M.

Nun wird beispielsweise eine Anwendung des Lokalisierungssystems nach der Erfindung beschrieben und dabei werden mehrere Abwandlungen der Abfragc- und Antwortsendervorrichtungen erörtert Bei dieser Anwendung ergibt sich das Problem der gegenseitigen Lageneinhaltung einer Formation von Hubschraubern. Dieses Problem wird nun an Hand der Fig. 6 erläutert In dieser Figur sind zwei Hubschrauber, und zwar der "Leader" H\ und ein Begleiter Hi, dargestellt, die mit anderen nicht dargestellten Hubschraubern eine Formation bilden. Um in Formation fliegen zu können, ist es erforderlich, daß jeder Hubschrauber H₂ in seinem cige-

non Markierkreis die Lage des Hubschraubers H\, der ihm vorangeht (Richtung und Abstand), die Geschwindigkeit, mit der sich die zwei Hubschrauber einander nähern oder sich voneinander entfernen, und seine eigene Höhe in bezug auf den Erdboden, kennt. Schließlich müssen die Kursdaten des "Leader"-Hubschraubers H\ zu dem begleitenden Hubschrauber H₂ geschickt werden. Das System nach der Erfindung eignet sich besonders gut zur Lösung dieses Problems.

leder Hubschrauber, wie H₂, ist vorher mit einer Abfragevorrichtung versehen, die eine Sendeantenne 3 enthält, die auf der Achse OZ des Hubschraubers angeordnet ist und zu einem Antwortsender 30 aussendet, der an einem Punkt N auf dem Heck des Hubschraubers H\ angeordnet ist. Die Abfragevorrichtung enthält außerdem zwei Empfangsantennen 4 und 5, die auf der zu der Achse OZ symmetrischen Achse O Y und in einem Abstand von etwa 1,50 m voneinander angeordnet sind. Es ist einleuchtend, daß das System nach der Erfindung der in Fig. 3 beschriebenen Art sich dazu eignet, im Hubschrauber H\ den Winkel α, die Richtung des Hubschraubers H\ in bezug auf den Hubschrauber H₂WnU den Abstand ON = / zwischen diesen Hubschraubern zu messen. Außerdem kann jedoch dieses System sehr einfach derart angepaßt werden, daß ebenfalls die Höhe des Hubschraubers H\ und die relative Geschwindigkeit der beiden Hubschrauber gemessen und der Kurs von H] zu H₂ übertragen werden kann. Bei diesem Problem müssen jedoch außerdem Maßnahmen getroffen werden, damit die Messungen, die mit Hilfe der Abfragevorrichtung von H₂ und des Antwortsenders von H\ durchgeführt werden, nicht von Signalen gestört werden, die vom Erdboden reflektiert werden oder von anderen Hubschraubern der Formation stammen.

Fig. 7 zeigt ein Schaltbild einer Abfragevorrichtung. Es enthält außer den Elementen des Systems nach Fig. 3, die mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, Anpassungselemente, die noch näher beschrieben werden.

Das Schaltbild nach Fig. 7 und auch Fig. 6 zeigten die Sendeantenne 31 und die Empfangsantenne 32, die alle zwei zu dem Erdboden hin gerichtet sind, um die Höhe des Hubschraubers zu messen. An die sich von den Antennen 3, 4 und 5 her erstreckenden Leitungen sind Schalter 33, 34, 35 angeschlossen, die zu gleicher Zeit entweder in die Lage ab, in der die Mischschaltungen 6 und 7 die Schwebungssignale /Ά und fs in bezug auf die Empfangsantennen 4 und 5 liefern, oder in die Lage Ra versetzt werden, in der die Mischschaltung 6 kein bedeutendes Schwebungssignal und die Mischschaltung 7 ein Funkhöhenmeßschwebungssignal /« zwischen dem von der Antenne 31 ausgesandten Signal und dem von der Antenne 32 empfangenen Signal liefert

Weiter sind zwischen dem Schalter 11 und dem Frequenzdiskriminator 15 nacheinander angeordnet: die Mischschaltung 36, die die Schwebungsfrequenzen /* und /β, die vom Schalter 11 stammen, mit einer festen vom Oszillator 37 gelieferten Frequenz 8_P' verschiebt, und das Bandpaßfilter 39, das auf die mittlere Frequenz fo des Diskriminator 15 zentriert ist. Schließlich ist der Ausgang des Verstärkers 10 mit dem Eingang des Filters 39 über den Schalter 38 in der Lage Ra verbunden, während die andere Lage ab dieses Schalters nicht benutzt wird.

An die zum Ausgang des Modulators 2 parallele Leitung 45 und den Schalter 17 ist ein Schalter 40 mit zwei Lagen ab und Ra angeschlossen. Je nachdem sich dieser Schalter in der Lage ab oder in der Lage Ra befindet.

schickt er das Modulationssignal entweder zu dem Schalter 17, der die gleiche Funktion wie in Fig. 3 erfüllt, oder zu der Zeitmeßschaltung Pn, die die Anzeige über die Höhe des Hubschraubers liefert.

An den Ausgang des Summenerzeugers 19, der eine Abstandsmessung liefert, ist eine Ableitungsschaltung 41 angeschlossen, die eine Messung der relativen Geschwindigkeit der beiden Hubschrauber liefert.
Schließlich ist zwischen dem Filter 39 und dem Frequenzdiskriminator 15 eine Parallelleitung 46 angeordnet, die mit einem Amplitudenmodulationsdetektor 42 verbunden ist, dem sich ein Frequenzdetektor 43 und ein Dekodierer 44 anschließen. Letzterer liefert, wie nachstehend näher erläutert wird, die Kursdaten des "Leader"-Hubschraubers H\.

Bevor die Wirkungsweise der Abfragevorrichtung nach Fig. 7 erläutert wird, wird präzisiert, daß sie Schalter von zwei Typen in bezug auf ihre Steuerung und ihre Funktion enthält. Die Schalter 11, 12,13, 17 vom sogenannten a/b-Typ sind bereits im Schaltbild nach Fig. 3 verwendet und werden in jeder Periode des Modulationssignals durch das im Diagramm Ab der Fig. 4 gezeigte Steuersignal betätigt. Die Schalter 33, 34, 35, 38 und 40 vom sogenannten ab/Ra-Typ werden von nicht dargestellten Mitteln derart betätigt, daß sie z. B. in jeder Sekunde während etwa 100 msec in die Lage Ra versetzt werden, während sie sich während der verbleibenden Zeit in der Lage ab befinden.
Wenn sich diese Schalter ab/Ra in der Lage ab befinden, wirkt das System mit Hilfe der Signale der Empfangsantennen 4 und 5 auf genau die gleiche Weise wie das System nach Fig. 3, wobei die Differenzschaltung 18 die Daten über die Richtung α, die Summenerzeugungsschaltung 19 die Daten über den Abstand /, der beiden Hubschrauber und die Ableitungsschaltung 41 die Daten über die relative Geschwindigkeit vder beiden Hubschrauber liefert. Das Vorhandensein der Mischschaltung 36 in der Regelschleife des Modulators ist erforderlich, um bei den Schwebungsfrequenzen Ia und /& die von den von den Empfangsantennen 4 und 5 empfangenen Signalen abgeleitet sind, eine Verschiebung δ_ρ' durchzuführen, die einer Frequenzverschiebung δρ, der das im Antwortsender 30 des Hubschraubers H\ empfangene Signal unterworfen wird, gleich und entgegengesetzt gerichtet ist. Jeder Hubschrauber der Formation, wie A/i, kennzeichnet sich durch einen besonderen Wert der Verschiebungsfrequenz δ_ρ seines Antwortsenders, so daß ein begleitender Hubschrauber, wie H₂, den Hubschrauber, dem er folgen muß, identifizieren kann.

Das Filter 39 dient dazu, völlig das dem Frequenzdiskriminator 15 zugeführte Signal und die Streuschwebungssignale, die z. B. von vom Erdboden reflektierten und die Empfangsantennen 4 und 5 erreichenden Wellen stammen können, zu beseitigen. Schließlich detektiert die Schaltung 42 eine Amplitudenmodulation, die im Antwortsender 30 des Hubschraubers A/i im von ihm empfangenen Signal stattgefunden hat. Die Frequenz ω dieser Amplitudenmodulation weist einen verhältnismäßig niedrigen und für jeden Hubschrauber besonderen Wert (von z. B. einigen kHz) auf, was zusammen mit der obengenannten Frequenzverschiebung δ_ρ zu der Identifikation jedes Hubschraubers durch eine Abfragevorrichtung beiträgt. Zugleich werden im Antwortsender von A/i Frequenzverschiebungen ±δω der Frequenz der Amplitudenmodulation durchgeführt, um binäre Elemente zu übertragen, die dazu dienen, auf den Hubschrauber H₂ in kodierter Form den Kurs von H\ zu übertragen. Der Frequenzdetektor 43 liefert binäre EIe-

mente, die den Frequenzverschiebungen ±δω der Amplitudenmodulation entsprechen, und der Dekodierer 44 liefert in analoger Form den Kurs β des Hubschraubers H₁.

Wenn die Schalter ab/Ra sich in der Lage Ra befinden, werden nur die zu dem Erdboden hin gerichteten Antennen 31 und 32 verwendet, wobei die Mischschaltung 7 das Funkhöhenmeßschwebungssignal f» liefert, das, wie in einem üblichen Funkhöhenmesser, zur Steuerung der Neigung des Signals des Modulators 2 dient Die Dauer dieser Neigung wird in der Zeitmeßschaltung Ph gemessen, die so die Anzeige über die Höhe des Hubschraubers H₂ liefert

Fig. 8 zeigt das Schaltbild eines Antwortsenders, wie des Antwortsenders 30 nach Rg. 6, der auf dem Hubschrauber H\ angeordnet ist Er enthält zwei Antennen, die im Seitenruder in einem Abstand von 1 m übereinander angeordnet sind. Der Empfangsantenne 50 und der Sendeantenne 51 folgt ein Verstärker 52 bzw. geht ein Verstärker 53 voran. Um die obengenannten Funktionen sicherzustellen, ist der Ausgang des Verstärkers 52 mit einem Modulator BLU54 verbunden, der weiter von einem Oszillator 55 die Verschiebungsfrequenz δ_ρ empfängt deren Wert für den Hubschrauber kennzeichnend ist Dann wird der Ausgang des Modulators BLLJ54 mit dem Eingang eines Amplitudenmodulators 56 verbunden, in dem das Eingangssignal mit der Ausgangsfrequenz des Oszillators 57 in der Amplitude moduliert wird. Diese Ausgangsfrequenz mit dem Nennwert ω, die für den Hubschrauber kennzeichnend ist, wird über ±δω vom Modulator 58 entsprechend dem Wert der binären Elemente des vom Kodierer 59 gelieferten digitalen Signals verschoben, wobei dieses digitale Signa! den Kursdaten entspricht, die auf die Abfragevorrichtung übertragen werden müssen.

In dem eben beschriebenen System zur gegenseitigen Lageneinhaltung von Hubschraubern sind drei Antennen für die Abfragevorrichtung und zwei Antennen für den Antwortsender vorhanden. Eine Abwandlung, die nun beschrieben werden wird, gestattet die Herabsetzung der Anzahl dieser Antennen.

Ein dieser Abwandlung entsprechendes Schaltbild eines Antwortsenders ist in Fig. 9 dargestellt. Dieses Schaltbild enthält eine gewisse Anzahl von Elementen des Antwortsenders nach Fig. 8, die die gleichen Funktionen erfüllen und mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Der Antwortsender nach Fig. 9 enthält eine einzige Antenne 60, die abwechselnd die Funktion einer Sendeantenne und einer Empfangsantenne erfüllt, wie nachstehend erläutert werden wird. Diese Antenne 60 mit mit dem Knotenpunkt eines Schalters 61 verbunden, der eine oder die andere seiner beiden Lagen Em und Re entsprechend dem Wert eines von der Steuerschaltung 62 gelieferten Steuersignals einnimmt, wobei dieses Steuersignal eine feste von einem Quarzoszillator 63 abgeleitete Frequenz δ_ρ aufweist. Wenn der Schalter 61 sich in der Lage Re befindet, ist die Antenne 60 mit dem Verstärker 52 verbunden, der seinerseits mit der Verzögerungsleitung 64 verbunden ist. Das Ende dieser Leitung 64 ist mit dem Amplitudenmodulator 56 verbunden, der, wie in Fig. 8, einerseits mit den Elementen 57, 58, 59 und andererseits mit dem Verstärker 53 verbunden ist. Der Ausgang des letzteren Verstärkers ist mit der Antenne 60 verbunden, wenn sich der Schalter 61 in der Lage Em befindet.

Die Wirkungsweise dieses Antwortsenders wird durch die Diagramme der Fig. 10 erläutert. Das Diagramm 10a zeigt die Form des Steuersignals des Schalters 61; dieses Steuersignal mit der Frequenz δ_ρ weist zwei Fegel Sm und Re entsprechend den Lagen Em und Äe des Schalters auf und ist derart, daß während jeder Periode τ_ρ = 1/δ_ρ die Dauer von Em mindestens gleich der Dauer von Äe ist Das Diagramm 10b zeigt schraffierten Zonen die Zeitpunkte, zu denen das von der Antenne 60 empfangene Signal auf den Eingang der Verzögerungsleitung 64 übertragen wird. Das Diagramm 10czeigt mit schraffierten Zonen die Intervalle,

ίο in denen das empfangene Signal am Ausgang der Verzögerungsleitung 64 erscheint Die Verzögerung το der Verzögerungsleitung ist derart, daß das empfangene verzögerte Signal innerhalb der Intervalle auftritt in denen sich der Schalter 61 in der Lage Em befindet Es ist dann einleuchtend, daß die Antenne 60 des Antwortsenders das empfangene verzögerte Signal von το wiederaussendet Dieses Wiederaussenden erfolgt periodisch mit einer Frequenz gleich der Steuerfrequenz δ_ρ des Schalters 61 (5_P ist z. B. gleich 1 MHz) und dies hat zur Folge, daß das Spektrum des ausgesandten Signals aus Linien zusammengesetzt ist, die über ein ganzes Vielfaches der Frequenz δ_ρ in bezug auf die augenblickliche wiederausgesendete Frequenz verschoben sind. Dies ist der Frecuenzverschiebung δ_ρ äquivalent, die im Antwortsender nach Flg. 8 mit Hilfe des Modulators BLU54 durchgeführt wird. Weiter erfolgt die Wiederübertragung der Kursdaten β auf die in Fig. 8 erläuterte Weise mit Hilfe des Amplitudenmodulators 56.
Flg. 11 zeigt teilweise das Schaltbild einer Abfragevorrichtung, die die gleichen Funktionen wie in Fig. 7 erfüllt, aber die nur zwei Antennen statt dreier Antennen für die mit dem Antwortsender gekoppelten Funktionen benutzt. Bei diesem Schaltbild ist davon ausgegangen, daß diese Abfragevorrichtung mit einem Antwortsender der in Fig. 9 dargestellten Art zusammenwirkt

Die Abfragevorrichtung nach Fig. 11 enthält eine gewisse Anzahl von Elementen, die mit denen der Abfragevorrichtung nach Flg. 7 identisch und mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Der Einfachheit halber sind nur die in die Regelschleife des Modulators 2 aufgenommenen Schaltungen dargestellt.

Die Abfragevorrichtung nach Fig. 11 enthält einen Zirkulator 70, von dem eine Klemme 71 von dem Generator 1 das auszusendende linear in der Frequenz modulierte Signal empfängt. Eine Klemme 72 des Zirkulators ist über den Schalter 73 vom ab/Ra-Typ entweder mit dem Knotenpunkt des Schalters 74 vom a/b-Typ oder mit der zum Erdboden hin gerichteten Sendeantenne 31

so verbunden. Der Knotenpunkt des Schalters 74 ist abwechselnd abhängig von dem im Diagramm 4a (Fig. 4) dargestellten Steuersignal mit den beiden Antennen 75 und 76 verbunden, die die Meßbasis für die mit dem Antwortsender gekoppelten Messungen bilden. Die Mischschaltung 77 enthält einen ersten Eingang, der mit der Koppelvorrichtung 8 verbunden ist, um einen Bruchteil des ausgesandten Signals zu empfangen, und einen zweiten Eingang, der über den Schalter 78 vom ab/Ra-Typ entweder mit der Klemme 79 des Zirkulators 70 oder mit der zum Erdboden hin gerichteten Empfangsantenne 32 verbunden ist. Das Ausgangssignal der Mischschaltung 77, das vom Verstärker 80 verstärkt wird, wird über den Schalter 81 vom ab/Ra-Typ entweder zu dem Eingang der nachstehend als Phasenschleife bezeichneten Schaltung 82 oder zum Eingang des Filters 39 geschickt. Die Phasenschleife 82 wird derart betrieben, daß sie die veränderliche Frequenz des Oszillators 83 steuert und seinem Ausgang 84 dasselbe

Schwebungssignal liefert, das die Mischschaltung 36 in der Abfragevorrichtung nach Flg. 7 lieferte. Es sei bemerkt, daß die durch die Phasenschleife 82 und den Oszillator 83 gebildete Schaltung der einzige Teil des Schaltbildes ist, der bewirkt daß die Abfragevorrichtung dem Antwortsender der in Fig. 9 dargestellten Art angepaßt wird. Die Regelschleife wird auf gleiche Weise zwischen dem Filter 39 und dem Modulator 2 wieder geschlossen. Die an die zu dem Ausgang des Modulators 2 parallele Leitung 45 angeschlossenen Schaltungen und die an die zu dem Ausgang des Filters 39 parallele Leitung 46 angeschlossenen Schaltungen sind nicht dargestellt. All diese Schaltungen sind mit denen nach Fig. 7 identisch.

Die Wirkungsweise der Abfragevorrichtung nach Fig. 11 ist folgende: Wenn die Schalter 73,78,81 sich in der Lage ab (z. B. während einer Dauer von 900 msec in jeder Sekunde) befinden, senden die beiden Antennen 75 und 76 abwechselnd das Signal des Generators 1 über die Klemmen 71, 72 des Zirkulators 70 aus. Während der Zeitintervalle, in denen jede Antenne aussendet, empfängt sie das vom Antwortsender nach Fig. 9 stammende Signal, das, wie erwähnt, auf die feste Frequenz δ_ρ begrenzt wird (siehe das Diagramm 10c in Fig. 10). Dieses begrenzte Signal wird über die Klemmen 72, 79 des Zirkulators 70 der Mischschaltung 77 zugeführt. Das Spektrum des Signals am Ausgang der Mischschaltung 77 ist um die Linien πδ_ρ ± f_A oder nftp ± fn konzentriert, je nachdem sich der Schalter 74 in der Lage a oder in der Lage b befindet; die Frequenz πδ,, (mit /j = 0, 1, 2,...) stellen die Harmonischen der Grenzfrequenz δ_ρ dar, /a und fe sind die Schwebungsfrequenzen, die ohne die Begrenzung erhalten werden würden und die in der Regelschleife verwendet werden sollen. Das von der Mischschaltung 77 gelieferte und diese Eigenschaften aufweisende Signal wird der Phascnschleife 82 zugeführt, in der es auf bekannte Weise von zwei Signalen in Quadratur mit der Frequenz δ_ρ' des Oszillators 83 demoduliert wird, wobei δ_ρ' in der Nähe der festen Grenzfrequenz δ_ρ liegt; indem das digitale Produkt der beiden demodulierten Signale gebildet wird, erscheint ein Phasendifferenzsignal, das mit der Frequenzfrequenz δ_ρ—δ_ρ' gekoppelt ist, und dieses Differenzsignal wird dazu benutzt, die Frequenz δ_ρ' des Oszillators 83 derart zu regeln, daß δ_ρ' = δ_ρ ist. Einer der Demodulatoren (nicht dargestellt) in der Phasenschleife 82 liefert ein Signal mit der Frequenz £» oder /& das auf gleiche Weise wie im Schaltbild nach Fig. 7 dazu benutzt wird, die Neigung des Modulationssignals des Modulators 2 zu steuern.

Wenn die Schalter 73,78,81 sich in der Lage Ra (z. B. während einer Dauer von 100 msec in jeder Sekunde) befinden, werden die Antennen 75 und 76 nicht mehr benutzt; das Signal des Senders 1 wird der zum Erdboden hin gerichteten Antenne 31 zugeführt und die Mischschaltung 77 liefert ein Schwebungssignal /Ή zwischen einem Bruchteil des ausgesandten Signals und des von der zum Erdboden hin gerichteten Antenne 32 empfangenen Signals. Dieses Schwebungssignal /«, das der Höhe entspricht, wird, wie in einem üblichen Höhenmesser, dazu benutzt, die Neigung des Moduiationssignals des Modulators 2 zu steuern.

Die Abfragevorrichtung nach Fig. 11, die an den Parallelleitungen 45 und 46 mit denselben Meßschaltungen wie in Fig. 7 versehen ist, liefert dieselben Daten.

Das Lokalisierungssystem nach der Erfindung kann auch für andere Zwecke, vor allem in der Luftfahrt angewendet werden. Wenn z. B. ein Antwortsender verwendet wird, der fest auf dem Erdboden steht, kann ein mit einer Abfragevorrichtung versehenes Luftfahrzeug zu dem Antwortsender hin mit Hilfe der von der Abfragevorrichtung gelieferten Winkelmesssung gerichtet werden. Das System dient dann als "Homing" (der dazu übliche englische Ausdruck.)

Wenn zwei Antwortsender auf dem Erdboden verwendet werden, die in einem gegenseitigen Abstand von einigen Meiern angeordnet sind und nacheinander von einer auf einem Luftfahrzeug angeordneten Abfragevorrichtung abgefragt werden, liefert diese Abfragevorrichtung Winkelmessungen, mit deren Hilfe das Lviftfahrzeug zu den beiden Antwortsendern hin gerichtet werden kann und dabei in der mittleren Ebene des die beiden Antwortsender miteinander verbindenden Segments einer Geraden bleibt. Das System wirkt dann als "Localizer"(der dazu übliche englische Ausdruck).

Wenn auf dem Erdboden drei Antwortsender in einem Dreieck angeordnet sind, die nacheinander von einer auf einem Luftfahrzeug angeordneten Abfragevorrichtung abgefragt werden, liefert diese Abfragevorrichtung Winkelmessungen, mit deren Hilfe das Luftfahrzeug gemäß einer Achse gerichtet werden kann, die durch den Schnittpunkt der mittleren Ebene der Seiten des Dreiecks gebildet wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche

1. Radioelektrisches System zur Lokalisierung eines bestimmten Gegenstandes in einem Markierkreis, mit einer mit dem Markierkreis gekoppelten Abfragevorrichtung, die einen Sender, der von einem Modulator gesteuert zu dem Gegenstand über eine Sende-Antenne ein linear frequenzmoduliertes Signal aussendet, zumindest zwei räumlich getrennten Empfangsantennen mit bekanntem Abstand, die von dem Gegenstand ein Signal empfangen, und eine Mischschaltung zur Erzeugung von Schwebungssignalen zwischen dem Signal des Senders und den Signalen der Empfangsantennen aufweist, wobei die die Lage des Gegenstandes im Markierkreis kennzeichnenden Abstands- und Winkelwerte von den Schwebungssignalen abgeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der zu lokalisierende Gegenstand (M) einen Antwortempfänger-Sender enthält, der das Sendesignal der Abfragevorrichtung (Fig. 3,5,7,11) empfängt und derart umformt, daß das durch den Antwortsender (Fig. 8, 9) wieder ausgesandte Signal eine Komponente aufweist, die gegenüber dem empfangenen Signal in einer bestimmten Richtung um eine gewisse, den Antwortsender kennzeichnende Verschiebungsfrequenz in der Frequenz verschoben ist, und daß die Ablagevorrichtung Mittel aufweist, die von den Schwebungssignalen (f_A, f_B) Komponenten ableiten, die der im Antwortempfängersender erzeugten Komponente entsprechen und in der anderen Richtung mit der gleichen Verschiebungsfrequenz in der Frequenz verschoben sind und von denen mindestens eine frequenzverschobene Komponente einem Frequenzdiskriminator (15) zugeführt wird, dessen Ausgangssignal über eine Integrationsschaltung (Ia, /andern Modulator (2) zugeführt wird, um die Frequenzänderung pro Zeit des modulierten Signals derart zu steuern, daß die Frequenz der verschobenen Komponente konstant gehalten wird.

2. Lokalisierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antwortempfängersender eine Antenne (60) enthält, die mittels eines Umschalters (61) abwechselnd mit dem Eingang und dem Ausgang einer Verzögerungsschaltung (64) verbunden wird, deren Verzögerung derart ist, daß während jeder Schaltperiode die Antenne (60) des Schalters (61) als Empfangsantenne und für die andere Lage als Sendeantenne des empfangenen verzögerten Signals wirkt und die Schaltfrequenz des Schalters gleich der genannten Verschiebungsfrequenz zum Erzeugen der frequenzverschobenen Komponente des aufgefangenen Signals ist, und daß in der Abfragevorrichtung (Fig. 3, 5, 7, 11) die frequenzverschobenen Komponenten der Schwebungssignale dadurch erzeugt werden, daß die Schwebungssignale mit Hilfe eines Ortsoszillators (37) demoduliert werden, dessen Frequenz auf die ^rteii2r.nte Schultfre^wenz eingestellt i£t. ^cn

3. Lokalisierungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antwortempfängersender außerdem einen Amplitudenmodulator (56) enthält, der das wiederausgesandte Signal mit einer bestimmten, den Antwortsender kennzeichnenden Modulationsfrequenz in der Amplitude moduliert, und daß die Abfragevorrichtung einen Amplitudenmodulationsdetektor (42) enthält, dessen Ausgangssignal dem Eingang des Frequenzdiskriminators (15) zugeführt wird.

4. Lokalisierungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antwortempfängersender einen Frequenzverschiebungs-Modulator (54) snthält, der die Amplitudenmodulationsfrequenz als Funktion digitaler, auf die Abfragevorrichtung zu übertragender Daten moduliert.

5. Lokalisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfragevorrichtung Schalter (11,12,13) enthält, die in jeder Periode des Modulationssignals derart betätigt werden, daß nacheinander die frequenzverschobene Komponente der Schwebungssignale (f_A, fn) dem Frequenzdiskriminator (15) zugeführt werden, daß das Signal d,es Frequenzdiskriminators Integrationsschaltungen (I_A, Ib) zugeführt wird, die je einer Empfangsantenne (4,5) zugeordnet sind, und daß die Signale der Integrationsschaltungen dem Modulator (2) zugeführt werden, um die Frequenzänderung pro Zeit des modulierten Signals derart zu steuern, daß die Frequenzen der frequenzverschobenen Komponenten konstant gehalten werden.

6. Lokalisierungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (Ii, 12, 13) eine der Anzahl von Empfangsantennen (4, 5; 20) entsprechende Anzahl von Stellungen aufweisen und in jeder Periode des Modulationssignals von einem vom genannten Modulationssignal abgeleiteten Steuersignal gleichzeitig betätigt werden.

7. Lokalisierungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischschaltung (6,7; 21) in der Abfragevorrichtung je ein Schwebungssignal zwischen dem Signal einer Empfangsantenne (4,5; 20) und dem Signal des Senders (1) erzeugt und daß einer der Schalter (11) diese Schwebungssignale derart zeitlich verteilt, daß sie dem Eingang des Frequenzdiskriminators (15) über Mittel (36) zum Erzeugen der frequenzverschobenen Komponenten der Schwebungssignale zugeführt werden.

8. Lokalisierungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfragevorrichtung einen Schalter (34, 35) enthält, der die Signale der Empfangsantennen (4,5) zeitlich nacheinander dem Eingang der Mischschaltung (6,7) zuführt, deren Ausgang mit dem Eingang des Frequenzdiskriminators (15) über Mittel (36) zum Erzeugen der frequenzverschobenen Komponenten der Schwebungssignale verbunden ist.

9. Lokalisierungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfragevorrichtung einen Zirkulator (70) enthält, der an einem ersten Anschluß (71) das auszusendende Signal erhall und dessen zweiter Anschluß (72) mittels eines Schalters (74) mit den Empfangsantennen (75, 76), die zugleich als Sendeantennen wirken, verbunden ist und dessen dritter Anschluß (79) mit der Mischschaltung (77) verbunden ist, deren Ausgang mit rl/am Ρίησαησ Hpc Pr*»niipn7Hiclirimtnatnrc tWi ithpr

die Mittel (82,83) zum Erzeugen der frequenzverschobenen Komponenten der Schwebungssignale verbunden ist.

10. Lokalisierungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, in dem die Abfragevorrichtung an Bord eines Luftfahrzeuges angeordnet ist, wobei dieses Luftfahrzeug außerdem eine Sendeantenne und eine Empfangsantenne enthält, die zum Erdboden hin

gerichtet sind und zum Messen der Höhe dienen, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfragevorrichtung zusätzliche Schalter (73) enthält, die das Signal des Senders (1) entweder der zum zt; lokalisierenden Gegenstand (M)YAn gerichteten Sendeantenne (75, 76) oder der zum Erdboden hin gerichteten Sendeantenne (31) und dem Eingang des Frequenzdiskriminators (15) entweder eine der frequenzverschobenen Komponenten der Schwebungssigiiale, die von den Signalen der zum zu lokalisierenden Gegenstand (M) hin gerichteten Empfangsantennen (75,76) abgeleitet sind, oder ein Schwebungssignal zwischen dem Signal des Senders und dem Signal der zum Erdboden hin gerichteten Empfangs- antenne (32) zuführen.