DE3102049C1 - "Funkortungssystem" - Google Patents

Description

• Die Erfindung macht sich die sich aus der F i g. 1 ergebende Erkenntnis zunutze, daß in kürzester Zeit die genaueste Standortbestimmung dadurch erreicht werden kann, daß nicht wie bisher immer nur die Peilwerte zu gleichen Zeiten (T1, T2 und T3) zur Triangulation benutzt werden, sondern daß aus der Vielzahl von während einer vorbestimmten Zeit beispielsweise zwischen T1 und T4 gemessenen Peilwerten der verschiedenen Peilempfänger A, B und C jeweils diejenigen ausgewählt werden, die während dieser Zeitspanne am genauesten sind. Erreicht wird dies bei dem erfindungsgemäßen System dadurch, daß sämtliche während einer vorbestimmten Zeitspanne auftretenden Peilwerte zunächst gespeichert werden, daß dann von allen diesen Peilwerten sämtliche Triangulations-Kombinationen gebildet werden, daraus die entsprechenden Fehlerdreiecke und Fehlerkreise errechnet werden und daß dann schließlich durch einen Sortiervorgang der kleinste Fehlerkreis ausgewählt wird, dem natürlich dann auch die Peilwerte sämtlicher möglicher Kombinationen zugrunde liegen, die während dieses Zeitabschnittes am genauesten sind. Für das Beispiel nach F i g. 1 werden auf diese Weise beispielsweise während der Zeitspanne T1 bis T3 die besten Peilwerte A 2, B3 und C1 ausgewählt und als bestmögliches Peilergebnis angezeigt. Gemäß der Erfindung wird also eine gezielte Triangulation durchgeführt und somit auf kürzeste Weise die bestmögliche Standortbestimmung des zu ortenden Senders erreicht und es werden alle genauen und damit richtigen Peilungen von ungenauen und falschen Peilungen getrennt. Das erfindungsgemäße System erlaubt auch die einfache Erfassung von sogenannten Großkreisabweichungen, also Peilfehlern infolge unterschiedlicher Auswirkung der lonosphäre auf die einzelnen Peilempfänger, wenn für ein bestimmtes System alle anderen Fehlermöglichkeiten bekannt sind, denn in diesem Fall drücken sich eventuelle Großkreisabweichungen unmittelbar im Ortungsergebnis aus. Das erfindungsgemäße System ist für alle Peilsysteme geeignet. Es sind zwar noch Fehler denkbar, wenn zwei oder drei Peilempfänger gerichtet falsche Peilwerte liefern, die Wahrscheinlichkeit hierfür ist jedoch äußerst gering, so daß ein erfindungsgemäßes System auch sehr zuverlässig arbeitet.
• Die Erfindung wird im folgenden anhand der F i g. 2 an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
• F i g. 2 zeigt das Prinzipschaltbild eines erfindungsgemaßen Funkortungssystems mit zugehöriger geometrischer Peilwertauswertung. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind drei voneinander unabhängig arbeitende Peilempfänger A, B und C vorgesehen, beispielsweise sogenannte Dopplerpeiler, über die die Richtung eines zu ortenden Senders als Peilwinkelwert bestimmbar ist.
• Die Empfänger werden zu diesem Zweck auf die Frequenz des zu ortenden Senders abgestimmt. In F i g. 2 sind grafisch die Peilwinkelwerte A 1, A 2 für den Empfänger A, B 1, B3 für den Empfänger Bund C1 für den Empfänger Ceingezeichnet, die nach Fig. 1 jeweils während der Zeit t 1, t2 bzw. t3 gewonnen werden. In einem Speicher S 1 werden alle während einer bestimmten Zeitspanne auftretenden Peilwerte der Empfänger A, Bund C gespeichert, also beispielsweise alle während der Zeit t 1 bis t3 auftretenden Peilwerte Al, A2, A3; B1, 132, B3: C1, C2, C3; Fig.2 sind der Übersichtlichkeit halber nur die oben erwähnten ausgewählten Peilwerte grafisch eingezeichnet. Die Zeitspanne, während welcher alle nacheinander gewonnenen Peilwerte gespeichert werden, ist bestimmt durch die gewünschte Schnelligkeit des Peilergebnisses und durch die geforderte Genauigkeit der Ortung. Im allgemeinen liegt diese Zeitspanne bei einer oder mehreren Sekunden. Es können auch Sender genau geortet werden, die nur relativ kurze Signale senden solange je Sendezeit jeweils mindestens zwei Peilwerte ermittelt werden können.
• In einer mit dem Speicher S 1 verbundenen Auswerteinrichtung F; tnit der in bekannter Weise aus drei einzelnen Peilwerten jeweils das zugehörige Fehlerdreieck, daraus der zugehörige Fehlerkreis und hieraus schließlich die zugehörigen Standortkoordinaten des zu ortenden Senders gewonnen werden, werden nun aus sämtlichen möglichen Peilwertkombinationen der im Speicher s 1 gespeicherten Peilwerte die Fehlerkreise nebst zugehörigen Standortkoordinaten ermittelt. F i g. 2 zeigt grafisch, wie zunächst für die Peilwertkombination A 1, B1 und C1 das zugehörige Fehlerdreieck D 1 ermittelt wird, dessen Flächenschwerpunkt M I den Mittelpunkt für den zugehörigen Fehlerkreis K 1 darstellt, dessen Radius rder Hälfte der längsten Dreieckseite entspricht. In gleicher Weise werden für alle übrigen möglichen Peilwertkombinationen die Fehlerkreise ermittelt, u. a. auch für die Peilwerte A 2, B3 und C1, die ein gegenüber dem Dreieck D 1 wesentlich kleineres Fehlerdreieck Dx ergeben und einen entsprechend kleinen Fehlerkreis Kx. In dem gewählten Beispiel nach Fig. 1 mit Peilwertauswertung während der Zeit t 1 bis t 3 werden also insgesamt 27 einzelne Peilwertkombinationen gebildet und daraus die jeweiligen Fehlerkreise errechnet. Aus Fig. 1 ergibt sich, daß die in F i g. 2 eingezeichnete Peilwertkombination A 2, B3 und C1 am genauesten ist und den eingezeichneten kleinsten Fehlerkreis Kx ergibt. Alle so ermittelten unterschiedlich großen Fehlerkreise mit zugehörigen Standortkoordinaten werden in einem Zwischenspeicher S2 zwischengespeichert und die Fehlerkreise nach Größe sortiert. Am Ende eines solchen Peilauswertzyklus, also nach der Zeit t3 wird dann in der Sortiereinrichtung S2 ermittelt, welcher Fehlerkreis in dem Beobachtungszeitraum t 1 bis t 3 am kleinsten ist, im gezeigten Ausführungsbeispiel nämlich der Fehlerkreis Kx. Die zugehörigen Standortkoordinaten Mx, die entweder in geographischem Maßstab oder in X-, Y-Koordinaten angegeben und ausgewertet werden, werden dann über eine Anzeigeeinrichtung Z angezeigt, und zwar zusammen mit dem zugehörigen kleinsten Fehlerkreis bzw. den sich daraus ergebenden Peilwert-Toleranzgrenzen. Auf diese Weise wird jede Koordinatenausgabe gleichzeitig mit einer Peilgüte angezeigt, die es dem Benutzer ermöglichen, die Art der Ortungsgenauigkeit abzuschätzen. Gleichzeitig ist es möglich, aus dem Speicher S1 diejenigen ursprünglichen Peilwerte A 2, B3, C1 auszuspeichern und über eine Anzeigeeinrichtung P1 anzuzeigen, die diesem kleinsten Fehlerkreis zugrunde liegen, wie dies durch die Rückführleitung R schematisch angedeutet ist. Zu diesem Zweck sind sämtliche in den Speicher S 1 eingespeicherten Peilwerte entsprechend gekennzeichnet, um sie nachher in diesem Sinne wieder identifizieren zu können.
• Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können die im Zwischenspeicher S bereits nach Größe sortierten einzelnen Fehlerkreise grafisch mit den zugehörigen Standortkoordinaten beispielsweise auf einem Bildschirm angezeigt werden, um so dem Benutzer rein grafisch zu zeigen, welche während einer vorbestimmten Zeitspanne ermittelten Triangulationskombinationen am genauesten sind und welche als ungenau unberücksichtigt bleiben sollen. Dazu ist es noch vorteilhaft, sämtliche Fehlerkreise, die relativ klein sind und denen daher relativ genaue Ortungen zugrunde liegen, mit einem bestimmten Faktor besser zu bewerten als größere Fehlerkreise mit ungenauen Werten. Werden dann die so nach ihrer Genauigkeit bewerteten einzelnen Triangulations-Kombinationsmöglichkeiten für den Betrachter auf einem Bildschirm grafisch dargestellt, so ergibt sich ein Histogramm, aus dem der Benutzer eine Übersicht über genaue und ungenaue Ortungen erhält.
• Ein erfindungsgemäßes System kann natürlich im Sinne obiger Beschreibung aus einzelnen bekannten Einrichtungen zusammengestellt werden, vorzugsweise werden hierzu jedoch bekannte Mikroprozessoren verwendet, die nur entsprechend programmiert werden müssen, um die oben erwähnten Speicher-, Rechen- und Sortiervorgänge nacheinander durchzuführen.

Claims (4)

1. Patentansprüche: 1. Funkortungssystem mit mindestens drei unabhängig voneinander und zeitlich nacheinander jeweils mehrere Peilwerte eines zu ortenden Senders ermittelnden Peilempfängern und mit einer Auswerteinrichtung, in der jeweils aus mindestens drei von verschiedenen Peilempfängern stammenden Peilwerten ein zugehöriger Fehlerkreis nebst zugehörigen Standortkoordinaten des Senders ermittelt und angezeigt werden, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß mittels eines Speichers (S 1) sämtliche während einer bestimmten Zeitspanne nacheinander ermittelten Peilwerte (A 1 -A 2, B 1- B 3, Cl - C3) gespeichert werden, daraus mittels der Auswerteinrichtung (F) für sämtliche Kombinationsmöglichkeiten dieser gespeicherten Peilwerte die zugehörigen Fehlerkreise (K1, Kx) nebst Standortkoordinaten (M 1, Mx) bestimmt und in einem Zwischenspeicher (S2) gespeichert werden und daraus dann mittels einer Sortiereinrichtung der kleinste Fehlerkreis (Kx) mit zugehörigen Standortkoordinaten (Mx) ausgewählt und angezeigt werden.
2. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Peilwerte (A 1 - A 2, B 1-- B 3, Cl - C3) im ersten Speicher (S1) gekennzeichnet werden und nach Ermittlung des kleinsten Fehlerkreises die diesem zugehörigen Peilwerte (A 2, B3, Cl) aus dem Speicher (S1) ausgespeichert und angezeigt werden.
3. 3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche während der vorbestimmten Zeitspanne ermittelten und über die Sortiereinrichtung (S2) nach Größe sortierten Fehlerkreise entsprechend ihrer Genauigkeit bewertet und diese Bewertung grafisch angezeigt wird.
4. 4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherung, Fehlerkreis- und Koordinaten-Auswertung nebst Zwischenspeicherung und Sortierung sowie gegebenenfalls auch die zusätzliche Fehlerkreisbewertung mittels eines Mikroprozessors durchgeführt wird.

   Die Erfindung betrifft ein Funkortungssystem laut Oberbegriff des Hauptanspruches.

   Funkortungssysteme dieser Art sind bekannt. Sie werden insbesondere im Kurzwellenbereich zur Ortung von sehr weit entfernt liegenden Sendern benutzt. Die einzelnen Peilempfänger können dabei sehr weit voneinander entfernt angeordnet sein, beispielsweise einige 100 oder sogar 1000 km. Im allgemeinen genügen drei Peilempfänger für eine Ortung, es sind aber auch Systeme mit mehr Peilempfängern denkbar. Zur Ortung eines Senders werden alle drei Peilempfänger auf die Sendefrequenz des zu peilenden Senders abgestimmt und es werden durch alle drei Peilempfänger unabhängig voneinander Peilwerte ermittelt, aus denen dann nach den Gesetzen der Geometrie durch Triangulation der Ort des Senders, der sich ja durch den geometrischen Schnittpunkt der verschiedenen Peilwerte ergibt, ermittelt wird. Innerhalb eines betrachteten Zeitraumes ist der Peilwert jedes einzelnen Peilempfängers mit einem bestimmten Peilfehler behaftet, der sich in seinem Betrag über die Zeit ändert. Dieser Peilfehler läuft für räumlich unterschiedliche Peilempfänger nicht synchron ab. da die den Peilfehler verursachenden Störeinflüsse wie Reflexionen, Polarisationen, sogenannte Großkreisabweichungen und dgl. auf die einzelnen Peilempfänger jeweils zu unterschiedlichen Zeiten wirken. F i g. 1 zeigt schematisch für drei Peilstationen A, Bund Ceinen möglichen Peilwert-Fehlerverlauf als Funktion der Zeit. Daraus ergibt sich, daß die Peilwerte für die einzelnen Peilempfänger A, B und C zu verschiedenen Zeiten T1, T2, T3 und T4 unterschiedlich genau sind. Diese PeilFehler sind natürlich nicht bekannt und können auch nicht einfach ermittelt werden. Bei den bekannten Funkortungssystemen werden nun beispielsweise alle jeweils während der Zeit T1 ermittelten Peilwerte durch Triangulation ausgewertet, d. h. es wird aus den Peilwerten A 1, B 1 und C1 das zugehörige Fehlerdreieck ermittelt, dann wird der zugehörige Fehlerkreis errechnet (Mittelpunkt des Fehlerkreises ist der Flächenschwerpunkt des Fehlerdreieckes, der Radius entspricht der halben größten Fehlerdreiecksseite) und gleichzeitig werden auch die diesem Fehlerkreis zugehörigen Standortkoordinaten, die dem Kreismittelpunkt entsprechen, ermittelt und angezeigt. Anschließend wird dann im Zeitpunkt T2 aus den Peilwerten A2, B2 und C2 wiederum der zugehörige Fehlerkreis mit Standortkoordinaten ermittelt, dann im Zeitpunkt T3 für die Peilwerte A 3, B3 und C3 usw. Aus den in Fig. 1 dargestellten Fehlerwerten ist ersichtlich, daß damit die wahrscheinlichsten Standortkoordinaten des zu ortenden Senders nur sehr ungenau bestimmt werden können. Es ist für den Benutzer eines solchen Systems zwar möglich, die jeweiligen Ortungswerte über längere Zeit zu beobachten und durch ein mathematisches Häufelungsverfahren die Koordinaten auszuwählen, die am häufigsten auftreten. Die größte Häufigkeit bedeutet jedoch in diesem Fall nicht zwangsläufig die größte Genauigkeit.

   Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Funkortungssystem der eingangs erwähnten Art so weiterzubilden und zu verbessern, daß diese systembedingten Fehler vermieden werden und bereits nach kürzester Zeit eine möglichst genaue Standortbestimmung des zu ortenden Senders erreicht wird.

   Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Funkortungssystem laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.