DE3038785A1

DE3038785A1 - Verfahren und vorrichtung zum unterdruecken des rauschens in einem loran-c-navigationsempfaenger

Info

Publication number: DE3038785A1
Application number: DE19803038785
Authority: DE
Inventors: Lester Richard Nashua N.H. Brodeur
Original assignee: Sanders Associates Inc
Current assignee: Lockheed Martin Corp
Priority date: 1980-10-09
Filing date: 1980-10-14
Publication date: 1982-05-27
Also published as: GB2085688A; GB2085688B

Description

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Firma SANDERS ASSOCIATES, INC., Daniel Webster Highway, South, Nashua, N.H. 03061, USA

Verfahren und Vorrichtung zum Unterdrücken des Rauschens in einem LORAN-C-Navigationsempfänger

Die Erfindung betrifft eine Navigationseinrichtung, insbesondere eine hyperbolische Navigationseinrichtung, welche die Zeitdifferenz in der Ausbreitung von Radiofrequenzimpulsen von synchronisierten Erd-Sendestationen ausnutzt.

In der Geschichte der Seefahrt haben schon immer Navigatoren ein genaues und zuverlässiges Verfahren zur Bestimmung ihrer Position auf der Erdoberfläche gesucht, und es sind viele Instrumente, wie z.B. der Sextant,erfunden worden. Während des Zweiten Weltkrieges ist ein Fernbereich-Radio-Navigationssystem-LORAN-A-(long range radio navigation system) entwickelt worden/ das unter den Gesichtspunkten des US-Küstenschutzes zu Kriegsoperationszwecken ausgeführt worden ist. Gegen Ende des Krieges bestanden dort siebzig LQRAN-A-Sendestationen, und es haben alle.Handelsschiffe, die für den Kriegsdienst mit LORAN-A-Empfängern ausge- · rüstet gewesen sind, weiterhin dieses Navigationssystem verwendet. Dieses Navigationssystem erfüllt seinen Zweck, jedoch sind auftretende Mängel durch ein neues Navigationssystem, genannt

"LORAN-C", überwunden worden.

Zur .Zeit sind acht LORAN-C-Mehrstation-Sendeketten in Betrieb. Dieses neue Navigationssystem führt eventuell zur Auflösung des früheren LORAN-A-Navigationssystems.

LORAN-C ist ein hyperbolisches Impuls-Niederfrequenz-Funknavigationssystem mit einer Frequenz von 100 kHz. Die LORAN-C-Funknaviciationssysteme verwenden drei oder mehr synchronisierte Erdstationen, von denen jede Funkimpulsketten sendet, die zu ihrem jeweiligen Sendebeginn eine feste Zeitbeziehung zueinander haben. Die erste Sendestation wird als Hauptstation bezeichnet, während die anderen Stationen als SekundärStationen bezeichnet werden. Die Impulsketten werden zu einer Empfangseinrichtung ausgestrahlt, die allgemein auf einem Luftfahrzeug oder auf Schiffen angeordnet ist, deren Position genau bestimmt werden soll. Die von jeder Ilauptstatioii und jeder Sekundärstation gesendeten Impulsketten bestehen aus einer Reihe von Impulsen, wobei jeder Impuls eine genau bestimmte Hüllkurvenform besitzt und wobei, ferner jede Impulskette mit' einer genauen, konstanten Folgefrequenz gesendet wird. Dabei ist jeder Impuls zeitlich von einem nachfolgenden Impuls durch ein .genau festgelegtes Zeitintervall getrennt. Ferner* sind die Impulsketten-Übertragungen der SekundärStationen um einen ausreichenden Zeitbetrag gegenüber den Übertragungen der Impulsketten der Hauptstation verzögert um sicherzustellen, daß ihre Ankunftszeit an irgendeiner Empfangseinrichtung innerhalb des Operationsbereiches des einzelnen LORAN-C-Systems dem Empfang der Impulskette von der Hauptstation folgen wird.

Da die durch die Hauptstation und die Sekundärstationen gesende-

ten Impulsserien elektromagnetische Impulse sind, die sich mit einer konstanten Geschwindigkeit ausbreiten, stellt die Zeitdifferenz der Ankunft von Impulsen von einer Hauptstation und einer Sekuhdärstation die Differenz in der Länge der Übertragungswege von diesen beiden Stationen zu der LORAN-C-Empfangseinrichtung dar.

Der geometrische Ort aller Punkte auf einer LORAN-rC-Tabelle, die eine konstante Entfernungsdifferenz von einer Hauptstation und einer Sekundärstation haben und die durch eine feste Zeitdifferenz der Ankunft ihrer 100 kHz-Trägerimpulsketten gekennzeichnet sind, beschreibt eine Hyperbel. Das LORAN-C-Navigationssystem macht es· einem Navigator möglich, diese hyperbolische Beziehung auszunutzen und unter Verwendung einer LDRAN-C-Tabelle seine Position genau zu bestimmen. Bei Anwendung einer mittleren niedrigen Frequenz, wie z.B.'100 kHz, die durch eine niedrige Dämpfung gekennzeichnet ist, und durch Messung der Zeitdifferenz zwischen dem Empfang der Signale von Haupt- und SekundärStationen liefert das heutige LORAN-C-System eine Genauigkeit der Position der Einrichtung innerhalb eines Bereiches von etwa 60 m und mit einer Reproduzierbarkeit innerhalb von 15m.-

Die Theorie und die Wirkungsweise des LORAN-C-Funknavigationssystems ist im einzelnen in einem Artikel von W.P. Frantz, W. Dean und R.L. Frank "A Precision Multi-Purpose Radio Navigation System", 1957, I.R.E. Convention Record, Teil 8, Seite 79, beschrieben. Die Theorie und die Arbeitsweise des LORAN-C-Funknavigationssystems ist auch in einer Broschüre beschrieben, die von dem "Department of Transportation, United States Coast Guard", Nr. CG-462, August 1974, mit dem Titel "LORAN-C User Handbook" herausgegeben worden ist.

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Das LORAN-C-System, das in dem vorgenannten Artikel beschrieben ist und das zur Zeit auch verwendet wird, ist ein Impulssystem, dessen Energie durch die Hauptstation und durch jede Sekundärstation in Form von Impulsketten ausgestrahlt wird, die eine Anzahl genau geformter und zeitlich eingestellter Impulse mit Radiofrequenzenergie erhalten. Alle Sekundärstationen senden Impulsketten aus acht definierten, einen zeitlichen Abstand aufweisenden Impuls aus, und es senden alle Hauptstationen die gleichen acht definierten, mit einem zeitlichen Abstand auftretenden impulse* Sie senden aber auch einen neunten Identifizierungsimpuls, der sich in einem genau bestimmten Abstand von den ersten acht Impulsen befindet. Jeder Impuls der durch die Hauptstation und die Sekuhdärstationen.gesendeten Impulsketten besitzt eine 100 kHz-Trägerfrequenz , so daß er von dem Träger viel höherer Frequenz, wie er in dem früher verwendeten LORAN-A-System benutzt worden ist, verschieden ist.·

•Die von jedem'Haupt-LORAN-C-Sender und jedem Sekundär—LORAN-C-Sender ausgestrahlten Impulse sind gekennzeichnet durch einen extrem.genauen Abstand von 1000 MikroSekunden zwischen benachbarten Impulsen. Irgendein gegebener Punkt in der genau geformten Hüllkurve jedes Impulses ist ebenfalls genau um 1000 Mikrosekunden von dem entsprechenden Punkt auf der Hüllkurve eines vorhergehenden oder eines nachfolgenden Impulses innerhalb der acht Impulse der Impulsketten getrennt. Um eine solche hohe Zeitgenauigkeit sicherzustellen, ist jede Haupt-Sendestation und jede Sekundär-Sendestation durch einen Cäsium-Frequenznormal-Taktgeber gesteuert, und es sind die Taktgeber der Hauptstation und der Sekundärstation miteinander synchronisiert.

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Wie schon erwähnt, wird die LORAN-C-Empfangseinrichtung dazu
verwendet, die Zeitdifferenz der Ankunft von Impulsserien von
einer Hauptstation und von Impulsserien von einer ausgewählten Sekundärstation zu messen, wobei beide Stationen sich innerhalb einer bestimmten LORAN-C-Kette befinden'. Es ist klar, daß irgendwelche Ungenauigkeiten in der Messung der Zeitdifferenz der Ankunft von Signalen von Haupt- und Sekundär-Sendestationen zu
Fehlern in der Positionsbestimmung führen.· Dies erfordert, daß in dem LORAN-C-Empfanger enthaltene Oszillatoren häufig kalibriert bzw. geeicht werden müssen, um durch eine Oszillator-Ungenauigkeit auftretende Meßfehler zu vermeiden.

Die derzeit durch LORAN-C-Navigationsempfänger erhaltenen Si- . gnale besitzen einen sehr niedrigen Rauschabstand, und es ist
schwierig, den dritten zyklischen positiven Nulldurchgang festzustellen, der üblicherweise für die Zeitdifferenzmessungen
zwischen den Signalen verwendet wird, die von den Haupt- und Sekundärstationen empfangen werden. Dieses Problem wird noch durch das Rauschen erschwert, das in der Schaltung des LORAN-C-Navigationsempfänger s erzeugt wird, und zwar insbesondere im Eingangsteil des Empfängers, und zwar in dem Signalweg, der unmittelbar der Empfangsantenne folgt.

Es besteht deshalb ein Bedürfnis nach einer verbesserten Schaltungsanordnung und nach verbesserten Techniken, um das innerhalb des LORAN-C-Empfängers erzeugte Rauschen zu verringern. Es ist Aufgabe der Erfindung, die Wirkung des innerhalb des Empfängers erzeugten Rauschens durch Mittelwertbildung dieses Rauschens so klein wie möglich zu halten.

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Es besteht auch ein technisches Bedürfnis nach wenig kostenaufwendigen Oszillatoren innerhalb der LORAN-C-Empfanger, die keinerlei Kalibrierung bzw. Eichung erfordern, wobei die Empi.'inqer aber ao arbeiten, als ob die Oszillatoren so genau wie Standard-Laboratoriums-Oszillatoren sind. Solche Oszillatoren erhöhen die Genauigkeit und die Zuverlässigkeit der Navigations-Informations-Ausgangssignale vom Empfänger.

Die vorgenannten Ziele werden durch den erfindungsgemäßen neuen LORAN-C-Empfänge'r erreicht. Bei diesem wird ein großer Teil der Komplexität und der teuren automatischen Erfassung und der Nachlaufschaltung in den früheren LORAN-C-Navigationsempfängern ausgeschaltet, und es wird ein kleiner, leichter und preiswerter Empfänger geschaffen, der verhältnismäßig wenig elektrische Leistung benötigt und der die Wirkungen des im Empfänger erzeugten Rauschens verringert und der keine Kalibrierung bzw.- Eichung des- Empfänger-Oszillator-Taktgebers erfordert.

Auf der erfindungsgemäßen LORAN-C-Einrichtung sind vier Wahlschalter vorgesehen, die von der Bedienungsperson dazu verwendet werden, die Gruppen-Wiederholungs-Intervall-Information für eine LORAN-C-Kette einzuführen, welche den Bereich überdeckt, in dem die LORAN-C-Einrichtung arbeitet. Diese über die. Wahlschalter eingeführte Information wird in dem Prozeß der Lokalisierung der Signale von Haupt- und Sekundärstationen der gewählten LORAN-C-Kette und zur Erzeugung eines Ausgangssignals verwendet.

Der erfindungsgemäße Empfänger erhält alle Signale, die innerhalb einer schmalen Bandbreite um die 100 kHz-Arbeitsfrequenz

der LORAN-C-Schaltung herum auftreten. Ein mit 100 kHz getaktetes Schieberegister ist mit der logischen Schaltung gekoppelt. Es prüft kontinuierlich alle empfangenen Signale, um die von den LORAN-C-Haupt- und -Sekundärstationen gesendeten einzigartigen Impulszüge herauszufinden. Der Mikroprozessor und andere Schaltungen, die in die erfindungsgemäße LORAN-C-Einrichtung einge- ■ baut sind, analysieren die Ausgangssignale vom Register und der zugehörigen logischen Schaltungsanordnung und zeigen an, daß Signale von der Hauptstation oder den Sekundärstationen empfangen worden sind., um zuerst zu bestimmen, welche empfangenen Signale mit der Gruppen-Polgefrequenz für die ausgewählte LORAN-C-Kette übereinstimmen. Wenn der Empfänger die Impulszüge von der ausgewählten Haüptstation identifiziert. hat und den Weiteren-Empfang dieser Impulse vorhersagen kann, veranlaßt der Mikroprozessor andere Schaltungsanordnungen, eine Feinabstimmung einzuleiten.

In der Feinabstimmungs-Betriebsart gibt der Mikroprozessor einen Phasenregelkreis (PLL) frei, der aus einem Computerprogramm und anderen Schaltungseinrichtungen einschließlich eines Zyklusdetektors besteht, um den positiven dritten zyklischen Nulldurchgangspunkt jedes von einer Hauptstation empfangenen Impulses zu analysieren und zu lokalisieren. Für den Fall, daß. der dritte positive Zyklus-Nulldurchgang jedes Impulses von der Hauptstation nicht in der von dem Mikroprozessor errechneten Zeit lokalisiert worden ist, erzeugt der Zyklusdetektor Ausgangssignale, die von dem Mikroprozessor dazu benutzt werden festzustellen, ob ein Mehrfaches von 10 Mikrosekunden zu der errechneten Zeit addiert oder von dieser Zeit subtrahiert werden muß. Der Mikroprozessor wiederholt dann den Feinsuch-Betriebsart-Ana-

lysierprozeß. Dieser Analysierprozeß und die Revision der errechneten Zeit werden unter Verwendung einer Rückführung vom Zyklusdetektor wiederholt, bis der dritte positive Zyklus-Nulldurchgang jedes Impulses des Hauptstations-Impulszuges lokalisiert worden ist.

Nachdem der dritte positive Zyklus-Nulldurchgang jedes Impulses der Haupt-Sendestation der ausgewählten LORAN-C-Kette einmal lokalisiert worden ist, lokalisiert der Empfänger die zugehörigen Sekundärstationen. Der Mikroprozessor erzeugt eine geringe Anzahl von Zeitfächern zwischen der Ankunft"jädes Impulszugs voh der Hauptstation, und er erzeugt ein grobes Histogramm, indem er einen Zählwert in ein zugehöriges Fach (bin) eingibt, wenn ein Signal einer Sekundärstation ermittelt worden ist. Nachdem einmal Fächer (bins) gefunden worden sind, die Zählwerte enthalten, die den Empfang von Signalen von Sekundärstationen darstellen, zerlegt der Mikroprozessor diese besonderen Fächer (bins) in eine große Zahl von Zeitfächern (time bins) , die ein · feines Histogramm erzeugen, um die Zeit der Signalankunft der Sekundärstations-Signale.genauer zu bestimmen. Der Zyklusdetektor wird dann'in Verbindung mit dem Mikroprozessor nach Art einer Phasenregelkreis-Betriebsart verwendet, um den positiven dritten Zyklus-Nulldurchgang jedes von einer Sekundärstation empfangenen Impulses zu identifizieren.

Der Mikroprozessor macht dann genaue Ankunfts-Zeitdifferenz-Messungen zwischen der Zeit der Ankunft von Signalen von der Hauptstation und derjenigen von Signalen von den SekundärStationen. Die Bedienungsperson der Einrichtung verwendet einen Wahlschalter, um die Zeitdifferenz der Signalankunfts-Informä-

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tion der SekundärStationen sichtbar anzuzeigen. Die Bedienungsperson der LORAN-C-Einrichtung zeichnet diese sichtbaren Anzeigen in eine hydrografische LORAN-C-Tabelle ein, um die physikalische Position des LORAN-C-Empfangers' auf der Erdoberfläche zu bestimmen.

Der erf.indungsgemäße LORAN-C-Navigationsempfanger benötigt im Gegensatz zu den bekannten Empfängern keine Kalibrierung bzw. Eichung seines inneren Oszillators. Der Mikroprozessor, dem durch die Bedienungsperson das Gruppen-Wiederholungsintervall eingegeben worden ist, weiß, wie viele Zyklen des inneren Oszillators innerhalb des Standard-Gruppen-Wiederholungsintervalls des Cäsium-Taktgebers zwischen zwei aufeinanderfolgenden, von der Hauptstation empfangenden Impulszügen auftreten müssen. Jeder Fehler wird notiert und über die Gruppen-Wiederholungsintervall-Periode interpoliert, und es werden zu den interessierenden inneren Schaltungs-Takt-Zählanzeigen Korrekturfaktoren addiert oder von diesen subtrahiert, um auf diese Weise eine sehr genaue Zeitdifferenz der Signalankunftsmessungen zu erhalten.

Die LORAN-C-Empfängerschaltung behält den Nachlaufvorgang des Empfanges der Haupt- und SekundärStationssignale, die jeder für sich periodisch im Gruppen-Wiederholungs-Intervall (GRI) übertragen werden, bei, und sie veranlaßt periodisch eine Phasenumkehrung oder Phasenverschiebung der empfangenen Signale um 180°. Dieses geschieht im Eingangsteil des Empfängers unmittelbar hinter der Antenne mit Vorverstärker und 100 kHz-Eingangsfilter. Dort im Eingangsteil des Emplängers wird das störende. Rauschon erzeugt.· Diese periodischen Phasenumkehrungen bewirken eine Aus-

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schaltung des Rauschens durch Mittelwertbildung, so daß in d_"ie empfangenen Signale kein Vorspannungspegel eingeführt wird. Ein solcher Vorspannungspegel würde eine fehlerhafte Messung der Signalankurtsdifferenz durch den Empfänger hervorrufen. Die periodischen Phasen-Umkehrungen werden in dem weiteren Signalweg durch den Empfänger wieder entfernt oder kompensiert, bevor die Zeitperiode der Ί80°-Phasenverschiebung mit den Zeitdifferenzmessungen der Signalankunft, die in den LORAN-C-Empfängern normalerweise durchgeführt werden, interferiert.

Der erfindungsgemäße LORAN-C-Navigatlonsempfänger wird im folgenden anhand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Diese Zeichnung zeigt allgemein ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen LORAN-C-Navigationsempfängers. .

Die Figur zeidt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen LORAN-C-Navigationseinrichtung unter Verwendung der erfindungsgemässen Rausch-Unterdr.ückungsschaltung. Filter und Vorverstärker 1 und Antenne 2 sind von üblicher Art, wie sie in allen LORAN-C-Empfängern verwendet werden. Sie sind ständig auf eine Mittelfrequenz von 100 kHz abgestimmt, d.h. auf die Arbeitsfrequenz aller LORAN-C-Sendestationen. Der Filter 1 hat eine Durchlaßbreite von 20 kHz. Empfangene Signale werden über einen invertierenden Verstärker 81 dem Zyklusdetektor 82 und dem Nulldurchgangs-Detektor 6 zugeführt.

Der Signaleingang zum Nulldurchgangs-Detektor 6 wird zunächst in der Amplitude begrenzt, so daß jeder Zyklus jödes Impulses durch eine binäre "1" dargestellt wird und jeder negative Halbzyklus durch eine binäre "0" dargestellt wird. Die Vorderkante oder positive Kante jeder binären "1" entspricht genau der po-

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sitiven Neigung jeder Sinuswelle, die jeder Impuls enthält. Somit ist der Detektor 6 ein positiver Nulldurchgangs-Detektor. Wie ferner im einzelnen in der Beschreibung ausgeführt, liefert die logische Schaltung 16 auch ein Eingangssignal an den Nulldurchgangs-Detektor 6, der in der Fig. 1. nicht dargestellt ist. Der Nulldurchgangs-Detektor 6 stellt ein Fenster von nur 10 Mikrosekunden ein, in welchem allein die Vorderkante jeder, binären "1" festgestellt werden kann. Das Endergebnis besteht darin, daß nur der positive Nulldurchgang des dritten Zyklus jedes Impulses der von jeder LORAN-C-Station gesendeten Impulszüge festgestellt wird und so durch den Detektor 6 ein Ausgangssignal erzeugt wird.

Wie ersichtlich, erhält die Verriegelung 5 ihr Eingangssignal vom Nulldurchgangs-Detektor 6. Der Taktgeber-Zähler 7 ist ein kristallgesteuerter Taktgeber, der während des Betriebs, des erfindungsgemäßen LORAN-C-Empfängers kontinuierlich läuft. Der in dem Augenblick, in dem der Nulldurchgangs-Detektor 6 einen . dritten positiven Zyklus-Nulldurchgang anzeigt, im Zähler 7 enthaltene Zählwert wird in der Verriegelung 5 gespeichert, deren Inhalte dann dem Multiplexer 8 zugeführt werden. Der Multiplexer 8 ist ein Zeit-Multiplexer, der dazu verwendet wird, die zahlreichen Leitungen von der logischen Schaltung 16, der logischen Schaltung 4, des Zyklus-Detektors 82, der Verriegelung 5, des Taktgeber-Zäülers 7 und der Wahlschalter 11 und 12 zum Mikroprozessor 9 durchzuschalten. Die Zähleranzeige .in der Verriegelung 5 zeigt dem Mikroprozessor 9 die Zeit an, zu der jeder positive Nulldurchgang festgestellt worden ist.

Das Eingangssignal vom Detektor 6 zum schnellen Schieberegister

ist ein Impulszug von "1"en und "0"en, der durch die digitale Verzögerungsleitung des Schieberegisters, die in Intervallen von einer Millisekunde angezapft ist, verschoben wird- Wegen der an jede Anzapfung angeschlossenen logischen Kreise führen nur die Impulszüge von den LORAN-C-Häupt- und -Sekundärstationen zu AusgangsSignalen von den logischen Kreisen des Registers 3. Die logischen. Schaltungen innerhalb des Registers 3 werden dazu verwendet, die Inhalte der Schieberegister-Verzögerungsleitung zu analysieren, um zuerst zu bestimmen, ob die Signale einen Impulszug von einer LORAN-C-Hauptstation oder einer Sekundärstation darstellen, und um zweitens die besondere Phasenkodierung der empfangenen Signale anzuzeigen. Die logische Schaltung 4 speichert die Information vom Register 3, welche·anzeigt, ob ein Impulszug von einer'Hauptstation oder einer Sekundärstation herrührt, und sie zeigt ferner den besonderen übertragenen Phasenkode an. Diese in der logischen Schaltung 4 gespeicherte Information wird dem Mikroprozessor 9 über den Mulitplexer 8 zugeführt, um die empfangenen LORAN-C-Signale zu verarbeiten. Zur gleichen Zeit> zu der die Information in der"logischen Schaltung 4 gespeichert -wird·, veranlaßt der Detektor 6 die· Verriegelung 6, den vorhandenen.·.Zählwert im Taktgeber-Zähler 7 zu speichern, welcher die Zeit des Auftretens anzeigt. Es sollte darauf hingewiesen werden, daß der Taktgeber-Zähler 7 auch ein-Eingangssignal an den Multiplexer 8 liefert, so daß der Mikroprozessor 9 die Spur einer kontinuierlichen Laufzeit halten kann, wie es durch die Rückführungen des Zählers 7 angezeigt wird.

Die Wahlschalter 11 werden dazu verwendet, das Gruppen-Wiederholungsintervall· (GRI) einer ausgewählten LORAN-C-Kette in den Empfänger einzugeben. Der Ausgang des Wahlschalters 11 wird, auch

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in den Multiplexer 8 eingegeben, um das Gruppen-Wiederholungs-Intervall (GRI) der ausgewählten LORAN-C-Kette dem Mikroprozessor 9 zuzuführen.

Mit den verschiedenen Arten von Informationen, die von den vorher beschriebenen Schaltungen über den Multiplexer 8 in den Mikroprozessor 9 eingegeben worden sind, bestimmt der Mikroprozessor 9, ob und wann empfangene Signale von der Hauptstation, oder- den Sekundärstationen der ausgewählten LORAN-C-Kette herrühren. Wenn der Mikroprozessor 9 einmal die Signale von dor ausgewählten Hauptstation genau lokalisiert, wie sie durch einen Vergleich des in ihm über die Wahlschalter eingegebenen Gruppen-Wiederholungs-Intervalls mit der Zeitdifferenz des Empfanges jedes von der Hauptstation der ausgewählten Kette gesendeten Impulszuges bestimmt sind, geht der Empfänger in die Fe'in-Suchbetriebsart über, und zwar unter Verwendung eines mit einem Computerprogramm im Mikroprozessor 9 ausgeführten Phasenregelkreises, wobei der Regelkreis durch einen Eingang vom Zyklusdetektor 82 abgeschlossen ist, um den gewünschten dritten positiven Nulldurchgang des Radiofrequenzträgers in Verbindung mit dem Nulldurchgangsdetektor 6 zu lokalisieren. Der Empfänger schaltet dann um, um die Sekundärstationssignäle der ausgewählten Kette'zu lokalisieren. Zum Lokalisieren der Sekundärstationen erzeugt der Mikroprozessor 9 zuerst ein grobes Histogramm und dann ein feines Histogramm durch Speicherung der Empfangszeit aller Sekundärstationssignäle in Zeitschlitzfächern, die durch den Mikroprozessor in seinem eigenen Speicher zwischen der Ankunft von zwei aufeinanderfolgenden Hauptstations-Impulszügen erzeugt sind. Wenn Signale von den Sekundärstationen der gewählten LORAN-C-Kette durch Sekun-

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därstationssignal-Zähleranzeigen lokalisiert werden, die in den Zeitschlitzfächern des groben Histogramms mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Gruppen-Wiederholungs-Intervall· (GRI) der ausgewählten .LORAN-C-Kette erscheinen, erzeugt der Mikroprozessor 9 ein feines Histogramm mit Zeitschlitzfächern kürzerer Dauer. Auf diese Weise bestimmt der Mikroprozessor 9 genau die Ankunftszeit von Impulszügen von Sekundärstationen der ausgewählten LORAN-C-Kette.

Wenn der Mikroprozessor 9 einmal die Empfangszeit von Sekundärstationssignalen genau bestimmt und wenn er die Empfangszeit von nachfolgend empfangenen Sekundärstations-Impulszügen errechnen kann, veranlaßt der Mikroprozessor den Empfänger, in einen feineren Such-Betriebszustand einzutreten, und zwar unter Verwendung der gleichen Phasenregelungskreisanordnung, wie sie oben beschrieben ist, um den dritten positiven Zyklus-Nulldurchgang jedes Impulses des Sekundärstations-Impulszuges genau zu lokalisieren. " . . '.·."■

Wenn der Mikroprozessor 9, der mit den anderen Schaltungen in dem erfindungsgemäßen LORAN-C-Empfänger zusammenwirkt, die von

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den.Haupt- und Sekundärstationen gesendeten Impulszüge der ausgewählten LORAN-C-Kette lokalisiert hat und sich auf diese aufgeschaltet hat, führt er die gewünschten Messungen der Ankunftszeitdifferenz durch, die für den LORAN-C-Betrieb erforderlich sind. Der Mikroprozessor 9 bewirkt dann eine visuelle Anzeige über die Wiedergabeeinrichtung 12. Die Ausgangsinformation wird in eine hydrografische LORAN-C-Tabelle in bekannter Weise eingetragen, um die physikalische Position des LORAN-C-Empfängers zu lokalisieren..

Auf der Frontplatte der Wiedergabeeinrichtung 12 des Empfängers sind Lampen vorgesehen, die beim Einschalten des Empfängers anfangs alle' aufleuchten und erlöschen. Wenn die Signale der Hauptstation und jeder Sekundär st at ion der ausgewählten 1. ORAN-C- Ke.t te '.' lokalisiert sind, und wenn durch den Mikroprozessor 9 festgestellt ist, daß die"Signale jeder Station zur Durchführung genauer Messungen der Differenzen der Signalankunftszeiten verwendet werden können, leuchtet die der betreffenden Station zugeordnete Lampe ständig. Dies ist eine Anzeige für die Bedienungsperson des Empfängers, die ihm anzeigt, daß er mit den Schalters 11 die Stationen richtig gewählt hat, um die Messungen der Zeitdifferenz der Signalankunft durchzuführen.

Der im inneren des LORAN- C-Empfängers vorgesehene Oszillator benötigt im Gegensatz zu den bekannten Empfängern niemals eine Kalibrierung oder Eichung. Der Mikroprozessor 9 kennt genau die Zeitdifferenz der Signalankunft der Impulszüge von der Hauptstation der ausgewählten Kette, und zwar aufgrund des GRI, das ihm über die Schalter 11 eingegeben worden ist. Diese Information wird mit dem Ausgangssignal oinos Tlnuptosz il 1 aim s im EmpHinger

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vorglichen, um den Frequenzfehler des Oszillators zu bestimmen. Dei Mikroprozessor 9 interpoliert dann den Fehler über die Zeitperiode zwischen dem Empfang von Signalen von der Hauptstation, und es wird ein Korrekturfaktor zu den inneren Taktgeber-Anzeigen der Empfangszeit aller Impulse von der Hauptstation und den Sekundärstationen hinzu addiert oder von diesen abgezogen, um darauf genaue Messungen' der Zeitdifferenz der Signalankunft machen zu können. - ■

Gemäß der Lehre' der vorliegenden Erfindung wird eine Phasens'chiebef unkt ion in dem empfänger ausgeführt, um das im Inneren des im Eingangskreis des Verstärkers erzeugte Rauschen durch Mittelwertbildung auszuschalten, welches Rauschen normalerweise einen Vorspannungspegel erzeugt, welcher die Fähigkeit, den drit-.ten positiven'ZyklusrNulldurchgang jedes Impulses zu lokalisieren, stärk beeinträchtigt. Nach Empfang von zwei Impulszügen . der Hauptstation wird die Phase aller Signale in dem Empfänger periodisch umgekehrt, um das Rauschen durch Mittelwertbildung auszuschalten.- .

Das· schnelle Schieberegister 3 erzeugt jedesmal dann ein Aus-.gangssignal,". wenn Signale von einer Hauptstation oder einer Sekundärstation festgestellt werden, wobei dieses vom Register 3 erzeugte Signal· über die logische Schaltung 4 und den Multiplexer 8 dem Mikroprozessor 9 zugeführt wird. Der Mikroprozessor 9 bestimmt, welche Signale der Hauptstation und der Sekundärstation von der ausgewählten LORAN-C-Stationskette herrühren, und er liefert der logischen Schaltung 16 jedesmal dann ein Signal, wenn dm: ίί Lqnal-der ."HiBtJOwHhItOn Ketten-IIauptstation festgestellt wird. Die logische Schaltung 16 zählt diese vom Mikroprozessor

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herrührenden Signale und'liefert ein Signal an den Kontrol!eingang des invertierenden Eingangs des Verstärkers 81. Dieses bewirkt für alle empfangenen Signale eine Phasenverschiebung um 180° jedesmal dann, wenn das Signal von der ausgewählten. Hauptstation festgestellt worden ist. Die Wirkung dieser periodisch wechselnden Phasenschiebung wird am Nulldurchgangs-Detektor 6 beseitigt, wo das innen erzeugte Rauschen kein-P.roblem mehr dar-• stellt. Jedesmal dann, wenn das dem invertierenden Verstärker 81 zugefährte invertierende Signal seinen Zustand ändert,, ändert ein dem Nulldurchgangs-Detektor 6 zugeführtes weiteres invertierendes Signal ebenfalls den Zustand; um die Wirkungen der durch den Verstärker 81 eingeführten Phasenumkehrung zu beseitigen.

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Claims

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1./ Vorrichtung zum Unterdrücken des in-einem Navigationsempfänger-Indikator zur Erzeugung von Navigationsinformationen
erzeugten Rauschens, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, welche periodisch ein erstes Signal erzeugt, durch eine auf das erste Signal ansprechende erste Vorrichtung, welche die Phase der
empfangenen Navigationssignale im Anfangs- bzw. Eingangsteil des Empfängers umkehrt, um das im Eingangsteil .des Empfängers erzeugte Rauschen durch Mittelwertbildung wirksam zu entfernen, und
durch eine auf das erste Signal ansprechende zweite Vorrichtung, welche die Phase der Navigationssignale wieder umkehrt, um die durch die erste Vorrichtung eingeführte Phasenumkehrung wieder zu beseitigen, wobei die erneute Phasenumkehr Navigationssignale an einem Punkt innerhalb des Empfängers durchgeführt wird, an dem das innen erzeugte Rauschen kein wesentliches -Problem darstellt und an dem vor der erneuten Phasenumkehr Probleme für die Ableitung der Navigationsinformation entstehen würden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die erste, ein Signal erzeugende Vorrichtung eine Zählvorrichtung enthält, die für jedes der pariodischen Navigationssignale er-

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höht wird, und daß eine auf den Zählwert der Zählvorrichtung ansprochendo Dividiervorrichtuncf vorgesehen ist, welche periodisch das erste Signal erzeugt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorrichtung einen Verstärker enthält, der normalerweise ihm eingegebenen NavigationsSignaIe ohne Phasenumkehrung hindurchläßt, der aber durch Ansprechen auf das erste Signal die Phase der ihn durchsetzenden Navigationssignale umkehrt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vorrichtung ein logisches EXKLUSIV-ODER-Gatter enthält, dessen erstem Eingang die Navigationssignale und dessen zweitem Eingang das erste Signal zugeführt wird, wobei das logische Gatter die Phase der zugeführten Navigationssignale umkehrt, wenn das .erste Signal am zweiten Eingang anliegt.

5. Vorrichtung zur Unterdrückung des im Eirigangsteil eines LORAN-Navigationsempfänger-Indikators erzeugten Rauschens, wobei der Navigationsempfänger-Indikator durch Empfang periodisch von jedem mehrerer Navigations sender und Messung der Aiikunftszeitdiffer.eriz der Signale von Paaren der Navigations sender Navigationsinformationen liefert, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur .Erzeugung eines ersten Signals mit einer Periode, die ein ganzes Vielfaches der Periode des von jedem der Navigationssender gesendeten Signals ist, wobei dieses erste Signal zwei Zustände aufweist- und sich eine gleiche Zeitspanne in jedem Zustand befindet, durch einen ersten Inverter im Eingangsteil des Empfängers,·· wobei der Empfänger auf das erste Signal anspricht, um periodisch die Phase der ihn durchsetzenden empfangenen Navi-

gationssignale umzukehren und das innerhalb des Eingangsteils des Empfängers erzeugte Rauschen durch Mittelwertbildung wirksam zu unterdrücken, und durch einen auf das erste Signal ansprechenden zweiten Inverter für die Wiederumkehr der Phase der empfangenen Navigationssignale an einem Punkt in dem Empfänger, an dem das innen erzeugte Rauschen kein wesentliches Problem darstellt, und bevor die Phasenumkehrprobleme bei der Ableitung der Navigationsinformation einbringt.

6. Verfahren zum Unterdrücken des im Eingangsteil eines Navigationsempfängers erzeugten Rauschens auf den empfangenen Navigationssignalen, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

es wird die Phase der empfangenen Navigationssignale im Eingangsteil des Empfängers periodisch umgekehrt, so daß die Wirkung des innen erzeugten Rauschens auf den empfangenen NavigationsSignalen durch Mittelwertbildung ausgeschaltet und dadurch wirksam unterdrückt wird, und es wird die Phase der empfangenen Navigationssignale im weiteren Verlauf des Signalweges durch den Empfänger wieder umgekehrt, und zwar an einer Stelle, an der das innerhalb erzeugte Rauschen kein Problem darstellt, um so alle in dem Empfänger vorgenommenen Phasenumkehrungen zu entfernen.

7. Verfahren zum Unterdrücken des im Eingangsteil eines Navigationsempfänger-Indikators erzeugte.n Rauschens, wobei der Navigationsempfänger-Indikator durch Empfang und Messung der Differenz in der Ankunftszeit der durch mehrere Navigationssender gesendeten Navigationssignale eine Navigationsinformation liefert, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

es wird die Phase der empfangenen Navigationsslgnalo im Elngangsteil des Empfängers periodisch umgekehrt, so daß die Wirkung des

inneii erzeugten Rauschens auf den empfangenen Navigations Signalen durch Mittelwertbildung ausgeschaltet und dadurch wirksam unterdrückt wird, und es wird die Phase der empfangenen Navigationssignale im. weiteren Verlauf des Signalweges durch den Empfänger wieder umgekehrt, und zwar an einer Stelle, an der das innerhalb erzeugte Rauschen kein Problem darstellt, um so alle in dem Empfänger vorgenommenen Phasenumkehrungen zu entfernen.

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