DE2819376C3 - Navigation system with at least two interacting stations - Google Patents

Navigation system with at least two interacting stations

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Wolfgang Ing.(Grad.) 7257 Ditzingen Beier
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Description

Die Erfindung betrifft ein Navigationssystem mit mindestens zwei zusammenwirkenden Stationen wie im Oberbegriff des Anspruchs I angegeben. Ein derartiges Navigationssystem ist in dem Buch »Funksysteme für Ortung und Navigation« von E. Kramar, Verlag Berliner Union GmbH, Stuttgart 1973, auf den Seiten 147 bis 169 beschrieben.The invention relates to a navigation system with at least two interacting stations as in The preamble of claim I indicated. Such a navigation system is in the book »radio systems for Ortung und Navigation «by E. Kramar, Verlag Berliner Union GmbH, Stuttgart 1973, on pages 147 to 169.

Mir den dort beschriebenen Navigationssyslemcn können Entfernungs- und Winkelmessungen durchgeführt werden. Für viele Zwecke ist es jedoch wünschenswert, mit denselben Navigationssystemen zusätzlich Informationen, z. B. für Luftüberwachungszwecke, übertragen zu können.With the navigation systems described there, distance and angle measurements can be carried out will. For many purposes, however, it is desirable to use the same navigation systems additional information, e.g. B. for air monitoring purposes to be able to transmit.

Eine Lösung dieser Aufgabe ist der DE-AS 19 32 294 bekannt. Für eine sichere Informationsübertragung ist es bei dieser Lösung notwendig, daß keine oder nur sehr wenige der übertagenen Impulse verlorengehen oder verfälscht werden dürfen.A solution to this problem is known from DE-AS 19 32 294. For a secure transfer of information is it is necessary with this solution that none or only very few of the transmitted pulses are lost or may be falsified.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Navigationssystem anzugeben, mit dem eine gegen Störungen unempfindliche Informationsübertragung möglich ist.It is the object of the invention to specify a navigation system with which one is insensitive to interference Information transfer is possible.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 angegebenen Mitteln. Vorteilhafte WeiterThis object is achieved with the means specified in claim 1. Beneficial next

bildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Formations can be found in the subclaims.

Vorhandene Einrichtungen können auf einfache Weise so erweitert werden, daß die zusätzliche Informationsübertragung möglich ist Es werden selbst dann noch die Informationen unverfälscht empfangen, wenn auf dem Übertragungsweg eine große Anzahl von Impulsen oder Impulspaaren verlorengeht oder verfälscht wird.
Die Erfindung wird anhand der ZeichnungenExisting facilities can be expanded in a simple manner so that the additional information transmission is possible. The information is still received without corruption even if a large number of pulses or pulse pairs are lost or corrupted on the transmission path.
The invention is based on the drawings

ίο beispielsweise näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Ausschnitt aus einer Impulsgruppe, bestehend aus mehreren Impulsfolgen, F i g. 2 mehrere aufeinanderfolgende Impulsgruppen, F i g. 3 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels.ίο explained in more detail, for example. It shows F i g. 1 an excerpt from a pulse group consisting of several pulse trains, F i g. 2 several successive pulse groups, F i g. 3 shows a block diagram of an exemplary embodiment.

Die Erfindung wird beispielsweise anhand eines DME-Systems beschrieben. Sie kann jedich auch bei anderen Navigationsystemen (z. B. TACAN, Sektor-TACAN usw.) angewendet werden.The invention is described using a DME system, for example. She can also help other navigation systems (e.g. TACAN, Sector-TACAN etc.) can be used.

Es ist vorteilhaft, wenn von der Sendestation des Navigationssystems Impulspaare abgestrahlt werden, denn hierdurch kann eine irrtümliche Auswertung fremder Einzelimpulse — z. B. von L-Band-Radargeräten — vermieden werden. Ein Einzelimpuls eines DME- oder T\CAN-Impulpaares hat eine Impulsdauer von 3,5 μ ± 0,5 μ5. Der Abstand zweier Einzelimpule ist 12,30 oder 36 με. Der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Irr.pulspaaren schwankt statistisch zwischen 100 μ$υηα 1 ms.
Die von der neuen Sendestation abgestrahlten Impulsfolgen A, B (Fig. 1) bestehen zur Übertragung von Informationen mittels eines Binärcodes aus drei Impulsen, wobei die beiden ersten Impulse I, II das DME-Impulspaar sind und der dritte Impuls III zum zweiten Impuls Il des Impulspaares einen ersten TA oder einen zweiten TB Abstand hat, wodurch die beiden Impulsfolgen voneinander unterscheidbar sind. Der Abstand der Impulsfolgen A, B voneinander ist durch den Abstand der DME-Impulspaare festgelegt; in der Fig. 1 sind zwei mögliche Abstände Ti, T2eingezeichnet. It is advantageous if pairs of pulses are emitted from the transmitting station of the navigation system, because this can result in an erroneous evaluation of foreign individual pulses - z. B. L-band radars - can be avoided. A single pulse of a DME or T \ CAN pulse pair has a pulse duration of 3.5 μ ± 0.5 μ5. The distance between two individual pulses is 12.30 or 36 με. The distance between successive pairs of random pulses fluctuates statistically between 100 μ $ υηα 1 ms.
The pulse trains A, B (Fig. 1) emitted by the new transmitting station consist of three pulses for the transmission of information by means of a binary code, the first two pulses I, II being the DME pulse pair and the third pulse III for the second pulse II of the Pulse pair has a first TA or a second TB distance, whereby the two pulse trains are distinguishable from each other. The distance between the pulse trains A, B is determined by the distance between the DME pulse pairs; Two possible distances Ti, T2 are shown in FIG. 1.

Von der Bodenstation werden alternierend Impulsgruppen mit Impulsfolgen A und Impulsgruppen mit Impulsfolgen B abgestrahlt. Dies ist in Fig.2 dargestellt. Jedem Binärwert ist eine andere Zahl von Impulsfolgen pro Impulsgruppe zugeordnet. Der Binärwert ist nicht im Abstand TA, TBdes dritter* Impulses III vom Impulspaar I, II, sondern in der Anzahl der Impulsfolgen pro Impulsgruppe enthalten. Die unterschiedlichen Abstände TA; TB dienen zur Unterscheidung aufeinanderfolgender Bits.Pulse groups with pulse trains A and pulse groups with pulse trains B are emitted alternately from the ground station. This is shown in Fig.2. A different number of pulse trains per pulse group is assigned to each binary value. The binary value is not contained in the distance TA, TB of the third * pulse III from the pulse pair I, II, but in the number of pulse trains per pulse group. The different distances TA; TB are used to distinguish between successive bits.

In der Empfangsstation werden die empfangenen Impulsfolgen dekodiert und ermittelt, wann ein Übergang von der einen Impulsgruppe mit Impulsfolgen A zur anderen Impulsgruppe mit Impulsfolgen B erfolgt. Anschließend wird zur Ermittlung des übertragenen Binärwertes gezählt, wieviel Impulsfolgen zwischen aufeinanderfolgenden Impulsgruppenwechseln vorhanden sind. In der in F i g. 2a gewählten Darstellung sind dem ersten Binärwert (z. B. »0«) fünf ImpulsfolgenIn the receiving station, the received pulse trains are decoded and it is determined when a transition from one pulse group with pulse trains A to the other pulse group with pulse trains B takes place. Then the number of pulse trains between successive pulse group changes is counted to determine the transmitted binary value. In the in F i g. 2a are the first binary value (e.g. "0") five pulse sequences

ho und dem zweiten Binärwert (z.B. »1«) dreizehn Impulsfogen zugeordnet.ho and the second binary value (e.g. "1") thirteen Impulse arc assigned.

Bei dieser Zuordnung der Anzahl der Impulsfolgen zwischen aufeinanderfolgenden Impulsgruppenwechseln zu einem Binärwert wurde angenommen, daß keineWith this assignment of the number of pulse trains between successive pulse group changes to a binary value it was assumed that none

fr. Impulse verlorengehen. Es wird nachfolgend erläutert, wie die Anzahl der Impulsfolgen gewählt werden muß, damit auch bei verlorengegangenen Impulsen eine sichere Übertragung gewährleistet ist.fr. Impulses are lost. It is explained below how the number of pulse trains has to be chosen so that a secure transmission is guaranteed.

Um einen Impulsgruppenwechsel sicher ermitteln zu können, wird gefordert, daß pro Impulsgruppe mindestens zwei Impulsfolgen vorhanden sind. Es wird angenommen, daß von den von der Sendestation abgestrahlten Impulsfolgen maximal die Hälfte nicht empfangen wird und daß aufeinanderfolgend maximal drei Impulsfolgen verlorengehen. Daraus ergibt sich, daß die minimale Anzahl von Impulsfolgen pro Impulsgruppe für den ersten Binärwert, die »0«, gleich fünf ist Dera zweiten Binärwert, der »1«, muß eine größere Anzahl von Impulsfolgen pro Impulsgruppe zugeordnet werden. Bei den angenommenen Störungen — die Hälfte und maximal drei aufeinanderfolgende Impulsfolgen können fehlen - muß die Mindestanzahl zwölf sein, denn nur so ist die Hälfte größer als die Zahl, die dem ersten Binärwert zugeordnet ist.In order to be able to reliably determine a pulse group change, it is required that at least per pulse group there are two pulse trains. It is assumed that from the transmitting station emitted pulse trains a maximum of half is not received and that successive maximum three pulse trains are lost. It follows that the minimum number of pulse trains per Pulse group for the first binary value, the "0", is equal to five. The second binary value, the "1", must be one larger number of pulse trains per pulse group can be assigned. With the assumed faults - Half and a maximum of three consecutive pulse trains can be missing - the minimum number must be be twelve, because this is the only way that half is greater than the number assigned to the first binary value.

Um zu vermeiden, daß falsche Dekodierungen der Impulsfolgen Fehler verursachen können (eine Störung wird beispielsweise als Impulsfolge dekodiert), ordnet man im Empfänger sechs Impulsfolgen noch dem ersten Binärwert zu, obwohl von der Sendestation für den ersten Binärwert nur fünf Impulsfolgen abgestrahlt werden. Dementsprechend werden auf der Sendeseite dem zweiten Binärwert dreizehn Impulsfolgen zugeordnet. To avoid incorrect decoding of the pulse trains causing errors (a disturbance is decoded as a pulse train, for example), six pulse trains are assigned to the first in the receiver Binary value to, although the transmitting station only emitted five pulse trains for the first binary value will. Accordingly, thirteen pulse trains are assigned to the second binary value on the transmission side.

Die Auswertung erfolgt demnach bei der oben beschriebenen Zuordnung wie folgtThe evaluation is therefore carried out with the assignment described above as follows

Zahl der Impulsfolgen zwischen zwei Impulsgruppenwechseln / 2 bis 6 - erster Binärwert ("0")
\ 7 bis 13 -·· zweiter Binärwert ("1")Number of pulse trains between two pulse group changes / 2 to 6 - first binary value ("0")
\ 7 to 13 - ·· second binary value ("1")

Ein Beispiel, bei dem nur noch ein Teil der abgestrahlten Impulsfogen empfangen wird, ist in Fig. 2b dargestellt. In Fig. 2a und in Fig. 2b wird vorausgesetzt, daß die abgestrahlten Signale gleich waren. Der Darstellung ist zu entnehmen, daß zwar die Wechsel zwischen benachbarten Impulsgruppen verglichen mit dem ungestörten Fall zu anderen Zeiten erkannt werden, daß jedoch aufgrund der oben beschriebenen Zuordnung stets der richtige Binärwert ermittelt wird. Sowohl bei der Darstellung nach F i g. 2a als auch bei der Darstellung nach F i g. 2b wurden die Binärwerte 00 1 empfangen.An example in which only part of the emitted pulse wave is received is shown in FIG. 2b. In Fig. 2a and in Fig. 2b it is assumed that the emitted signals were the same. It can be seen from the illustration that although the changes between adjacent pulse groups are recognized at other times compared with the undisturbed case, the correct binary value is always determined on the basis of the assignment described above. Both in the representation according to FIG. 2a as well as in the illustration according to FIG. 2b the binary values 00 1 were received.

Bei der bisherigen Beschreibung wurde angenommen, daß sich die beiden Impulsfolgen durch den Abstand des dritten Impulses von dem Impulspaar unterscheiden. Es sind jedoch auch andere Unterscheidungskriterien möglich. So kann eine Impulsfolge beispielsweise nur aus dem Impulspaar bestehen, wobei zur Unterscheidung der Impulsfolge A von der Impulsfolge B die jeweils zweiten Impulse eines Impulspaares unterschiedlich phasenmoduliert sind.In the previous description it was assumed that the two pulse trains differ in the distance between the third pulse and the pulse pair. However, other differentiation criteria are also possible. For example, a pulse train can only consist of the pulse pair, the respective second pulses of a pulse pair being phase-modulated differently in order to distinguish the pulse train A from the pulse train B.

Anhand der Fig.3 wird noch kurz erläutert, wie die Sendestation und die Empfangsstation aufgebaut sein können.With reference to Figure 3 will be explained briefly how the Sending station and the receiving station can be constructed.

Auf Seite 153 des Buches von E. Kramar ist eine Boden-Antwort-Station für ein DME-System beschrieben. Diese Boden-Antwort-Station enthält einen PuIsformer/Modulator und eine Antenne 3. Die neue Bcden-Antwortstation 1 unterscheidet sich von der bekannten Boden-Antwortstation nur durch einen anderen Pulsformer/Modulator 2. Er muß geeignet sein, die gewünschten Impulsfolgen zu erzeugen. Das auf Seite 154 dieses Buches beschriebene DM E-Bordgerät 5 enthält eine Antenne 4 und einen ZF-Teil 6. Die dem ZF-Teil entnommenen Signale werden zur Informationauswertung zunächst einem Demodulator 7 zugeführt, der die aus einem Doppelimpuls und einem weiteren Impuls bestehenden Impulsfolgen A, B demoduliert. Diese demodulierten Impulsfolgen werden einerseits einer Impulsformereinrichtung 9, die für jede Impulsfolge einen einzelnen Impuls erzeugt, und andererseits einer Dekodiereinrichtung 8, die bei jedem lmpulsgruppenwechsel einen Impuls abgibt, zugeführt. Ein Zähler 10 zählt die von der Impulsformereinrichtung 9 abgegebenen Impulse zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsgruppenwechseln. Jeder Ausgangsimpuls der Dekodiereinrichtung 8 schaltet den Zähler 10 wieder auf null; der maximale Zählerstand wird einer Auswerteeinrichtung llzugeführt, die aus dem jeweiligen maximalen Zählerstand den jeweiligen Binärwert ermittelt und gegebenenfalls die empfangene Information anzeigt. Die einzelnen Baugruppen sind allgemein bekannt und werden deshalb nicht näher erläutert.On page 153 of the book by E. Kramar a ground response station for a DME system is described. This ground response station contains a pulse shaper / modulator and an antenna 3. The new ground response station 1 differs from the known ground response station only in that it has a different pulse shaper / modulator 2. It must be suitable for generating the desired pulse trains. The DM E on-board device 5 described on page 154 of this book contains an antenna 4 and an IF section 6. The signals taken from the IF section are first fed to a demodulator 7 for information evaluation, which contains the pulse trains consisting of a double pulse and a further pulse A, B demodulated. These demodulated pulse trains are supplied on the one hand to a pulse shaping device 9 which generates a single pulse for each pulse train, and on the other hand to a decoding device 8 which emits a pulse with each pulse group change. A counter 10 counts the pulses emitted by the pulse shaping device 9 between two successive pulse group changes. Each output pulse of the decoder 8 switches the counter 10 back to zero; the maximum counter reading is fed to an evaluation device 11 which determines the respective binary value from the respective maximum counter reading and, if necessary, displays the information received. The individual assemblies are generally known and are therefore not explained in more detail.

Hienai 2 Blatt ZeichnungenHienai 2 sheet drawings

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Navigationssystem mit mindestens zwei zusammenwirkenden Stationen, bei dem von der ersten Station zu der zweiten Station impulsförmige Signale abgestrahlt werden, insbesondere DME- oder TACAN-Navigationssystem, dadurch gekennzeichnet, daß zur Informationsübertragung mittels eines Binärcodes von der ersten Station (1) alternierend voneinander unterscheidbare (A, B) Impulsgruppen, wobei eine Gruppe für jeden der beiden Binärwerte eine andere Anzahl Impulse (I) enthält, abgestrahlt werden, daß in der zweiten Station (5) die Wechsel zwischen aufeinanderfolgenden Gruppen ermittelt werden, daß die Anzahl der Impulse zwischen aufeinanderfolgenden Wechseln gezählt wird und daß der erste oder der zweite Binärwert erkannt wird, wenn eine erste oder eine zweite Mindestanzahl von Impulsen vorliegt, wobei die Mindestanzahl für den zweiten Binärwert größer als die für den ersten Binärwert abgestrahlte Impulszahl ist.1. Navigation system with at least two interacting stations, in which pulse-shaped signals are emitted from the first station to the second station, in particular DME or TACAN navigation system, characterized in that for information transmission by means of a binary code from the first station (1) alternately from one another distinguishable (A, B) groups of pulses, with one group containing a different number of pulses (I) for each of the two binary values, that the change between successive groups is determined in the second station (5), that the number of pulses between successive changes is counted and that the first or the second binary value is recognized when a first or a second minimum number of pulses is present, the minimum number for the second binary value being greater than the number of pulses emitted for the first binary value. 2. Navigationssystem nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß jedem Impuls (I) ein zweiter Impuls (II) zugeordnet ist, so daß Impulspaare abgestrahlt werden.2. Navigation system according to claim 1, characterized in that each pulse (I) has a second Pulse (II) is assigned, so that pulse pairs are emitted. 3. Navigationssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen dadurch unterscheidbar sind, daß den Impulspaaren oder den Impulsen der einen Gruppe jeweils mindestens ein weiterer Impuls (III) in einem ersten Abstand (TA) und den Impulspaaren oder den Impulsen der anderen Gruppe jeweils mindestens ein weiterer Impuls (III) in einem zweiten Abstand (Tßjfolgt.3. Navigation system according to claim 1 or 2, characterized in that the groups can be distinguished in that the pulse pairs or the pulses of one group each have at least one further pulse (III) at a first distance (TA) and the pulse pairs or the pulses of other group at least one further pulse (III) at a second interval (Tßj follows. 4. Navigationssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen dadurch voneinander unterscheidbar sind, daß die Impulspaare oder Impulse der einen Gruppe anders als die Impulspaare oder Impulse der anderen Gruppe moduliert sind.4. Navigation system according to claim 1 or 2, characterized in that the groups are characterized are distinguishable from each other that the pulse pairs or pulses of one group are different from the Pulse pairs or pulses from the other group are modulated.
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