DE2756233A1 - Auswerteeinrichtung fuer ein vor-navigationsempfangsgeraet - Google Patents

Description

• Auswerteeinrichtung für ein VOR-Navigationsempfangsgerät
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Auswerteeinrichtung für ein in einem Flugzeug vorgesehenes VOR-Navigationsempfangsgerät, mit welchem laufend Azimut-Winkelinformationen des Flugzeugs bezüglich VOR-Sendestationen ermittelt werden.
• Bekannte Auswerteeinrichtungen für VOR-Navigationsempfänger verwenden einen ersten Empfangszweig, in welchem die von einer VOR-Sende station als Frequenzmodulation übertragene Referenzphase in demodulierter Form als Referenzsignal vorliek und einen zweiten Empfangszweig, in welchem die von der7Richtung der Antennencharakteristik der VOR-Sendestation abhängige Umlaufphase als amplitudenmoduliertes Umlaufsignal auftritt. Aus dem Vergleich der Referenzphase mit der Umlaufphase wird eine Azimut-Winkelinformation des Flugzeugs in bezug auf die betreffende VOR-Sendestation gewonnen. Derartige Einrichtungen sind z.B. in dem Buch Kayton, Fried: Avionics Navigation Systems, 1969, Wiley & Sons, S. 163 bis 168 beschrieben.
• Aus der DE-PS 24 21 772 ist eine Auswerteeinrichtung für ein VOR-Navigationsempfangsgerät bekannt. welche dem Piloten bei der VOR-Navigation manuelle Operationen sowie die Korrelation von zwei Signalen dadurch abnimmt, daß die hinsichtlich einer VOR-Sendestation ermittelte laufende Azimut-Winkelinformation in Ziffern 0 ... 3600 angezeigt wird. Diese Verbesserung stellt für den Piloten eines Flugzeugs bereits eine erhebliche Erleichterung bei der Navigationstätigkeit dar, nimmt ihm jedoch nur einen Teil der Routinearbeit ab, wenn er seinen augenblicklichen Standort bestimmen will. Auch bei Einsatz einer Auswerteeinrichtung nach der DE-PS 24 21 772 sind noch folgende Vorgänge auszuSühren. Es ist die Azimut-Winkelinformation in bezug auf eine erste VOR-Sendestation abzulesen. Daraufhin ist das VOR-Empfangsgerät auf die Frequenz einer zweiten VOR-Sendestation abzustimmen. Im Anschluß daran ist die Azimut-Winkelinformation bezug lich dieser zweiten VOR-Sendestation abzulesen. Schließlich sind die beiden Azimut-Winkelinformationen in Abhängigkeit von einer Bezugsrichtung als Linien in eine Karte einzutragen und ist daraus der Schnittpunkt zu bestimmen, welcher den augenblicklichen Standort des Flugzeugs darstellt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Auswerteeinrichtung für ein in einem Flugzeug vorgesehenes VOR-Navigationsempfangsgerät so auszuss1ten, daß der Pilot von der Durchführung derartiger Routinearbeiten befreit wird. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Mikrorechner vorgesehen ist, in dessen Festspeicher die Ortskoordinatenwerte sowie Sendefrequenzdaten von verschiedenen VOR-Sendestationen eingegeben sind, daß der Mikrorechner wechselweise eine Einstellung der Empfangsfrequenz des VOR-Navigationsempfangsgeräts auf Sendefrequenzwerte von für den Jeweiligen Flug geeigneten VOR-Sendestationen veranlaßt, daß der Mikrorechner Jeweils aus mindestens zwei Azimut-Winkelinformationswerten, die mit dem VOR-Empfangsgerät in bezug auf wenigstens zwei verschiedene VOR-Sendestationen ermittelt wurden, mittels einer trigonometrischen Rechnung die Ortskoordinatenwerte des augenblicklichen Flugzeugstandorts berechnet und daß diese Ortskoordinatenwerte in einer Anzeigerichtung in Form von Koordinatenziffern dargestellt werden.
• In zweckmäßiger Weise ist eine Eintasteinrichtung zur Eingabe der während des Jeweiligen Fluges auszuwählenden VOR-Sendestatiansdaten vorgesehen.
• Die Tätigkeiten des Piloten beschränken sich dann darauf, im Rahmen der Flugvorbereitung die Ortskoordinaten sowie die Sendefrequenzen der während des Fluges auszuwählenden VOR-Sendestationen in den Mikrorechner einzutasten. Während des Fluges wechselt der Mikrorechner periodisch die Empfangsfrequenz entsprechend den eingegebenen Daten der VOR-Sendestationen und führt durch trigonometrische Berechnungen eine Standortbesimmung aus und zeigt dem Piloten ohne Jedes Zutun den Standort des Flugzeugs in Form von Koordinatenziffern an.
• Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Daten der VOR-Sendestation des Jeweils interessierenden Fluggebietes im Festspeicher des Mikrorechners nach Ortskoordinaten, Kennung und Sendefrequenz eingespeichert sind, daß der Mikrorechner so ausgelegt ist, daß er aufgrund der jeweils herrschenden Empfangsfeldstärke und der geometrischen Lage die geeigneten VOR-Sendestationen automatisch auswählt, indem er das Sendefrequenzband der VOR-Sendestationen absucht, die Empfangssignale aufgrund der Stationskennung analysiert und die entsprechenden Ortskoordinatenwerte der Jeweiligen VOR-Sendestation zur trigonometrischen Berechnung aus dem Speicher entnimmt.
• Bei dieser Version der Auswerteeinrichtung ist zur Standortbestimmung während des Fluges keinerlei Vorbereitung vor dem Flug erforderlich.
• Eine darüber noch hinausgehende Weiterbildung der Erfindung gestattet eine automatische Navigation, sofern sich eine Flugroute - wie dies in üblicher Weise der Fall ist - aus mehreren geradlinigen Kursabschnitten zusammensetzt. Hierbei werdon beispielsweise durch den Piloten vor Antritt des Fluges diejenigen Ortskoordinatenwerte in den Festspeicher des Mikrorechners eingegeben, an welchen Kursrichtungsänderungen erfolgen sollen.
• Der Mikrorechner ist hierzu so ausgebildet, daß er den laufenden Kursrichtungswinkel sowie die Entfernung zum nächsten gewählten Endpunkt eines geradlinigen Kursabschnittes aus den eingespeicherten Ortskoordinaten dieses Endpunktes und den augenblicklichen Standortskoordinaten des Flugszeugs errechnet. In einer Anzeigeeinrichtung werden dieser laufende Kursrichtungswinkel und die Entfernung zum Endpunkt des jeweils durchflogenen geradlinigen Kursabschnittes dargestellt. Der Pilot braucht dann nur noch den Kurssollwert beizubehalten, bis die Entfernung zum Endpunkt des Jeweiligen geradlinigen Kursabschnittes einen minimalen Wert angenommen hat. Zu diesem Zeitpunkt wird dann manuell oder in zweckmäßiger Weise durch Steuerung mittels des Mikrorechners der Endpunkt des nächstfolgenden geradlinigen Kursabschnittesauagewählt. Bei einem vorhandenen Autopiloten kann auf diese Weise eine vollautomatische Navigation durchgeführt werden.
• Eine insgesamt vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn die einzelnen Azimut-Winkelinformationen zu den VOR-Sende stationen entsprechend der Lehre nach der DE-PS 24 21 772 gewonnen werden. Danach werden ein erster Empfangszwig, in welchem die als Frequenzmodulation übertragene Referenzphase in demodulierter Form als Referenzsignal vorliegt, und ein zweiter Empfangszweig, in wibhem die von der jeweiligen Richtung der Antennencharakteristik abhängige Umlaufphase als amplitudenmoduliertes Umlaufsignal auftritt, verwendet. Aus dem Vergleich der Referenzphase mit der Umlaufphase wird eine Azimut-Winkelinformation über die Lage zur Jeweiligen VOR-Sendestation dadurch gewonnen, daß in einem der beiden Empfangszweige das demodulierte Empfangssignal einem Frequenzvervielfacher zugeführt wird, dessen Vervielfachungsfaktor zu ganzzahligen Vielfachen oder Teilen von 360 gewählt ist, daß das frequenzvervielfachte Signal einer Zählkette zugeleitet wird, welche die Phasendifferenz zwischen dem Referenzsignal und dem Umlaufsignal in eine entsprechende Anzahl von Zählschritten umformt und daß die so gewonnenen Zählschritte allein als der Winlarkert der Abweichung von einer Bezugsrichtung verwendet werden. Da nach der Erfindung die Standortskoordinaten des Flugzeugs angezeigt werden, erübrigt sich eine Darstellung der Azimut-Winkelinformationen des Flugzeugs in Bezug auf VOR-Sendestationen.
• Für den Fall, daß in Zukunft die Mehrzahl der VOR-Bodenstationen mit DME (Distance Measuring Equipment) ausgerüstet sind, kann die gemessene Entfernung als Eingabe für den Mikrorechner verwendet werden. In diesem Falle reicht Jeweils eine Bodenstation (genügende Empfangsfeldstärke vorausgesetzt) für die Navigation aus.
• 7 Patentansprüche

Claims (7)

1. Patentansprüche: Auswerteeinrichtung für ein in einem Fltuzeug vorgesehenes VOR-Navigationsempfangsgerät, mit welchem laufend Azimut-Winkelinformationen des Flugzeugs bezüglich VOR-Sendestationen ermittelt werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Mikrorechner vorgesehen ist, in dessen Festspeicher die Ortskoordinatenwerte sowie Sendefrequenzdaten von verschiedenen VOR-Sendestationen eingegeben sind, daß der Mikrorechner wechselweise eine Einstellung der Empfangsfrequenz des VOR-Navigationsempfangsgeräts auf Sendefrequenzwerte von für den Jeweiligen Flug geeigneten VOR-Sendestationen veranlaßt, daß der Mikrorechner Jeweils aus mindestens zwei Azimut-Winkelinformationswerten, dle mit dem VOR-Emptangsgerät in bezug schiedene. VOR-Sendestationen ermittelt wurden, mittels einer trigonometrischen Rechnung die Ortskoordinatenwerte des augenblicklichen Flugzeugstandorts berechnet und daß diese Ortskoordinatenwerte in einer Anzeigeeinrichtung in Form von Koordinatenziffern dargestellt werden.
2. 2. Auswerteeinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Eintasteinrichtung zur Eingabe der während des Jeweiligen Flugs au szuwählenden VOR-Sendestationsdaten.
3. 3. Auswerteeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Daten der VOR-Sendestationen des Jeweils interessierenden Fluggebietes im Festspeicher des Mikrorechners nach Ortskoordinaten, Kennung und Sendefrequenz eingespeichert sind, daß der Mikrorechner so ausgelegt ist, daß er aufgrund der Jeweils herrschenden Empfangsfeldstärke und der geometrischen Lage die geeigneten VOR-Sendestationen automatisch auswählt, indem er das Sendefrequenzband der VOR-Sendestationen absucht, die Emp -fangssignale aufgrund der Stationskennung analysiert und die entsprechenden Ortskoordinatenwerte der Jeweiligen VOR-Sendestation zur trigonometrischen Berechnung aus dem Speicher entnimmt.
4. 4. Auswerteeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer sich aus mehreren geradlinigen Kursabschnitten zusammensetzenden Flugroute in den Festspeichern dieJenigen Ortskoordinatenwerte, an welchen ein Kursrichtungswechsel erfolgen soll, vor Flugbeginn eingespeichert werden, daß der Mikrorechner so abgebildet ist, daß er den laufenden Kursrichtungswinkel sowie die Entfernung zum nächsten gewählten Endpunkt eines geradlinigen Kursabschnittes aus den eingespeicherten Ortskoordinatenwerten dieses Endpunktes und den augenblicklichen Standortskoordinaten des Flugzeugs errechnet, und daß in einer Anzeigeeinrichtung dieser laufende Kursrichtungswinkel und die Entfernung zum Endpunkt des Jeweils durchflogenen geradlinigen Kursabschnitts dargestellt werden.
5. 5. Auswerteeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gbkennzeichnet, daß der Mikrorechner so ausgebildet ist, daß Jeweils bei Erreichen eines minimalen Entfernungswertes aus dem Festspeicher die Ortskoordinatenwerte des Endpunktes des nächstfolgenden geradlinigen Kursabschnittes als Bezugsgröße für die Kursrichtungswinkel- und Entfernungsberechnung entommen werden.
6. 6. Auswerteeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Winkelinformations'tE im tmpfangsgerät ein erster Empfangszweig verwendet wird, in welchem die als Frequenzmodulation von der VOR-Sendestation übertragene Referenzphase in demodulierter Form als Referenzsignal vorliegt, daß ein zweiter Empfangszweig benutzt wird, in welchem die von der Jeweiligen Richtung der Antennencharakteristik der VOR-Sendestation abhängige Umlaufphase als amplitudenmoduliertes Umlaufsignal auftritt, daß aus dem Vergleich der Referenzphase mit der Umlaufphase die Jeweilige Azimut-Winkelinformation zur betreffenden VOR-Sendestation dadurch gewonnen wird, daß in einem der beiden Empfangszweige das demodulierte Empfangssignal einem Frequenzvervielfacher zugeführt wird, dessen Vervieliachungsfaktor zu ganzzahligen Vielfachen oder Teilen von 360 gewählt ist, daß das frequenzvervielfachte Empfangssignal einer Zählkette zugeleitet wird, welche die Phasendifferenz zwischen dem Referenzsignal und dem Umlaufsignal in eine entsprechende Anzahl von Zählschritten umformt und daß die so gewonnenen Zählschritte als der Winkelwert der hbweichung von einer Bezugsrichtung verwendet werden.
7. 7. Auswerteeinrinchingnach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Winkelwert die Entfernungsinformation nach DME in die Standortbestinung einbezogen wird.