DE3324693A1

DE3324693A1 - Method for measuring the two-way radio-frequency delay

Info

Publication number: DE3324693A1
Application number: DE19833324693
Authority: DE
Inventors: Friedhelm K. 3000 Hannover Sender
Original assignee: Prakla Seismos GmbH
Current assignee: Geco Prakla GmbH
Priority date: 1983-07-08
Filing date: 1983-07-08
Publication date: 1985-01-24
Also published as: DE3324693C2

Abstract

A method for measuring the two-way delay in accordance with the correlation principle by means of electromagnetic signals is improved further in such a manner that propagation delays in the secondary station are eliminated in a particularly simple manner in that the modulation form of a signal to be generated at the other end of the link to be measured is used directly for correlation with the signal received there.

Description

Verfahren zur Zweiweg-Hochfrequenz-Laufzeitmessung Two-way high-frequency transit time measurement method

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Zweiweg-Hochfrequenz-Laufzeitmessung nach dem Korrelationsprinzip gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a method for two-way high-frequency transit time measurement according to the correlation principle according to the preamble of claim 1.

Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens.The invention also relates to a device for performing the Procedure.

Zur Abstandsmessung mit elektromagnetischen Wellen, insbesondere mit Mikrowellen werden zwei Grundverfahren eingesetzt, namlich 1) die Zweiweg-Laufzeitmessung zwischen einem gleichzeitig sendenden und empfangenden Gerät und einem reflektierenden Ziel; 2) die Zweiweg-Laufzeitmessung zwischen zwei Sende-Empfänger-Gsräten, Als drittes Verfahren gibt es noch eine Einweg-Laufzeit-Messung zwischen einem Sender und einem Empfangsgerat.For distance measurement with electromagnetic waves, in particular with Two basic methods are used, namely 1) the two-way time of flight measurement between a device transmitting and receiving at the same time and a reflective device Target; 2) the two-way time-of-flight measurement between two transceiver devices, Als A third method is a one-way time-of-flight measurement between a transmitter and a receiving device.

Dieses Verfahren ist aber nur unter bestimmten Voraussetzungen anwendbar. An beiden Enden der Meßstrecke müssen sehr genaue Zeitreferenzen vorhanden sein. Dies erfordert einen erheblichen Aufwand an Apparaten und die NOtwendigkeit, die Einrichtungen durch fortlaufende Eichungen ständig zu kontrollieren. Dies Verfahren ist deshalb nur unter bestimmten Voraussetzungen brauchbar und wirtschaftlich und bleibt daher außer Betracht.However, this procedure can only be used under certain conditions. Very precise time references must be available at both ends of the measuring section. This requires a considerable amount of equipment and the need for Constantly checking facilities through continuous calibration. This procedure is therefore only useful and economical under certain conditions and therefore remains out of consideration.

Die Reichweite des ersten Verfahrens ist stets kleiner als die des zweiten, weil bei gleicher GröEs der zu messenden Strecke beim ersten Verfahren das Signal durch das nochmalige Durchlaufen der Strecke und aufgrund des oft geringen Reflexionsfaktors des Ziels geschwächt wird.The scope of the first method is always smaller than that of the second, because the distance to be measured is the same in the first method the signal due to repeated traversal of the route and due to the often low The target's reflection factor is weakened.

Zur Durchführung des zweiten Verfahrens sind zwei Sende-Empfanger erforderlich. Das von einer Primarstation ausgesendete Signal wird von der Sekundärstation empfangen und wieder zur Primärstation zurückgesendet, an der die Laufzeit vom Aussenden bis zum Empfang des Rücklaufsignales gemessen und daraus bei bekannter Ustlenausbreitungsgeschwindigkeit der Abstand der beiden Stationen ermittelt wird. Zur informationsübertragung sind drei Verfahren bekannt: 1) Impuls-Laufzeitmessung; 2) Phasendifferenzmessung auf der Grundlage von Trägerfrequenzen oder diskreten Modulationsfrequenzen; 3) Korrelationsverfahren mit Modulation durch 1,Chirp"- oder Pseudozufallsignalen.There are two transceivers to carry out the second method necessary. The signal sent by a primary station is transmitted by the secondary station received and sent back to the primary station at which the transit time from sending measured until the return signal is received and from this at a known Ustlen propagation speed the distance between the two stations is determined. For information transfer are three methods are known: 1) pulse transit time measurement; 2) phase difference measurement on the basis of carrier frequencies or discrete modulation frequencies; 3) Correlation method with modulation by 1, chirp "or pseudo-random signals.

Diesen drei Verfahrenstypen ist die Bedingung gemeinsam, daß die in der Sekundärstation entstehende Laufzeitverzögerung zwischen Empfang und Wiederaussendung des Antwort- oder Rücklaufsignales sehr genau bekannt sein muß. Die Grenzen der Meßgenauigkeit werden im allgemeinen durch diese Verzögerung bestimmt. Dies ist besonders bei den Impulsverfahren zu beachten, da hier wegen der zu wählenden Bandbreite die Anstiegsflanke der Sendeimpulse nicht beliebig steil gestaltet werden kann und der Empfänger eine bestimmte Ansprechschwelle haben muß, um nicht auf sporadische Störsignale anzusprechen. Dies führt zu einer feldstärkeabhängigen Ansprechverzögerung in der Sekundärstation.These three types of procedures have in common that the in the secondary station's propagation delay between reception and retransmission of the response or return signal must be known very precisely. The limits of the Measurement accuracy are generally determined by this delay. This is to be observed especially with the impulse method, because here because of the bandwidth to be selected the leading edge of the transmission pulses cannot be made as steep as desired and the receiver must have a certain response threshold in order not to respond sporadically Address interfering signals. This leads to a response delay that is dependent on the field strength in the secondary ward.

Bei den Phasenvergleichsverfahren lassen sich derartige Ansprechverzögerungen weitgehend vermeiden, jedoch leiden diese Verfahren unter der Mehrdeutigkeit, da immer nur Vielfache der jeweiligen Meßfrequenz aufgelöst werden können. Dieser Nachteil kann nur durch umständliche mehrfrequenz-Messungen ausgeschaltet werden.Such response delays can be found in the phase comparison method Avoid largely, however, these procedures suffer from the ambiguity that exists only multiples of the respective measuring frequency can be resolved. This disadvantage can only be switched off by cumbersome multi-frequency measurements.

Lie Korrelationsverfahren haben ebenso wie die Impulsverfahren den Vorteil, daß die Laufzeitmessung eindeutig ist.Like the impulse processes, Lie correlation processes have the The advantage that the runtime measurement is clear.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß nur eine geringe Sendeleistung benötigt wird. Dadurch wird der Aufuand für die Sende-Endstufe und die dadurch bedingte thermisclle Belastung der Umgebung gering geha1ten. Dagegen ist der Aufwand für die Sekundarstation bei den Korrelationgs-Verfahren gewöhnlich sehr groß, da zunächst eine Dekodierung vorteilhaft erfolgen sollte, aufgrund deren ein codiertes Sendesignal neu erzeugt wird Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein nach dem Korrelationsprinzip arbeitendes Laufzeit-Meßverfahren in der Weise zu verbessern, daß Laufzeitverzögerungen in der Sekundärstation auf besonders einfache Weise eliminiert werden. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorzugsweise wird das Verfahren im MikroweLlenbereich ausgeführt, in dem die f-requenzspektrale Modulation mit Pseudo-Zufallsgeneratoren eingesetzt werden kann. Das Verfahren hat weiter den Vorteil, daß eine große Genauigkeit mit relativ geringen apparativen Mitteln erreicht wird, wobei die Genauigkeit, d. h. die Fehlerqrenze, sehr gut und eng bestimmt werden kann.Another advantage is that only a low transmission power is needed. This increases the workload for the transmission output stage and the resulting thermal load on the environment kept low. In contrast, the effort for the secondary station in the correlation method is usually very large, since initially one Decoding should be done advantageously, due to which a coded transmission signal is newly generated The invention is based on the object a time-of-flight measurement method working according to the correlation principle in the manner to improve that transit time delays in the secondary station on particularly simple Way to be eliminated. This task is accomplished by a method with the characteristics of claim 1 solved. The method is preferably carried out in the micro-wave range, in which the f-frequency spectral modulation with pseudo-random generators is used can be. The method has the further advantage that it is very accurate relatively low equipment means is achieved, the accuracy, d. H. the error limit can be determined very well and closely.

Die für das Verfahren benutzte Modulation mit einer Pseudozufallsignalfolge vermeidet die Mehrdeutigkeit, die bei den bisher üblichen odulationsarten mit diskreten Trägerfrequenzen auftritt.The modulation used for the method with a pseudo-random signal sequence avoids the ambiguity associated with the previously common types of modulation with discrete Carrier frequencies occurs.

Weitere Vorzüge und Merkmale des Verfahrens und der Einrichtung nach der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung, in denen die Erfindung beispielsweise erläutert und dargestellt ist. Es zeigen: Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer für die Erfindung benutzten Einrichtung, Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Pseudozufallgenerators, Fig. 3 das Eingangstaktsignal und darunter den Ausgangscode des Generators der Fig.2, Fig. 4 die Autokorrelationsfunktion für den Ausgangscode der Fig. 3, Fig.Sa die in der Sekundarstatien am Ausgang der und 5b Empfangseinrichtung auftretenden, um eine Taktbreite gegeneinander verschobenen Korrelationssignale bzw. die aus diesen beiden Signalen gebildete, zur Nachsteuerung benutzte Differenz, und Fig. 6 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer abgeänderten Ausführungsform einer Einrichtung nach der Erfindung.Further advantages and features of the procedure and the facility according to of the invention emerge from the subclaims and from the following description and the drawings in which the invention is explained and illustrated by way of example is. 1 shows a simplified block diagram of one for the invention device used, Fig. 2 is a block diagram of a pseudo random generator, FIG. 3 shows the input clock signal and, below it, the output code of the generator of FIG. 4 shows the autocorrelation function for the output code of Fig. 3, Fig.Sa those occurring in the secondary ward at the exit of and 5b receiving device, Correlation signals shifted from one another by a clock width or those from these the difference formed between the two signals and used for readjustment, and FIG. 6 shows a 1 corresponding representation of a modified embodiment of a device according to the invention.

Die Benutzung von Pseudozufallsignalen zur Modulation des Trägersignales bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfordert den Einsatz von Pseudozufallgeneratoren. Fig.2 zeigt schematisch eine einfache Form eines 4-Bit-Schieberegisters 30 mit linearer Rückkopplung von zwei Ausgängen 42, 44 über eine Exclusiv-Oder-Verknüpfung 40. Der am Ausgang 42 entstehende Code ist eine unregelmäßige Folge von potentialwechseln, die sich nach jeweils 15 Taktimpulsen wiederholt. Die Länge des Schieberegisters, beim Schieberegister 30 durch die vier aufeinanderfolgenden Flipflops 32, 34, 36, 38 vorgegeben, bestimmt die Wiederholungsrate dieser unregelmäßigen Potentialwechselfolge, die eine Pseudozufallsfolge darstellt. Bei jeweils optimaler Auslegung der Rückkopplungsglieder wiederholt sich das Pseudozufallsignal nach einer Anzahl von Taktimpulsen, die gleich der um eins verminderten Zweierpotenz ist, deren Exponent die Zahl der Registerglieder bildet. D.h., daß für das dorgestellte 4-Bit-Schieberegister die Wiederholungsrate 15 Taktimnulse und für ein 8-Sit-Schieberegister die Wiederholungsrate 255 Taktimoulse (256-1) beträgt.The use of pseudo-random signals to modulate the carrier signal in the method according to the invention requires the use of pseudo-random generators. 2 shows schematically a simple form of a 4-bit shift register 30 with a linear Feedback from two outputs 42, 44 via an exclusive-or link 40. The The code generated at output 42 is an irregular sequence of potential changes, which repeats itself after every 15 clock pulses. The length of the shift register, in the case of the shift register 30 by the four successive flip-flops 32, 34, 36, 38 specified, determines the repetition rate of this irregular potential change sequence, which represents a pseudo-random sequence. With the optimal design of the feedback elements the pseudo-random signal repeats itself after a number of clock pulses which are the same which is the power of two reduced by one, the exponent of which is the number of register elements forms. This means that the repetition rate for the 4-bit shift register shown there 15 clock pulses and for an 8-sit shift register the repetition rate 255 clock pulses (256-1) is.

Fig. 4 zeigt eine Autokorrelation des Ausgangssignales nach Fig. 3 im Zeitbereich. Es zeigt sich deutlich, daß die Wiederholung des Pseudozufallsignales auf ein Taktbit genau festgelegt werden kann. Zusätzlich wird noch innerhalb des Taktes eine hohe Auflösung erreicht, da die Flanken der Korrelationsspitze sehr steil sind.FIG. 4 shows an autocorrelation of the output signal according to FIG. 3 in the time domain. It is clearly shown that the repetition of the pseudo-random signal can be set exactly to a clock bit. In addition, within the Clock reaches a high resolution, because the edges of the correlation peak are very steep.

Fig. 1 zeigt vereinfacht eine Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens. Die Einrichtung umfaßt eine Primärstation P, die an dem ersten Ende einer zu messenden Strecke aufgestellt wird, und eine Sekundärstation S, die an dem anderen Ende aufgestellt ist. Die Primärstation P enthält eine Mikrowellen-Signalquelle 1, deren Ausgangssignal mittels eines Phasenmodulators 2, in diesem Fall ein Bi-Phase-Modulator, um +/- 900 phasenmoduliert und dann von einem Antennensystem 4 abgestrahlt wird. Das für die Modulation benutzte Signal ist eine Pseudozufallsfolge, die in einem ersten Pseudozufallgenerator 3 erzeugt wird.1 shows, in a simplified manner, a device for carrying out the method. The device comprises a primary station P, which at the first end of a to be measured Line is set up, and a secondary station S, which is set up at the other end is. The primary station P contains a microwave signal source 1, the output signal by means of a phase modulator 2, in this case a bi-phase modulator, by +/- 900 is phase modulated and then radiated by an antenna system 4. That for the modulation used is a pseudo-random sequence occurring in a first signal Pseudo random generator 3 is generated.

Das derartig modulierte Signal, das von dem Antennensystem 4 ausgestrahlt wird, wird an der Sekundärstation c von der Antenne 5 empfangen und über einen daran angeschlossenen Zirkulator 51 einem Empfangsmischer 52 zugeführt. Als Empfangsmischer wird vorzugsweise eine Ausführungsform benutzt, die z.B. auch von Funkamateuren verwendet wird und bei der ein Sendeoszillator gleichzeitig als Empfangsüberlagerer dient. Die Sendefrequenz ist dabei um den Betrag einer ersten Zwischenfrequenz gegenüber der Empfangsfrequenz verschoben.The signal modulated in this way, which is radiated by the antenna system 4 is received at the secondary station c by the antenna 5 and via one on it connected circulator 51 is fed to a receiving mixer 52. As a receiver mixer an embodiment is preferably used that is also used by radio amateurs, for example is used and in which a transmit oscillator is used as a receive superimposed serves. The transmission frequency is opposite by the amount of a first intermediate frequency the receiving frequency shifted.

Die Sekundärstation S weist ebenfalls einen Mikrowellengenerator 6 auf, dessen Ausgangssignal in einem als Bi-Phase-Modulator ausgeführten Modulator 7 um +/- 900 phasenmoduliert wird. Hierfür wird eine im zweiten Pseudozufallgenerator 8 erzeugte Pseudozufallsignalfolge verwendet, die der im Generator 3 der Primärstation P erzeugten Signalfolge entspricht bis auf den Unterschied, daß das Ausgangssignal von 8 mit einer zusätzlichen, niederfrequenten Modulationsfrequenz jeweils um eine Taktperiode verschoben wird. Diese zusätzliche Modulation ist erforderlich, um am Ausgang der Empfangseinrichtung 9, die an den Mischer 52 anschließt, zwei um eine Taktperiode verschobene Korrelationssignale, siehe Fig. 5a, entstehen zu lassen, wenn der Generator 8 der Sekundärstation S zum Generator 3 der Primärstation P über einen digitalen Phasenschieber 11 in der Zeitachse kontinuierlich geschoben wird. Durch Differenzbildung aus den in Fig. 5a mit a und b bezeichneten Signalen im Machsteuergenerator 10 ergibt sich die Signalkurve gemäß Fig. Sb. Nach einer Suchphase zur Auffindunq des Punktes x dieser Signalkurve steuert das Ausgangssignal des Nachsteuergenerators 10 über den digitalen Phasenschieber 11 den Pseudozufallgenerator 8 derart nach, daß dieser immer um eine halbe Taktperiode, entsprechend der Lage des Punktes x, dem Signal nachläuft, das von der Antenne 4 ausgesendet und in der Antenne 5 empfangen worden ist. Dieses derartig modulierte Signal wird gleichzeitig von der Antenne 5 ausgesendet und mit einem in der Primärstation P vorgesehenen Empfangssystemes 12 empfangen.The secondary station S also has a microwave generator 6 its output signal in a modulator designed as a bi-phase modulator 7 is phase modulated by +/- 900. For this purpose, one is generated in the second pseudo-random generator 8 generated pseudo-random signal sequence used that in the generator 3 of the primary station P generated signal sequence corresponds to the difference that the output signal of 8 with an additional, low-frequency modulation frequency each around one clock period is shifted. This additional modulation is required to at the output of the receiving device 9, which is connected to the mixer 52, two Correlation signals shifted by one clock period, see FIG. 5a, arise let when the generator 8 of the secondary station S to the generator 3 of the primary station P shifted continuously in the time axis via a digital phase shifter 11 will. By forming the difference from the signals denoted by a and b in FIG. 5a In the Mach control generator 10 results in the signal curve according to Fig. Sb. After a Search phase for finding point x of this signal curve controls the output signal of the readjustment generator 10 via the digital phase shifter 11, the pseudo-random generator 8 in such a way that this is always by half a clock period, according to the location of the point x, the signal that is sent out by the antenna 4 and in the Antenna 5 has been received. This signal modulated in this way becomes simultaneous emitted by the antenna 5 and provided with one in the primary station P. Receiving system 12 received.

Das bei 12 empfangene, von der Sekundärstation S kommende Signal wird in einem Mischer 121 mittels eines Signales, das von einem Überlagerungsoszillator 13 abgegeben wird, auf eine Zwischenfrequenz herabgesetzt.The signal received at 12 and coming from the secondary station S is in a mixer 121 by means of a signal from a local oscillator 13 is output, reduced to an intermediate frequency.

Dieses Zwischenfrequenzsignal wird einem Signalverteiler 14 zugeführt und von diesem Verteiler an zwei Empfangskonverter 15 und 16 weitergeleitet.This intermediate frequency signal is fed to a signal distributor 14 and forwarded by this distributor to two receiving converters 15 and 16.

Die Emofangakonverter 15 und 16 setzen das vom Verteiler 14 kommende Signal jeweils in eine zweite Zwischenfrequenz um. Zu diesem Zweck werden die beiden Empfangskonverter 15 und 16, die als Mischer ausgelegt sind, von einem zweiten Überlagerungsoszillator 17 über jeweils einen Modulator 18 bzw. 19 angesteuert, wobei jeder Modulator außerdem von einem dritten Pseudozufallgenerator 20 ein Korrelationssignal zugeführt erhält, welches dem Signal des Generators 8 der Sekundärstation S entspricht. Während aber in dem Generator 8 die Signale mit einer niederfrequenten Modulationsfrequenz um eine Taktperiode umgetastet werden, erzeugt der Generator 20 beide zeitverschobene Signale gleichzeitig und führt eines dem Modulator 1S, das andere dem Modulator 19 zu. Die von 15 und 16 kommenden beiden zeitverschobenen Korrelationsaignale werden über die nachgeschalteten Empfangseinrichtungen 21 bzw. 22 demoduliert und anschließend einer als Nachsteuerlogik ausgebildeten Auswerteschaltung 23 zugeführt.The Emofangakonverter 15 and 16 set the coming from the distributor 14 Signal in each case into a second intermediate frequency. To this end, the two Receiving converters 15 and 16 designed as a mixer are from a second local oscillator 17 via a modulator 18 and 19, respectively driven, each modulator also by a third pseudo-random generator 20 is supplied with a correlation signal which corresponds to the signal of the generator 8 the secondary station S corresponds. But while in the generator 8 the signals with a low-frequency modulation frequency can be keyed by one clock period, the generator 20 generates both time-shifted signals simultaneously and performs one the modulator 1S, the other to the modulator 19. The two coming from 15 and 16 Time-shifted correlation aials are sent via the downstream receiving devices 21 or 22 demodulated and then designed as an adjustment logic Evaluation circuit 23 is supplied.

Die Auswerteschaltung 23 empfängt von den beiden Kanälen 15, 21 bzw. 16, 22 anteilmäßig das vom Generator 8 umgetastete Signal, siehe auch die Darstellung in Fig.5a.The evaluation circuit 23 receives from the two channels 15, 21 and 16, 22 proportionally the keyed signal by the generator 8, see also the illustration in Fig.5a.

Analog zur Nachsteuerlogik 10 wird in der Auswarteschaltung 23 ein Fehlersignal abgeleitet, das über einen digitalen Phasenschieber 24 den dritten Pseudozufallgenerator 20 derart nachsteuert, daß er zum i9ittelwert des an der Antenne 12 empfangenen, von der Sekundärstation 5 ausgesendeten Signales synchronisiert ist.Analogously to the readjustment logic 10, a is in the waiting circuit 23 Error signal derived via a digital phase shifter 24 the third Pseudo-random generator 20 readjusts in such a way that it comes to the mean value of the at the antenna 12 received, transmitted by the secondary station 5 signals synchronized is.

Das Verfahren und die Einrichtung sorgen dafür, daß der Generator 8 in der Sekundärstation S in völlig gleicher Weise wie der Generator 3 der Primärstation arbeitet, aber mit einer zeitlichen Versetzung, die der Laufzeit entspricht, die die von der Primärstation P ausgesendete Welle bis zur Sekundärstation S benötigt.The procedure and the facility ensure that the generator 8 in the secondary station S in exactly the same way as the generator 3 of the primary station works, but with a time offset that corresponds to the running time that the wave transmitted by the primary station P to the secondary station S is required.

Ebenso arbeitet der Generator 20 in dem Empfangsteil der Primärstation P in gleicher Weise wie der Generator jedoch um den Betrag der Laufzeit der Welle von der Sekundärstation S zur Primärstation P verzögert. Der Zeitunterschied zwischen den beiden Genratoren 3 und 20 der primärstation ist demnach gleich der doppelten Laufzeit: der Mikrowellensignale zwischen Primärstation P und Sekundarstation S. Dieser Zeitunterschied wird in der der Zeitmessung dienenden Einheit 25 festgestellt, die eine Auswertelogik enthält und aus dem Zeitunterschied den Abstand der beiden Stationen errechnet.The generator 20 also works in the receiving part the Primary station P in the same way as the generator but by the amount of the running time of the wave from the secondary station S to the primary station P is delayed. The time difference between the two generators 3 and 20 of the primary station is therefore the same double transit time: the microwave signals between primary station P and secondary station S. This time difference is determined in the time measurement unit 25, which contains an evaluation logic and the distance between the two from the time difference Stations calculated.

Da in der Empfangseinrichtung 5 der Sekundärstation S das Antwort-Sendesignal gleichzeitig zur Korrelation des Empfangssignales über den integrierten Empfangsmischer benutzt wird, tritt hier zwischen Empfangs- und Antwortsignal keine Zeitverschiebung auf, im Gegensatz zu bisher üblichen Einrichtungen, die derartige Zeitverschiebungen in Kauf nehmen mußten.Since in the receiving device 5 of the secondary station S, the response transmission signal at the same time as the correlation of the received signal via the integrated receiver mixer is used, there is no time shift between the received and response signals on, in contrast to previously common facilities, such time shifts had to accept.

Für die Zweiweg-Laufzeitmessung mit frequenzspektraler modulation nach der Erfindung ist es bei Verwendung der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung erforderlich, daß in der Primarstation P in den beiden an den Verzweiger 14 anschließenden Zweigen die Signale um genau einen halben Bit geneneinander verschoben sind. Dies laßt sich durch AbsXimm- und Abgleichvorrichtungen erreichen, die an sich bekannt und deshalb in Fig. 1 nicht dargestellt sind. Diese Vorrichtunnen erfordern jedoch einen zusätzlichen Aufwand, der vermieden werden kann, siehe die in Fig. 6 dargestellte Einrichtung. In Fig. 6 sind Schalteinrichtungen, die denen der Fig. 1 entsprechen, mit entsprechenden Bezugszahlen zuzüglich 100 versehen worden.For two-way transit time measurement with frequency spectral modulation according to the invention it is when using the device shown in FIG required that in the primary station P in the two subsequent to the branch 14 Branches the signals are shifted from each other by exactly half a bit. this can be achieved by tuning and balancing devices which are known per se and are therefore not shown in FIG. 1. However, these devices require an additional effort that can be avoided, see that shown in FIG Furnishings. In Fig. 6 switching devices which correspond to those of Fig. 1 are have been provided with corresponding reference numbers plus 100.

Die Einrichtung der Fig. 6 beruht auf dem Gedanken, das Taktsignal für die zur Auswertung erforderliche Nachsteuerlogik 123 von einer zusntzlich übertragenen Information abzuleiten. Dies führt zu einer besonders vorteilhaften Einrichtung, wenn z. B. mit der Laufzeitmessung eine Richtungsmessung kombiniert wird. Auch dann, wenn gleichzeitig von der Sekundärstation nach der Primarstation eine zusätzliche Information, z. B. zur Übermittlung von Meß- und Zustandsdaten, übertragen wird, ist die Einrichtung nach Fig. 6 äußerst vorteilhaft. Diese Einrichtung arbeitet mit einem Zusatzkanal 132/133 zusCitzlich zu einer gesonderten Sendeantenne 105a der Sekundärstation S. Auf den Zusatzkanal kann verzichtet werden, falls im Multiplexbetrieb gearbeitet wird.The device of Fig. 6 is based on the idea that Clock signal for the readjustment logic 123 required for the evaluation from an additionally transmitted To derive information. This leads to a particularly advantageous facility, if z. B. a direction measurement is combined with the transit time measurement. Also then, if at the same time from the secondary station to the primary station an additional one Information, e.g. B. for the transmission of measurement and status data, is transmitted, the device of FIG. 6 is extremely advantageous. This facility is working with an additional channel 132/133 in addition to a separate transmitting antenna 105a the secondary station S. The additional channel can be dispensed with if in multiplex operation is being worked on.

Fig. 6 zeigt die Einrichtung mit einem Zusatzkanal zum Zweck der Datenübertragung. Der Kanal 132/133 kann aber gleichzeitig, wie angedeutet, für die Ermittlung der Einfallsrichtung benutzt werden, ohne die Datenübertragung zu beeinträchtigen. Aufgrund der Übertragung des Taktsignales über einen Zusatzkanal entfallen die folgenden Module, die in der einrichtung nach Fig. 1 enthalten sind: Leistungsteiler 14, Ringmischer 15, Bi-Phase-Modulator 19 und ZF-Verstärker 22.Fig. 6 shows the device with an additional channel for the purpose of data transmission. The channel 132/133 can, however, as indicated, for the determination of the Direction of incidence can be used without impairing the data transmission. Because of the transmission of the clock signal via an additional channel does not include the following Modules which are included in the device according to FIG. 1: power divider 14, ring mixer 15, bi-phase modulator 19 and IF amplifier 22.

Dies gilt entsprechend, falls anstatt eines Zusatzkanales im Multiplexbetrieb gearbeitet wird.This applies accordingly if instead of an additional channel in multiplex mode is being worked on.

Ferner wird im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform des Verfahrens in der Einrichtung nach Fig. 6 nicht grundsätzlich mit einem Mikrowellen-Verfahren gearbeitet, für das HOrnantennen und ein Zirkulator im Sendeempfänger der Sekundärstation vorzusehen sind. Die Einrichtung der Fig. 6 ist für eine allgemeine Form des Verfahrens vorgesehen, bei dem sämtliche Sende- und Empfangskanäle getrennt sind und das daher auch in beliebigen Frequenzbereichen anwendbar ist.Furthermore, in contrast to the first embodiment of the method in the device according to FIG. 6 not in principle with a microwave method worked for the horn antennas and a circulator in the transceiver of the secondary station are to be provided. the The device of Fig. 6 is for a general one Form of the method provided in which all transmission and reception channels are separated and that can therefore also be used in any frequency range.

Die Datenübertragung erfolgt in diesem Beispiel im sogenannten FSK-Mode (FSK = Frequency Shift Key). Diese Übertraqungsart wird beispielsweise zur Datenübertragung im Telefonnetz nach der CCITT-Norm V23 benutzt.In this example, the data is transmitted in the so-called FSK mode (FSK = Frequency Shift Key). This type of transmission is used, for example, for data transmission used in the telephone network according to the CCITT standard V23.

Sei dieser Übertragungsart wird die binäre Dateninformation in Form von zwei diskreten Tonfrequenzen übertragen. Der FSK-Decoder im Empfangskenal synchronisiert sich automatisch auf eine dem Sendesignal überlagerte Taktfrequenz. Diese Taktfrequenz wird erfindungsgemäß sowohl senderseitig, d. h. in der Sekundärstation F, als auch empfängersaitig in der Primärstation P zur Umtastung der Pseudn-Zufallsgeneratoren und der Referenz fjr die jeweilige Nachsteuerlogik verwendet. Damit wird sinne aufwandige ob idiedergewinnung das Taktsignales in der Primärstation P mittels der den Taktperioden fest zugeordneten zwei Empfängerkanälen überflüssig. Im einzelnen wird die Arbeitsweise der Einrichtung nach Fig. 6 nachstehend erläutert.With this type of transmission, the binary data information is in the form transmitted by two discrete audio frequencies. The FSK decoder is synchronized in the reception kenal automatically to a clock frequency superimposed on the transmission signal. This clock frequency is according to the invention both on the transmitter side, d. H. in the secondary station F, as well Receiver string in the primary station P for keying the pseudo-random number generators and the reference for the respective post-control logic. This makes sense-consuming whether i recovery the clock signal in the primary station P by means of the clock periods permanently assigned two receiver channels superfluous. In detail, the working method the device according to FIG. 6 explained below.

Das Signal des Generators 101 für die Trägerfrequenz f1 wird im Bi-Phase-Modulator 102 mit dem Pseudo-Zufallssignal aus dem Pseudo-Zufallsgenerator 103 moduliert und ggf. unter Zwischenschaltung einer Sende-Endstufe 104a /on der Antenne 104 abgestrahlt. In der Sekundarstation F wird dieses Signal von der Antenne 105 aufgenommen und über den Bi-Phase-Modulator 107 dem Empfänger 109 zugeleitet, dessen Demodulator über die Nachsteuerlogik 110 und den digitalen Phasenschieber 111 den Pseudo-Zufallsgenerator 108 nachzieht, so daß dieser Generator 108 um die einfache Signal-Laufzeit verzögert mit dem Generator 103 synchron läuft. Die Trägerfrequenz des HF-Generators 106 wird über den Bi-Phase-Modulator 107a mit dem verzögerten Signal des Pseudo-Zufallsgenerators 108 moduliert und ggf. unter Zwischenschaltung einer Sende-Endstufe 105b als Frequenz f2 von der Antenne 105a abgestrahlt.The signal of the generator 101 for the carrier frequency f1 is in the bi-phase modulator 102 modulated with the pseudo-random signal from the pseudo-random generator 103 and if necessary with the interposition of a transmitting output stage 104a / on the antenna 104 emitted. In the secondary station F, this signal is picked up by the antenna 105 and fed via the bi-phase modulator 107 to the receiver 109, its demodulator the pseudo-random generator via the readjustment logic 110 and the digital phase shifter 111 108 follows, so that this Generator 108 around the simple signal transit time delayed running synchronously with the generator 103. The carrier frequency of the HF generator 106 is via the bi-phase modulator 107a with the delayed signal of the pseudo-random generator 108 modulated and possibly with the interposition of a transmitter output stage 105b as a frequency f2 emitted from antenna 105a.

Dieses Signal wird in der Primärstation von der Antenne 112 aufgenommen und über einen Bi-Phase-Modulator 118 einem Empfänger 121 zugeleitet. Mittels einer Nachsteuerlogik 123 und einem digitalen Phasenschieber 124 wird der Pseudo-Zufallsgenerator 120 so nachgezogen, da(3. dieser, um die doppelte Laufzeit verzögert, mit dem Generator 103 synchronisiert ist.This signal is picked up by antenna 112 in the primary station and fed to a receiver 121 via a bi-phase modulator 118. By means of a Adjustment logic 123 and a digital phase shifter 124 become the pseudo-random generator 120 so drawn as (3rd this, delayed by twice the running time, with the generator 103 is synchronized.

In einer Laufzeit-Meßeinrichtung 125 wird die Zeitdifferenz der Pseudo-Zufallssignal.e aus den Generatoren 103 und 120 gemessen und als Laufzeitinformation ausgegeben.In a transit time measuring device 125, the time difference is the pseudo-random signal.e measured from the generators 103 and 120 and output as runtime information.

Ein FSK-Generator 130 in der Sekundarstation S codiert nicht nur die zu übertragenden Daten, sondern liefert auch die Taktfrequenz zur Umsteuerung des Pseudo-Zufallsgenerators 10.9 und der Nachsteuerlogik 110. Der Sender 131 für die dritte Freouenz 3 wird mit dem FSK-Signal moduliert und strahlt über die antenne 132 aus. Das Signal von der Antenne 132 wird an der Antenne 133 empfangen und einem Empfänger 134 zugeführt. Ein diesem Empfänger nachgeschalteter FSK-Decoder 135 synchronisiert sich auf die Taktfrequenz des Generators 130 und decodiert die Dateninformation. Das Synehronsignal wird dem Pseudo-Zufallsgenerator 120 und der Nachsteuerlogik 123 zugeführt, um die gewünschte Laufzeitinformation auf einfache Weise decodieren zu können.An FSK generator 130 in the secondary station S not only encodes the to be transmitted, but also provides the clock frequency for reversing the Pseudo-random generator 10.9 and the readjustment logic 110. The transmitter 131 for the The third frequency 3 is modulated with the FSK signal and radiates via the antenna 132 off. The signal from antenna 132 is received at antenna 133 and a Receiver 134 supplied. An FSK decoder 135 connected downstream of this receiver synchronizes on the clock frequency of the generator 130 and decodes the data information. The sync signal is sent to the pseudo-random generator 120 and the post-control logic 123 is supplied in order to easily decode the desired runtime information to be able to.

auch in dieser Ausführungsform wird das Antwort-Sendesignal derart zur Korrelation des Empfangssignales benutzt, daß zwischen Empfangs- und Antwortaignal keine Zeitverschiebung auftritt. ¼rüe In this embodiment too, the response transmission signal is used to correlate the received signal in such a way that no time shift occurs between the received and response signals. ¼rüe

Claims

A n p r e c h e: 1. Procedure for two-way transit time measurement according to the correlation principle by means of electromagnetic signals, of which the first At the end of a measuring section a first, in a certain way modulated electromagnetic Signal, preferably a high frequency signal sent out, this signal on the second Recorded at the end of the route in a receiving device and thereby the transmission there of a second, similar signal received at the first end and compare with the nodulation form of the first signal and thereby the running time is determined, which is an electromagnetic signal from one after the other Needs the end of the measuring section and back, characterized in that in the receiving device at the second end of the measuring section the modulation form of the second signal directly to Correlation with the first received signal to an immediate duplication the received modulation form is used.

2. The method according to claim 1, characterized in that the first Signal mi is modulated with a pseudo-random code and at the second end with a similar pseudo-random signal is correlated directly in the receiver input, wherein the correlation signal for synchronizing the pseudo-random signal generator is used at the second end.

3. The method according to claim 2, characterized in that the correlation is controlled with a low-frequency key signal.

4. The method according to claim 3, characterized in that the correlation signal on the second one in the key of the low frequency in each case by half a clock period opposite runs ahead or behind the received signal.

5. The method according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the signal modulated and retransmitted at the second end after Emofang on first end aiif an intermediate frequency is reduced.

6. The method according to claim 5, characterized in that the first At the end of the received return signal initially werzwo, and each branch with an order a clock bit offset pseudo-random code and then correlated with a coherent Overlay frequency mixed, demodulated and for generating a rain voltage is used for the synchronization of the code generator.

7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that that a clock frequency is superimposed on the transmission signal at the second end of the measuring section is, at the anal second and at the first end of the measuring section for keying of the pseudo-random signals generating generators and as a reference for the adjustment logic.

?. Device for two-way transit time measurement with a primary station at the first end and a secondary station at the second end of the to be measured Route, with the primary and secondary station each having a transmitting and receiving device for electromagnetic signals included and the transmitting devices respectively a Frequency generator and a modulation device connected to its output including a pseudo-random generator, and further wherein the receiving device the primary station a correlation device and a transit time measuring device contains, characterized by a device (7, 51, 52; 107) for generating a Kerrelationssignales in the receiving device (5; 105) of the secondary station and by a readjustment logic (10; 110), with the input of which the device for generating of the correlation signal and with its output the pseudo-random generator (8; 108) connected is.

9. Device according to claim 8, characterized in that the A mixing device (107) is connected to the antenna (105) of the secondary station, their susgang via a receiver and demodulator circuit (109) with the readjustment logic (110) is connected.

10. Device according to claim 9, characterized in that the mixing device contains a bi-phase modulator (107) in parallel with a bi-phase modulator (107a) in the transmission device (105a, 105b) of the secondary station and to the Pseudo-random generator (108) of the secondary station is connected, with which the Follow-up control logic (110) is connected via a digital phase shifter (111).

11. Device according to Ansprucn 10, characterized in that the Bi-PI-iase modulator (107a) in the transmitting device of the secondary station, a frequency generator (106) of the secondary station is connected as a second input and the output of the bi-phase foaulator (107a) via the Sendc output stage (105b) at a transmitting antenna (105a) is applied.

12. Device according to one of claims 8 to 11, g3 identifies by means (130) provided in the secondary station for generating a transmission signal (f3) in an additional channel (132, 133) modulating clock frequency, whose receiver and demodulator (134) in the primary station via a decoder (135) with a pseudo-random generator (120) and an adjustment logic (123) for the received signal (f2) is connected.

13. Device according to claim 8 or 9, characterized in that there in the secondary station the transmitting and receiving device by means of a circulator (51) are combined, the inputs and outputs of the antenna (5), a mixer diode (52) and an egg phase modulator (7) are connected, the mixer diode over an intermediate frequency amplifier and demodulator connected to the readjustment logic (10) whose outputs are connected to the pseudo-random generator (e,) and one to the pseudo-random generator acting digital phase shifter (11) are connected and furthermore in the bi-phase modulator (7) the frequency of a microwave generator (6) with the signal from the pseudo-random generator is modulated.

14. Device according to claim 13 for high frequency signals, characterized characterized in that in the receiving device of the primary station means (17, 1R, 19) are intended to lower the frequency.

1?. Device according to Claim 13 or 14, characterized in that that the receiving device of the primary station is provided with a mixing device Antenna (12) in which the signal received from der.Sekundärstation with a signal of an oscillator (13) is mixed, the Freq; enz by the amount the working frequency for the downstream RF components differs softly a downstream power divider (14) is distributed to two mixers (15, 16), which is a further implementation of this frequency for the subsequent intermediate frequency amplifier and demodulators (21, 22) with the readjustment logic (23).

16. The device according to claim 15, characterized in that the Receiving device of the primary station contains an intermediate frequency generator (17), its output signal for each branch connected to the power divider (14) via a modulation device (18, 19) with the signal of the in the receiving device provided pseudo-random generator (20) with one for each channel. around a certain Amount shifted clock position is modulated and connected to the power divider Mixing devices (15 or 16) with the partial received signal. is mixed.