DE3421425A1 - Zweiwellen-peilverfahren und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

• Zweiwellen-Peilverfahren und Anordnung zur Durcllfülllullg
• des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Zweiwellen-Peilverfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.
• Zur Auflösung eines Interferenzfeldes aus zwei gleichzeitig im gleichen Frequenzband einfallenden Wellen sind nach dem Raumbasisprinzip arbeitende Mehrwellenpeiler bekannt, die zur sicheren Auflösung eines Zweiwellenfalls jedoch mindestens fünf parallel arbeitende Empfangskanäle benötigen. Die Forderungen nach absolutem Gleichlauf der Empfangskanäle erschwert jedoch die Realisierung eines fünfkanaligen Empfängers erheblich.
• Ein gleichfalls bekanntes Viermast-Verfahren arbeitet zwar theoretisch richtig, kann jeoch bestimmte Formen des zu untersuchenden Interferenzfeldes nicht auflösen. Bei Annäherung an diese kritischen Feldformen werden die entscheidenden Meßwertdifferenzen nämlich so klein, daß die Peilergebnisse durch Rauschschwankungen und/oder Quantisierungsfehler stark verfälscht werden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur einfacheren und sicheren Auflösung eines Zweiwellenfeldes anzugeben.
• Das erfilldullgsgemälSc Verfahren ist im Patentanspruch 1, die erfindungsgemäße Anordnung zur Durchführung des Verfahrens im Patentanspruch 7.beschrieben. Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.
• Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine besonders einfache Anordnung durch optimale Ausnutzung der durch einen Dreikanalempfänger gegebenen Möglichkeiten. Dreikanalige Peilempfänger mit guten Gleichlaufeigenschaften stehen in vielfältiger Form und technisch ausgereift für alle in Frage kommenden Frequenzbereiche zur Verfügung. Gemäß der Erfindung wird ein solcher bekannter Empfänger in einem Zweiwellenpeiler eingesetzt. Die Anordnung der Antennen in linearen Dreier-Gruppen läßt aus den Meßwerten von einer Gruppe die Ermittlung zweier Einfallswinkel relativ zur Zeilenrichtung dieser Antennengruppe zu, die den beiden einfallenden Wellen zugeordnet sind.
• Die beiden Einfallswinkel sind allerdings noch vieldeutig, da in ihnen die Azimut- und Elevationsinformationen noch verknüpft enthalten sind. Eindeutige Ergebnisse erhält man durch Kombination der Einfallswinkel aus den Messungen an zwei Antennengruppen, die auf verschiedenen sich kreuzenden Antennenzeilen liegen.
• Ein ähnliches Vorgehen ist von gebräuchlichen l@terferometer-Peilverfahren, die allerdings nur eine einzelne Welle peilen können, bekannt. Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von diesen Verfahren grundlegend durch die Fähigkeit, ein aus zwei Wellen aufgebautes l:nterferenzfeld auflösen zu können, wozu bislang nur @rhebl aufwendigere Anordnungen bekannt sind.
• Zur richtigen Zuordnung eines ersten Einfallswinkels zu einem der beiden zweiten Einfaliswinkel wird gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform zu jedem Einfallswinkel eine zumindest qualitative Amplitudeninformation über die zugehörige Welle bestimmt und der erste und zweite Einfallswinkel der jeweils amplitudenstärkeren Welle miteinander zur Bestimmung einer ersten Einfallsrichtung kombiniert, in entsprechender Weise der erste und der zweite Einfallswinkel der jeweils amplitudenschwächeren Welle zur Bestimmung einer zweiten Einfallsrichtung.
• Zur Erzielung möglichst geringen Aufwands ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung nur ein einziger Drcikanalempfänger vorgesehen, der über eine Umschalteinrichtung zeitlich nacheinander mit den verschiedenen Antennengruppen verbunden wird, so daß die Ermittlung der ersten und der zweiten Einfallswinkel zeitlich nacheinander erfolgt. Durch modulationsbedingte Unterschiede in den Amplitudenverhältnissen zwischen erster nnd zweiter Welle bei den verschiedenen Abtastzeitpunkten kann die Kombination nach Maßgabe der gemessenen Amplituden in ungünstigen Fällen zu Zuordnungsfehlern führen. Diese lassen sich jedoch i. a. über eine Vorintegration eliminieren.
• Unter Inkaufnahme größeren Aufwands können auch zwei dreikanalige Empfänger gleichzeitig an die erste und zweite Antennengruppe angeschlossen sein, so daß die modulationsbedingten Fehler von vornherein ausgeschlossen sind. Obwohl in diesem Fall sechs Empfangskanäle erforderlich sind, ist diese Anordnung noch vorteilhaft gegenüber dem eingangs angeführten fünfkanaligen Empfänger, da jeweils nur drei Empfangskanäle exakten Gleichlauf aufweisen müssen. Zudem handelt es sich um gebräuchliche Drcikanal-l'eilempfänger, die aus der erfindungsgemäßen Allolelllung entScrllt und anderweitig, beispielsweise an einem gebräuchlichen Adcock-Antennensystem eingesetzt werden können.
• Die Auswertung der durch die gleichzeitige Abtastung der Antennenspannungen der drei in einer Zeile gelegenen Antennen ist dem Fachmann mit Hilfe allgemein bekannter mathematischer Zusammenhänge mit Hilfe eines Rechners ohne erfinderisches Zutun möglich und daher an dieser Stelle nicht weiter ausgeführt.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführung haben die beiden Außenantennen einer Antennengruppe von der Mittelantenne denselben Abstand. Bei einer symmetrischen Anordnung ergibt sich eine gegenüber dem allgemeinen Fall sehr einfache Auswertung, die zudem in einer Reihe von Auswerteschritten mit einer Auswertemethode nach dem Interferometerprinzip für den Einfall einer einzigen Welle identisch gemacht werden kann. Dies begünstigt eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wonach bei der Auswertung geprüft wird, ob ein auflösbarer Zweiwellenfall vorliegt oder ob nur eine Welle (oder eine zweite Welle mit für eine sinnvolle Peilauswertung zu kleiner Amplitude) einfällt. Im Einwellenfall werden vorteilhafterweise die Abtastwerte der Außenantennen jeweils mit der Mittelantenne getrennt verglichen und nach dem bekannten Interferometerverfahren ausgewertet. Die sich ergebenden beiden Einfallswinkel werden zu einem ersten Einfallswinke gemittelt, der dann mit einem in gleicher Weise aus der zweiten Antennengruppe gewonnenen zweiten Einfallswinkel zur Bestimmung der Einfallsrichtung komb:i.n.iclt wi.l.el.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ist nicht@auf eine einzige Basisgröße beschränkt, sondern läßt sich in analoger Weise wie beim Interferometerpeiler mit schrittweiser Basisv@rgrößerung anwenden. I-lierzu wird der Empfänger über die bereits genannte Umschalteinrichtung zeitlich nacheinander an die Antennengruppen mit zunehmender Basisgröße angeschlossen.
• Eine möglichst geringe Anzahl von Einzelantennen ergibt sich, wenn diese auf zwei sich kreuzenden Antennenzeilen angeordnet sind, wobei sich eine beiden Zeilen gemeinsame Antenne im Kreuzungspunkt der Zeilen befindet und der Abstand zu dieser Kreuzungspunktantenne sich innerhalb eine Zeile fortschreitend von Antenne zu Antenne verdoppelt, wodurch einige der Antennen zu mehreren Antennengruppen gehören.
• Die Erfindung ist nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Abbildung noch veranschaulicht.
• Die Einzelantennen 0, 1, 2, 3, ... sind auf zwei sich rechtwinklig kreuzenden Antennenzeilen Z und Z' angeordnet und über je eine HF-Verbindungsleitung mit der Umschalteinrichtung S verbunden. Über diese Umschalteinrichtung ist jeweils eine Antennengruppe aus drei in einer Zeile liegenden Einzelantennen an den Empfänger angeschlossen. Die Einzelantennen einer Antennengruppe folgen äquidistant aufeinander. Zur Durchführung einer Einweisungspeilung mit kleiner Basis wird zuerst die Antennengruppe 0-1-3, deren Einzelantennenabstand a kleiner als eine halbe Betriebswellenlänge ist, an den Empfänger angeschlossen. Aus den Abtastwerten werden zwei erste Einfallswinkel ul und u2 sowin Informationen über die zugehörigen Amplituden Au1 und Au2 ermittelt (Au1 > Au2 oder Aul < Au2). Danach wird über die Umschaltei@richtung S die zweite Antennengruppe 0-2-4 aus der zweiten Antennenzeile mit den gleichen Einzelantennenabständen wie in der ersten Zeile an den Empfänger angeschlossen. @n gleicher Weise wie bei der ersten Antennengruppe werden dabei zwei zweite Einfallswinkel v1 und v2 nebst zugchöriger Amplitudeninformation Avi Av2 oder Av1 < < Av2 ermittelt.
• Die ersten Einfallswinkel ul, u2 werden nach Maßgabe der ermittelten Amplitudeninformationen mit den zweiten Einfallswinkeln kombiniert, wobei sich beispielsweise für Au1 > Au2 und Avl < Av2 die beiden Wertepaare ul, v2 und u2, vi ergeben, aus denen zwei Einfallsrichtungen nach Azimut und Elevation (a11 2 und α2, 2) entsprechend zwei einfallenden Wellen bestimmt werden können.
• Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit wird dann übergegangen zu einer größeren Meßbasis, indem nacheinander die beiden Antennengruppen 0-3-5 und 0-4-6 an den Empfänger angeschlossen werden. Die aus diesen beiden Messungen gewonnenen Einfallsrichtungen sind für den Fall, daß der Antennenabstand 2a größer als eine halbe Betriebswellenlänge ist, nicht eindeutig. Eindeutigkeit kann jedoch durch Vergleich mit den Kleinbasismessungen erzielt werden. Durch fortschreitende Vergrößerung der Meßbasis kann die Genauigkeit der Peilergebnisse weiter verbessert werden.
• - L e e r s e i t e -

Claims (12)

1. Patentansprüche 1. Zweiwellen-Peilverfahren zur Bestimmung der Einfallsrichtungen zweier im gleichen Frequenzband liegender Wellen, aus den Antennenspannungen mehrerer auf sich kreuzenden Antennenzeilen liegender Einzelantennen, dadurch gekennzeichnet, daß von mehreren Antennengruppen, die jeweils aus drei in einer Zeile liegenden Einzelantennen bestehen, die Antennenspannungen einer ersten Antennengruppe (0-1-3) gleichzeitig abgetastet werden1 daß aus den Abtastwerten die ersten Einfallswinkel zweier Wellen relativ zur Zeilenrichtung (Z) der ersten Antennengruppe ermittelt werden, daß von einer zweiten Antennengruppe (0-2-4) aus einer zweiten Antennenzeile in gleicher Weise zwei zweite Einfallswinkel relativ zur Zeilenrichtung (Z) der zweiten Antennengruppe gewonnen werden und durch Kombination der ersten und zweiten Einfallswinkel zwei Einfalisrichtungen bestimmt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem L?infallswinkel eine Amplitudeninformation über die zugehörige Welle bestimmt wird und die Kombination erster und zweiter Einfallswinkel zu zwei EinfallsricII-tungen nach Maßgabe der Amplitudenverhältnisse vorgenommen wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der ersten und der zweiten Einfallswinkel zeitlich nacheinander erfolgt.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungsbestimmung durch eine Kleinbasismessung zur Einweisung und eine genauere Großbasismessung mit jeweils zwei Antennengruppen vorgenonmen wird.
5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß geprüft wird, ob die Abtastwerte einem Einwelleneinfall entsprechen und gegebenenfalls die Bestimmung der Einfallsrichtung nach an sich bekannten Einwelleninterferometerpeilverfahren erfolgt.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dalS bei Einwelleneinfall die beiden Außenantennen jeweils mit der Mittelantenne ein Antennenpaar bilden, daß für jedes Antennenpaar ein Einfallswinkel ermittelt und aus beiden Einfallswinkeln ein Mittelwert gebildet wird.
7. 7. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Einzelantennen Antennengruppen mit jeweils drei in einer Reihe liegenden Antennen gebildet sind, und daß die Antennen einer Antennengruppe zur Ermittlung der Einfallswinkel an einen dreikanaligen Peilempfänger (E) angeschlossen sind.
8. 8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein dreikanaliger Empfänger (1!,') vorhanden ist, und daß die verschiedenen Antennengruppen zeitlich nacheinander über eine Umschalteinrichtung (S) mit dem Brnpfänger verbindbar sind.
9. 9. Anordnung nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,. daß die Außenantennen einer Antennengruppe gleichen Abstand zur mittleren Antenne haben.
10. 10. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rinzelantenne zu mehreren Antennengruppen gehört.
11. 11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei sich kreuzende Antennenzeilen mit mehreren Antennen vorhanden sind mit einer Antenne im Kreuzungspunkt, die zu allen Antennengruppen gehört.
12. 12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede Antennenzeile mehrere Antennengruppen mit verschiedenen Basis längen, die sich von einer Basislänge zur nächstgrößeren oder kleineren jeweils um den Faktor zwei unterscheiden enthält.