DE3103386C2

DE3103386C2 - Verfahren und Anordnung zur Ortung eines modulierten Senders

Info

Publication number: DE3103386C2
Application number: DE19813103386
Authority: DE
Inventors: Bodo Dipl.-Ing. 2054 Geesthacht Harders; Michael Dr.-Ing. 2084 Rellingen Mankopf; Horst Dipl.-Phys. 2085 Quickborn Stahl
Original assignee: C Plath GmbH Nautisch Elektronische Technik
Current assignee: C Plath GmbH Nautisch Elektronische Technik
Priority date: 1981-02-02
Filing date: 1981-02-02
Publication date: 1983-08-18
Also published as: DE3103386A1

Abstract

Die Erfindung betrifft die Ortung eines modulierten Senders mit Hilfe von zwei Peilempfängern in Verbindung mit einem Horchempfänger, die im Abstand voneinander aufgestellt sind. Nach Ermittlung eines Senderstandortes durch den Schnittpunkt der beiden Peilrichtungen wird zur Überprüfung der Ortung aus den die Sendermodulation aufweisenden Ausgangssignalen von zweien der Empfänger der Korrelationsfaktor gebildet. Durch Kompensation der Laufzeitdifferenz zwischen den beiden Empfängerausgangssignalen wird ein Maximum des Korrelationsfaktors erreicht. Diese Laufzeitdifferenz und die sich daraus ergebende Laufwegdifferenz wird zur Überprüfung der Entfernung zwischen dem durch Peilung ermittelten Senderstandort und den Empfängerstandorten herangezogen.

Description

50

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ortung eines land- oder seegebundenen Senders, welcher modulierte Signale ausstrahlt, mittels wenigstens zweier Peilempfänger und ggf. eines Horchempfängers, deren örtliche Lagen bekannt sind.

Der Senderstandort wird in bekannter Weise als Schnittpunkt der durch Peilung ermittelten, von den Aufstellungsorten der Peilempfänger ausgehenden Einfallsrichtungen der Sendesignale ermittelt; der Peilvorgang kann hierbei zentral gesteuert werden, z. B. von einer am Standort des Horchempfängers befindlichen Kommandierungsstelle.

Beim Auftreten von Empfangsstörungen, beispielsweise bei gleichzeitigem Einfall der Signale eines dicht frequenzbenachbarten Senders, liefern die Peilungen ^b> unsichere oder fehlerhafte Werte und erschweren oder verhindern eine genaue Standortbestimmung. Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein einfaches und zuverlässiges Verfahren anzugeben, welches die im Falle von Störungen bestehende Unsicherheit der Ortungsergebnisse durch eine Prüfung ihrer Plausibilität beseitigt.

Nach einem in der Auslegeschrift DT 22 17 019 beschriebenen Verfahren, welches sich jedoch auf Senderpositionen in beträchtlicher Höhe über dem Erdboden beschränkt, wie sie insbesondere bei Flugzeugen gegeben sind, wird die Plausibilität der Peilergebnisse in der Weise ermittelt, daß in zwei voneinander abgesetzten Peilstellen die Peilrichtungen nach Azimut und Elevation bestimmt werden und daß untersucht wird, ob die beiden von den Aufstellungsorten der Peilempfänger ausgehenden Einfailsrichtungen einander schneiden, oder ob sie einander in einem räumlichen Abstand kreuzen, welcher einen zugelassenen Höchstvvert überschreitet; im letztgenannten Fall wird die Peilung als unbrauchbar eingestuft Bei der Peilung land- oder seegebundener Sender ist dieses Verfahren nicht anwendbar.

Bekannt ist ferner eine Anordnung gemäß US-Patent 29 40 076, welche sich die genaue und schnelle Ortung von Flugzeugen zum Ziel setzt, die rnoduüerte Sendungen ausstrahlen. Sie besteht aus drei in bestimmten Entfernungen voneinander aufgestellten und auf ein und dieselbe Empfangsfrequenz abgestimmten Empfängern, welche drei Empfängerpaare bilden; innerhalb jedes Paares wird durch Korrelationsmessung die Laufzeitdifferenz bestimmt, mit welcher die Modulationssignale an den beiden Empfängerausgängen erscheinen; die daraus berechenbare Laufwegdifferenz ergibt als Standlinie, auf der sich der Sender befinden muß, einen Hyperbelast. Zu den drei Empfängerpaaren gehören mithin drei verschiedene Hyperbeläste, die sich theoretisch in einem Punkt, dem Senderstandort, schneiden müssen. Die geometrische Lage desselben kann aus den drei Laufzeitdifferenzen und aus der Lagegeometrie der Empfänger beispielsweise durch ein Rechenwerk ermittelt werden. Der Senderstandort wird bei Benutzung einer solchen Anordnung allerdings nichc durci, Peilung gefunden, sondern durch Bestimmung und Auswertung von Standlinien, und eine Plausibilitätsprüfung des Ortungsergebnisses ist auch nicht vorgesehen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zur Prüfung der Plausibilität eines in bekannter Weise aus Peilungen gewonnenen Ortungsergebnisses durch eine auch die Identitätsbestimmung jeweils zweier empfangener Modulationssignale ermöglichende Korrelationsmessung diejenige Differenz der Laufzeiten der von jeweils zwei Empfängern gelieferten Modulationssignale ermittelt, bei welcher der Korrelationsfaktor ein Maximum ist; die aus dieser Laufzeitdifferenz errechnete Differenz der Laufwege zwischen dem Sender und den beiden Empfängern wird dann mit der Differenz der Entfernungen dieser Empfänger von dem durch Peilung ermittelten Senderstandort verglichen.

Zur Durchführung des Verfahrens kann beispielsweise eine Anordnung benutzt werden, welche zwei Peilempfänger und einen Horchempfänger enthält, die sich in bekannten örtlichen Lagen befinden, und in welcher einer der die Modulationssignale liefernden Ausgänge jeweils zweier Empfänger über eine definiert veränderbare Laufzeitkette und der andere Empfängerausgang über eine feste Laufzeitkette an die beiden Ausgänge einer Einrichtung zur Ermittlung des Korrelationsfaktors aus zwei Signalen angeschlossen ist; die zum Erreichen des Maximums des Korrelationsfaktors erforderliche Laufzeitdifferenz wird durch

Verändern der Laufzeit der einstellbaren Laufzeitkette bestimmt.

In einer weiteren Ausgestaltung dieser Anordnung ist die veränderbare Laufzeitkette mittels einer in Abhängigkeit von der Größe des ermittelten Korrelationsfaktors arbeitenden Steuereinrichtung selbsttätig auf die zum Erzielen des Maximums des Korrelationsfaktors erforderliche Laufzeit einstellbar.

Besonders vorteilhaft isi eine Weiterbildung der Anordnung, in welcher wenigstens eines der benutzten Peilgeräte nach dem Watson-Watt-Prinzip aufgebaut ist, weil das erscheinende Schirmbild bereits eine Beurteilung der Peilqualität und damit eine Entscheidung über die Notwendigkeit einer Plausibilitätsprüfung ermöglicht.

Das Korrelationsprinzip erweist sich dadurch als besonders günstig, daß Störsignale, weiche den von den Empfängern gelieferten Modulationssignalen überlagert sind, weitgehend ohne Einfluß auf die Bestimmung des Korrelationsfaktors sind, während sie die Peilgenauigkeit erheblich beeinträchtigen können. Die auf der Anwendung des Korrelationsprinzips beruhende Plausibilitätsprüfung einer aus Peilergebnissen abgeleiteten Standortbestimmung ist daher für die Beurteilung der Verläßlichkeit des Ortungsergebnisses von besonderer Bedeutung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 ein schematisches Bild der örtlichen Lage des Senders und der Empfänger,

F i g. 2 ein Blockschaltbild der Anordnung zur Eildung des Korrelationsfaktors und zur Bestimmung der Laufzeitdifferenz.

Ein von dem zu ortenden Sender S (Fig. 1) ausgestrahltes moduliertes Signal wird vom Horchempfänger H aufgenommen und löst über die an denselben angeschlossene Kommandierungsstelle die Kommandos für die Peilung des Senders 5 durch die Peilempfänger Pi und P₂ aus.

Bei ungestörtem Peilempfang und richtiger Peilung ergibt sich der Standort des Senders SaIs Schnittpunkt der den beiden Peilrichtungen entsprechenden Linien d und e.

Ist ein weiterer Sender Si vorhanden, welcher auf derselben Frequenz wie S arbeitet, so besteht die Möglichkeit, daß beispielsweise am Aufstellungsort von P₂ irrtümlich die durch die Linie /gegebene Peilrichtung bestimmt und dadurch auf einen falschen Senderstandort 52 geschlossen wird.

Um solche Fehler zu verhindern, wird in der erfindungsgemäßen Weis« z. B. am Aufstellungsort des Horchempfängers H der Korrelationsfaktor zwischen den von den beiden Peilempfängern P\ und Pi gelieferten Modulationssignalen gebildet und diejenige Laufzeitdifferenz ermittelt, bei welcher der Korrelationsfaktor einen Maximalwert erreicht. Bei richtiger Standortbestimmung aus den vorher gewonnenen Peilergebnissen stimmt die aus dieser Laufzeitdifferenz unter Berücksichtigung der bekannten Entfernungen a und b und der auf diesen Strecken gegebenen Ausbreitungsgeschwindigkeiten berechnete Laufwegdifferenz mit der Differenz der Entfernungen d und e zwischen dem Sender Sund den Empfängern Pi und P₂ überein. Wurde jedoch der falsche Senderstandort S₂ ermittelt und handelt es sich bei Si um einen Gleichwellensender, welcher mit demselben Signal wie S moduliert ist so ergibt die Korrelationsmessung eine Laufzeitdifferenz und daraus eine Laufwegdifferenz,

ίο welche gleich ist der Differenz aus den Entfernungen d und f, also wesentlich verschieden von der Differenz der Abstände des Standortes S₂ von Pi und P₂. Damit ist der Standort S₂ als fehlerhaft erkannt Zum selben Ergebnis führt die Korrelationsmessung, wenn der Sender Si mit

is einem anderen Signal als S moduliert ist oder wenn er unmoduliert sendet; in diesem Fall existiert keine Korrelation und daraus folgt zwingend, daß die von den Empfängern Pi und P₂ aufgenommenen Peilsignale von verschiedenen Sendern stammen und daß daher ein falscher Senderstandort S₂ ermittelt wurde.

In F i g. 2 ;st eine für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Anordung dargestellt. Die von den Ausgängen der beiden Peüc-mpfänger P₁ und P₂ gelieferten Modulationssignale werden über Puffer- und Regelverstärker 1 den Laufzeitketten 2a und 2b zugeführt. Während die Laufzeitkette 2a eine feste Laufzeit besitzt, ist bei 2b die Laufzeit einstellbar. Die Ausgänge der beiden Laufzeitketten stehen mit den Signaleingängen des Korrelators 3 in Verbindung. Das von diesem gelieferte Korrelationsprodukt wird durch einen Tiefpaßfilter 4 geglättet und durch die ggf. mit einer einstellbaren Ansprechschwelle ausgestattete Anordnung 5 angezeigt Diese kann durch einen Rechner ersetzt oder ergänzt werden, welcher einen

i"> Zahlenwert für die Größe des Korrelationsproduktes ermittelt.

Der Korrelator 3 arbeitet in der Weise, daß das aus den beiden Eingangssignalen gebildete Korrelationsprodukt ein Maximum erreicht, wenn die Laufzeitdiffe-

-¹⁰ renz zwischen diesen Signalen Null ist. Um ^iese Bedingung zu erfüllen, braucht nur das früher eintreffende Signal gegenüber dem anderen durch Verändern der Einstellung der Laufzeitkette 2b in einem solchen Ausmaß verzögert zu werden, daß das

■>' Korrelationsprodukt seinen Maximalwert annimmt. Die durch die beiden Laufzeitketten 2a und 2b bestimmte resultierende Verzögerungszeit kompensiert dann die Laufzeitdifferenz der ankommenden Signale.

Die veränderbare Laufzeitkette 2b kann anstatt von Hand auch durch ein Steuerglied 6 in Abhängigkeit von der im Tiefpaßfilter 4 geglätteten Ausgangsspannung des Korrelators 3 selbsttätig so eingestellt werden, daß diese Ausgangsspannung ihr Maximum erreicht. Die dann vor den Eingängen des Korrelators 3 wirksame

■"·■"> resultierende Laufzeitdifferenz wird durch die Einheil 7 ermittelt und kann für die Plausibilitätsprüfung ausgewertet werden. Eine solche Anordnung eignet sich insbesondere für die Verwendung in automatischen Peilsystemen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Ortung eines modulierten Senders mittels mindestens zweier in bestimmtem Abstand voneinander aufgestellter Peilempfänger s und ggf. eines in ebenfalls bekannter örtlicher Lage gegenüber den Pcilempfängern befindlichen Horchempfängers, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine auch die Identitätsbestimmung jeweils zweier empfangener Modulationssignale ermöglichende Korrelationsmessung diejenige Differenz der Laufzeiten der von jeweils zwei Empfängern gelieferten Modulationssignale ermittelt wird, bei welcher der Korrelationsfaktor ein Maximum ist, und daß die aus dieser Laufzeitdifferenz errechnete Differenz der Laufwege zwischen dem Sender und den beiden Empfängern mit der Differenz der Entfernungen dieser Empfänger von dem durch Peilung ermittelten Senderstandort verglichen wird.

2. Anordung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i unter Verwendung zweier Pcilempfänger und eines Horchempfängers, die sich in bekannten örtlichen Lagen befinden, dadurch gekennzeichnet, daß einer der die Modulationssignale liefernden Ausgänge jeweils zweier Empfänger über eine definiert veränderbare Laufzeitkette (2b) und der andere Empfängerausgang über eine feste Laufzeitkette (2a) an die beiden Eingänge einer Einrichtung (3) zur Ermittlung des Korrelationsfaktors aus zwei Signalen angeschlossen ist und daß die zum Erreichi-n des Maximums des Korrelationsfaktors erforderliche Laufzeitd'fferenz durch Verändern der mittels der Laufzeitkette (2b) einstellbaren Laufzeit bestimmt wird. »

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbare Laufzeitkette (2b) mittels einer in Abhängigkeit von der Größe des in der Einheit (3) ermittelten Korrelationsfaktors arbeitenden Steuereinrichtung (6) selbsttätig auf die zum Erzielen des Maximums des Korrelationsfaktors erforderliche Laufzeit einstellbar ist.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines der die Peilempfänger (Pu P7) enthaltenden Peilgeräte nach -»5 dem Watson-Watt-Prinzip aufgebaut ist.