DE3430453A1

DE3430453A1 - System zur positionsbestimmung eines ballons

Info

Publication number: DE3430453A1
Application number: DE19843430453
Authority: DE
Inventors: Heinz R. Dipl.-Ing. Müller (FH), 7530 Pforzheim
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1984-08-18
Filing date: 1984-08-18
Publication date: 1986-03-06

Description

H.R.Müller-1

System zur Positionsbestimmung eines Ballons

Die Erfindung betrifft ein System zur Positionsbestimmung eines Ballons.

Bei den bekannten Systemen erfolgt zur Positionsbestimmung eine ständige Verfolgung der Bahn des Ballons. Hierzu ist am Boden ein Radargerät vorgesehen und die vom Radargerät abgestrahlten Signale werden von dem Ballon reflektiert. Zur Verbesserung der Reflexionseigenschaften des Ballons kann die Ballonhülle gut reflektierend ausgestaltet sein, oder es ist auch möglich, am Ballon einen Winkelreflektor vorzusehen.

Solche Ballons werden häufig zur Ermittlung von meteorologischen Daten eingesetzt. Bei solchen Anwendungen ist im Ballon ein Sender vorgesehen, der die ermittelten Daten zur Bodenstation sendet.

Zur Bahnverfolgung ist es notwendig, daß das bodenseitige Radargerät ständig - oder zumindest in relativ kurzen Abständen - Radarsignale abstrahlt. Dies birgt bei militärischen Einsätzen die Gefahr in sich, daß der Standort des Radargerätes leicht ermittelt werden kann. Dadurch

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ist es der Gefahr ausgesetzt, vernichtet zu werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein System zur Positionsbestimmung eines Ballons anzugeben, bei dem der Standort der Bahnverfolgungsstation für Dritte schwierig zu ermitteln ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Patentanspruch angegebenen Mitteln. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Bei dem neuen System erfolgt von der Bodenstation nur zur Entfernungsmessung kurzzeitig eine Signalabst rah lung. Dadurch wird die Bodenstation für Dritte schwierig ortbar. Der am Ballon angebrachte Sender strahlt zwar ständig Signale ab, jedoch ist der Ballon wegen seiner geringen Größe kaum verwundbar. Bei der Weiterbildung der Bodenstation, bei der diese Impulse oder Impulsgruppen mit Wechselnder Frequenz der Trägerschwingung oder wechselnder Impuls-, fotgefrequenz abstrahlt, ist die Bodenstation noch schwieriger zu orten.

Die Erfindung wird anhand der einzigen Zeichnung die eine schematische Darstellung des neuen Systems ist, beispielsweise näher erläutert.

An einem Ballon 1 ist ein Sender 2 befestigt. Die in dem Sender erzeugten Signale werden von einer Antenne 3 abgestrahlt. Die Frequenz der Signale ist so gewählt, daß zur Peilung der Einfa I Isrichtung dieser Signale am Boden keine großen Antennenanordnungen erforderlich sind. Als Frequenzbereich ist das x-Band geeignet.

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Zur Bestimmung der Position des Ballons befindet sich am Boden eine Bodenstation, die eine Entfernungsmeßeinrichtung 5 mit einer Antenne 4, einen Peiler 7 mit einer Antenne 6 und eine Auswerteeiηrichtunq 8 enthält. Die Abstrahlung der Signale des Senders 2 von der Antenne 3 erfolgt kontinuierlich und somit ist auch durch den Peiler 7 eine kontinuierliche Bestimmung der Einfa I Isrichtung der von dem Sender 2 abgestrahlten Signale in der Azimut- und der E levationsrichtung möglich. Die Antenne des Peilers 6 wird abhängig von dem Peilergebnis jeweils in die Richtung der einfallenden Signale ausgerichtet, d. h. sie wird dem Ballon 1 nachgeführt. Dies ermöglicht für den Peiler 7 die Verwendung von Richtantennen, wodurch eine optimale Signalverarbeitung möglich ist. Der Peiler kann so realisiert sein wie der Empfangs- und Auswerteteil eines Nachführradargeräts (passives Radargerät). Hinsichtlich einer möglichen Realisierung kann von Lösungen ausgegangen werden, wie sie bei Radargeräten, die für Conical Scan geeignet sind, üblich sind ( ζ. B. Buch Radar Handbook von M.I. Skolnik, McGraw-Hill Verlag New York, 1970, Seiten 21-10 bis 21-54 und dort angezogene Literaturstellen)

Die Entfernungsmessung erfolgt auf allgemein bekannte Weise, nämlich dadurch, daß von der Entfernungsmeßeinrichtung ein Signal abgestrahlt wird, daß dieses Signal von dem Ballon 1 reflektiert wird und daß das reflektierte Signal wieder von der Entfernungsmeßeinrichtung empfangen wird. Aus der gesamten Signa I laufzeit wird in an sich bekannter Weise die Entfernung gemessen. Zur Entfernungsmessung verwendet man vorzugsweise Signale,, die aus Impulsen oder Impulsgruppen bestehen. Um die Entdeckbarke it der Entfernungsmeßeinrichtung möglichst klein zu halten, werden die Frequenzen der Trägerschwingungen der Signale,

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die zur Entfernungsmessung verwendet werden/ von Abstrahlung zu Abstrahlung verändert. Weiterhin ist es möglich, die ImpuLsfoLgefrequenz zu ändern.Um eine gute Reflexion der zur Entfernungsmessung notwendigen Signale im Ballon 1 zu erhalten, ist entweder die BalLonhülle gut reflektierend oder es ist ein Winkelreflektor am Ballon befestigt.

Die gemessenen Entfernungs- und Richtungswerte werden zu der Auswerteeinrichtung 8 geleitet und in dieser wird aus den Entfernungs- und den Richtungswerten die Position des Ballons bestimmt. Sind bereits mehrere Positionswerte ermittelt worden, dann läßt sich aus diesen die Bewegung des Ballons vorhersagen. Dies macht es möglich, die Entfernungsmessung nur in relativ großen Abständen durchzuführen. Dadurch wird die Entdeckbarkeit der Bodenstation weiter verringert.

Wird,wie bereits erwähnt, die Antennenanordnung des Peilers nachgeführt, dann ist es von Vorteil, auch die zur Entfernungsmessung erforderlichen Signale über die Antennenanordnung des Peilers abzustrahlen und die reflektierten Signale über diese Antennenanordnung zu empfangen. In diesem Fall weist also die Bodenstation nur eine Antennenanordnung auf.

Die absolute Geschwindigkeit des Ballons kann in der A u s Werteeinrichtung 8 Leicht aus der Änderung der gemessenen Positionen berechnet werden.

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Wie in der Beschreibungseiη Leitung bereits erwähnt, werden solche Ballons häufig dazu verwendet, meteorologische Daten zu ermitteln. In diesem Fall weist der Ballon außer den meteorologischen Meßeinrichtungen auch einen Sender zur Übermittlung der gemessenen Daten zur Bodenstation auf. In diesem Fall ist es möglich, entweder die zur Datenübertragung verwendeten Signale zur Positionsbestimmung auszuwerten oder es ist mög I ich, zusatz I ich zu dem Datensender einen weiteren Sender vorzusehen. Der weitere Sender kann sehr einfach und somit auch preiswert realisiert werden, da an ihn keine hohen Anforderungen hinsichtlich einer Frequenzstabilität gestellt werden.

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Claims

STANDARD ELEKTRIK LORENZ AKTIENGESELLSCHAFT STUTTGART H.R.MüLler-1 Patentansp rüche

1. System zur Positionsbestimmung eines Ballons, dadurch gekennzeichne t, daß am Ballon (1) ein Sender (2) befestigt ist, daß eine Bodenstation vorgesehen ist, die einen Peiler (7) enthält, der die Einfa I Isrichtung der von dem am Ballon befestigten Sender abgestrahlten Signale in Azimut- und Elevationsrichtung mißt, daß die Bodenstation eine Entfernungsmeßeinrichtung (5) enthält, die zur Entfernungsmessung Signale abstrahlt, diese nach Reflexion am Ballon empfängt und aus der Signallaufzeit die Entfernung von der Bodenstation zum Ballon mißt und daß die Bodenstation eine Auswerteeinrichtung (8) enthält, die aus der Einfallsrichtung und der Entfernung den Standort des Ballons ermittelt.

2. System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernungsmeßeinrichtung Signale abstrahlt, die aus Impulsen oder Impulsgruppen bestehen.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Trägerschwingung der impulsform igen Signale oder die Impulsfolgefrequenz in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen verändert wird.

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4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernungsmessung nur von Zeit zu Zei t erfο Igt.

5. System nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, daß während der Zeiten, während derer keine Entfernungsmessung erfolgt, die Position des Ballons aufgrund der Positionsänderungen in der vorhergegangenen Zeit berechnet wird.

6. System nach einem der Ansprüche 1' bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die-Geschwindigkeit des Ballons aus seiner Positionsänderung berechnet wird.

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Peilung verwendete Antennenanordnung der Ei nf a L Isri cht-ung der z.u peilenden Signale nachgeführt wird.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Entfernungsmessung verwendeten Signale über die zur Peilung verwendete Antennenanordnung abgestrahlt udn empfangen werden.

9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Peiler ein passives Radargerät ist.