DE3528127C2

DE3528127C2 - Verfahren zur Ermittlung von Peilkomponenten bei einer Interferometeranordnung sowie Empfänger zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE3528127C2
Application number: DE19853528127
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl Ing Saur
Original assignee: Deutsche Aerospace AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1985-08-06
Filing date: 1985-08-06
Publication date: 1994-06-16
Anticipated expiration: 2005-08-07
Also published as: DE3528127A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Peilkompo nenten bei einer Interferometeranordnung gemäß Oberbegriff des Pa tentanspruchs 1 sowie einen Empfänger zur Durchführung des Verfahrens gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 4.

Ein solches Verfahren und ein solcher Empfänger sind bereits aus der US 31 18 141 bekannt.

Wie dieser Druckschrift entnehmbar ist, basiert die Peilung elektro magnetischer Wellen nach dem Interferometerprinzip auf der Messung der Phasendifferenz der Antennenspannungen zweier räumlich getrennt aufgestellter Antennen. Die Verbindungslinie der beiden Antennen bildet die Meßbasis, auf welche der Winkel, der aus der gemessenen Phasendifferenz und der Frequenz der gepeilten Welle bestimmt wird, bezogen ist. Durch Messungen mit zwei Antennenpaaren mit unter schiedlich ausgerichteten, i.a. orthogonalen Basislinien erhält man zwei Winkelwerte als Peilkomponenten, deren Kombination die Bestim mung des Peilwinkels ermöglicht. Die Meßbasen können dabei auch we sentlich größer sein als die Wellenlänge der gepeilten Wellen, wenn mittels Zusatzinformationen wie zum Beispiel Meßergebnisse von einer kürzeren Einweisungsbasis die Mehrdeutigkeit der Phasenmessung be seitigt werden kann.

In dem bekannten Peilsystem der US 31 18 141 werden die Ausgangs werte der Interferometerpaare Nord/Süd und Ost/West unter Vorgabe der Ausrichtung der Meßbasen bezüglich zweier orthogonaler Vorzugs richtungen in zwei Signalwerte, nämlich Summen- und Differenzsignal (mit 90°-Phasenverschiebung), umgewandelt, die auf diese Vorzugs richtungen bezogen sind und als ein Meßergebnis zur Ausgabe an An zeigeeinrichtungen bereitgestellt werden. Das Peilsystem verfügt da bei über ein Rechenwerk, das nach Maßgabe der eingestellten und kom mandierten Frequenz arbeitet, und eine Ausgabeeinheit, die die er mittelten und verarbeiteten Phasenwerte an eine Anzeigeeinrichtung abgibt.

Aus der DE-PS 12 48 754 ist ferner eine Interferometerpeilanordnung bekannt, bei der die gemessenen und in einem Speicher zwischenge speicherten Phasendifferenzwerte in einen Rechner auf den ermittel ten Maximalwert normiert werden.

Aus der DE 26 53 969 A1 ist ein Peilsystem bekannt, bei dem die Peilkomponenten-Meßproben über mehrere Messungen hinweg gemittelt werden.

Die Ermittlung des Peilergebnisses aus den Peilkomponenten kann rechnerisch oder auf einem Sichtgerät erfolgen, wobei auch noch ver schiedene statistische Auswertemethoden zur Eliminierung von Fehlern eingeschlossen werden können.

Aus der DE 25 00 698 B2 ist in dem Zusammenhang ein Adcockpeiler be kannt, mit dem auf einem Anzeigegerät eine Schnittpunktpeilung (Tri angulation) in einem rechtwinkligen Koordinationssystem durchgeführt werden kann; ein Auswerterechner liefert dabei die Daten für diese Triangulation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Ermitt lung von Peilkomponenten bei einer Interferometerpeilanordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angebenen Art sowie einen Em pfänger zur Durchführung des Verfahrens der eingangs genannten Art anzugeben, welche bei geringem Aufwand möglichst vielseitige Auswertemöglichkeiten erlauben.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist im Patentanspruch 1, ein Empfän ger zur Durchführung dieses Verfahrens im Patentanspruch 4 beschrie ben. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens.

Der bei der Erfindung eingesetzte Peilempfänger ist inso weit als fest mit der Interferometer-Antennenanordnung verbunden vorgesehen, als er elektronische Speicher ent hält, in denen für diese Antennenanordnung spezifische Parameter wie Basislängen und Ausrichtung der Basislinien gespeichert sind. Bei Veränderung oder Wechsel der An tennenanordnung brauchen nur neue Anlagenparameter einge speichert werden. Für die Speicher werden deshalb vorteil hafterweise EPROM-Bausteine eingesetzt. Im folgenden wird aber ausgegangen von einer unveränderten Antennenanordnung und einem fest mit dieser verbundenen Empfänger.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist dabei darin zu sehen, daß nahezu beliebige Geräte zur Auswertung von Interferometerpeilungen an den Ausgang des Empfängers angeschlossen werden können, ohne daß zusätzliche Infor mationen bereitgestellt werden müssen. Insbesondere können neben der frequenzkommandierenden Station weitere Statio nen die Ergebnisse verwerten. Die an den Empfänger ange schlossenen Kommando- und/oder Auswertestationen können weitgehend beliebig ausgetauscht werden, ohne daß neu angeschlossene Geräte erst auf die spezielle Anlage einge stellt werden müssen und sofort betriebsbereit sind. Da die vom Empfänger ausgegebenen Ergebnisse frequenzunab hängig sind, braucht im auswertenden Gerät keine Frequenz umrechnung mehr stattfinden, so daß die Ergebnisse auch von anderen als der kommandierenden Station verwertet werden können. Darüberhinaus kann durch die Normierung auf einen maximal möglichen Phasendifferenzwert für jede eingestellte Frequenz die gleiche relative Genauigkeit der digital übertragenen Ergebnisse erreicht werden.

Besonders vorteilhaft ist die punktförmige Anzeige der Peilergebnisse auf einem Anzeigegerät mit einem recht winkligen Koordinatensystem. Die vom Empfänger ausgege benen Peilkomponenten können ohne Umrechnung oder durch Multiplikation mit einem konstanten Skalierungsfaktor als Achsenwerte des Koordinatensystems herangezogen werden. Die Winkelablage gegen eine der Koordinatenachsen, zum Beispiel die y-Achse gibt dann unmittelbar den Azimut, die Entfernung vom Koordinatenursprung die Elevation der gepeilten Welle an. Da die vom Empfänger ausgegebenen Ergebnisse sowohl von der Antennenanordnung als auch von der Frequenz unabhängig sind, können Peilergebnisse von verschiedenen Empfängern und/oder zu verschiedenfrequenten Wellen gleichzeitig dargestellt werden.

Die Ermittlung von Peilkomponenten nach dem erfindungsge mäßen Verfahren verändert nicht die statistische Ver teilung der einzelnen Meßproben, so daß keine Informa tionsverluste bei der Ableitung statistischer Aussagen in angeschlossenen Auswerteeinrichtungen entstehen. Zur Reduzierung der Datenübertragungsrate kann jedoch auch bereits im Empfänger über eine durch Kommando vorgebbare Anzahl von Einzelmessungen integriert werden.

Die Erfindung ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die Abbildungen noch veranschaulicht. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Interferometer-Antennenanordnung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Empfängers.

Die in Fig. 1 skizzierte Antennenanordnung besteht aus fünf Einzelantennen, die auf zwei gleich aufgebauten, senkrecht aufeinander stehenden Antennenzeilen angeordnet sind. Die Antennenpaare AO, A1 und AO, A2 bilden als Kleinbasis system mit der Basislänge l₁ die Einweisungsbasis für das durch die Antennenpaare AO, A3 und AO, A4 mit jeweils einer Basislänge von l₂ gegebene Großbasissystem. Die Phasendifferenzen der einzelnen Antennenpaare werden je nach Ausführung des Eingangsteils ET des Empfängers E gleichzeitig oder nacheinander in bekannter Weise ge messen.

Die Richtung R1 der Basislinie der Meßbasis AO, A3 ist um einen Winkel β gegen die Nordrichtung gedreht, entsprech end ist die Richtung R2 der Basislinie der Meßbasis um β+90° gegen die Nordrichtung gedreht.

Im Empfänger (Fig. 2) wird auf ein von einer kommandieren den Station abgegebenes Peilkommando die Empfangsfrequenz des Eingangsteils ET auf die kommandierte Frequenz F eingestellt. Die gemessenen Phasendifferenzwerte ϕm werden an ein Rechenwerk RW abgegeben. Die Meßwerte des Klein basissystems dienen nur zur Erzielung von eindeutigen Ergebnissen der an sich mehrdeutigen Großbasismessung. Im folgenden sind daher nur noch die Meßwerte der Meßbasis AO, A3 und der Meßbasis AO, A4 betrachtet.

In einem Speicher Sp sind anlagenspezifische Größen bzw. aus diesen abgeleitete Größen gespeichert. Für die vor liegende Erfindung von Bedeutung sind dabei die Winkel funktionswerte cos β und sin β sowie ein der Basislänge l₂ proportionaler Wert L.

Der bei einer Messung mit der Meßbasis AO, A3 (oder AO, A4) bestimmte Phasendifferenzwert kann für ungestörte Wellenfelder maximal den Wert ϕmax = 2π · l₂. F/c an nehmen. Da bei absolut flach einfallenden, leicht ge störten Signalen auch geringfügig größere Werte auftreten können, wird für die Normierung der gemessenen Phasen differenzwerte auf einen maximalen Wert ein Wert zugrunde gelegt, der geringfügig (< 10%) über ϕmax liegt. Zur Normierung der Meßwerte auf einen maximalen Wert wird beim Eintreffen des Frequenzkommandos aus dem Frequenzwert F und dem anlagenspezifischen Wert L ein Faktor k gebildet und im Speicher abgelegt.

Die Ausrichtung der Antennenzeilen und damit der Winkel β ist eine konstante Anlageneigenschaft. Die Größen sin β und cos β werden daher bei der ersten Inbetriebnahme der Anlage berechnet und im Speicher als Festwerte abgelegt.

In dem Rechenwerk RW werden die aus den Messungen mit den Meßbasen AO, A3 und AO, A4 gewonnenen Werte ϕm in nor mierte Phasendifferenzwerte ϕ1 = k · ϕm (AO, A3) und ϕ2 = k · ϕm (AO, A4) und diese wiederum in nord-süd- bzw. ost-west-bezogene Phasenwerte

ϕ_NS = ϕ1 · cos β - ϕ2 · sin β

ϕ_OW = ϕ2 · cos β + ϕ1 · sin β

umgerechnet. Bei nicht rechtwinkliger Anordnung der Rich tungen R1 und R2 ergeben sich andere Umrechnungsvorschrif ten, die aber allgemein aus einfachen geometrischen Zu sammenhängen ableitbar sind.

Die so ermittelten Phasenwerte ϕ_NS und ϕ_OW bilden ein Meßergebnis und werden über eine Ausgabeeinheit AE als binäres Datentelegramm an eine oder mehrere anschließbare Stationen zur Auswertung und/oder Anzeige ausgegeben. Für das Rechenwerk und ein Steuerwerk zur Ablaufsteuerung im Empfänger werden vorteilhafterweise Mikroprozessoren eingesetzt.

Das Kommandosignal kann neben der Frequenz der zu peil enden Welle wie üblich noch weitere Angaben wie zum Bei spiel Bandbreite, Modulationsort, Peildauer oder Inte grationszeit enthalten.

Claims

1. Verfahren zur Ermittlung von Peilkomponenten bei einer Interferometeranordnung mit zwei Meßbasen mit unterschiedlich ausgerichteten Basislinien und einem auf die Frequenz einer zu peilenden Welle kommandierbaren Empfänger, welcher für jede Meßbasis eine dem Einfallswinkel der Welle bezüglich der Basis linie eindeutig zugeordneten Phasendifferenzwert bestimmt, wobei in einer Auswerteeinheit aus der Kombination zweier zu einer Messung gehöriger Phasenwerte aus den beiden Meßbasen der Peil winkel nach Azimut und Elevation bestimmbar ist, dadurch gekenn zeichnet,

- daß im Peilempfänger nach Maßgabe der kommandierten Frequenz für jede der Meßbasen der für diese Frequenz maximal mögliche Phasendifferenzwert ermittelt wird,
- daß der gemessene Phasendifferenzwert auf den ermittelten maximal möglichen Phasendifferenzwert normiert wird, oder auf einen Wert normiert wird, der < 10% höher liegt als der ermittelte maximal mögliche Phasendifferenzwert,
- daß die normierten Werte unter Vorgabe der Ausrichtung (Winkel β) der Antennen zeilen der Meßbasen bezüglich zweier von der Ausrichtung der Meßbasen unabhängiger orthogonaler Vorzugsrichtungen (NS, OW) in zwei Phasen werte umgerechnet werden, die auf diese Vorzugsrichtungen bezogen sind,
- daß diese beiden Phasenwerte als ein Meßergebnis zur Ausgabe an Auswerte- und/oder Anzeigeeinrichtungen bereitgestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Phasenwerte im Empfänger über mehrere Mes sungen gemittelt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Empfänger ausgegebenen Phasen werte in einem Anzeigegerät mit einem rechtwinkligen Koordinatendarstellung direkt als Koordinatenwerte zur punktförmigen Darstellung des Meßergebnisses herangezogen werden.

4. Empfänger zur Durchführung des Verfahrens nach An spruch 1, mit einem Kommandiereingang und mindestens einem Ergebnisausgang sowie einer Ausgabeeinheit, gekennzeichnet durch einen Lesespeicher (Sp), der die geometrischen Daten der Antennenanordnung enthält, durch ein Rechenwerk (RW) mit einem oder mehreren Mikroprozessoren, das nach Maßgabe der kommandierten Frequenz die gemessenen Phasendifferenzwerte mittels der gespeicherten geometrischen Daten auf die maximal mög lichen Phasendifferenzwerte normiert und die normierten Werte in zwei auf orthogonale Vorzugsrichtungen bezogene Phasenwerte umrechnet, und durch die Ausgabeeinheit (AE), die die auf die Vorzugsrichtung bezogenen Phasenwerte als digitales Ergebnistelegramm an eine oder mehrere Anzeige- und/oder Auswerteeinrichtungen abgibt.