DE4225064A1 - Verfahren zur entfernungsmessung unter verwendung der telemetrie und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Entfernungsmeßverfahren zur Messung des Flugabstands eines Flugobjekts, wie etwa einer Rakete und noch spezieller ein Entfernungsmeßverfahren, das folgende Schritte umfaßt: Einfügen von Entfernungsmeßsignalen in ein Telemetriesignal, das von einer an einem Flugobjekt befestigten Telemetrievorrichtung ausgesendet wird, Übertragen des Telemetriesignals, das die Entfernungsmeßsignale enthält, und Messung des Flugabstands des Flugobjekts. Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Realisierung des Verfahrens.

Zur Messung der Entfernung zum Flugpunkt (z. B. des Flugabstandes) eines Flugobjekts wie etwa einer Rakete werden verschiedene Verfahren angewandt. Ein erstes Verfahren umfaßt die Schritte Senden eines Entfernungsmeßsignals von einer am Boden bereitgestellten Vorrichtung an ein Flugobjekt. Messen der Zeit, die das Entfernungsmeßsignal für die Zurücklegung der Strecke zum Flugobjekt und zurück zu der am Boden bereitgestellten Vorrichtung benötigt, und Berechnung des Flugabstands aus der gemessenen Zeit. Ein zweites Verfahren (Doppler- Integrationsmethode) umfaßt die Schritte Empfang eines von einem Flugobjekt gesendeten Entfernungsmeßsignals (Wechselstromsignal) mit einer Vorrichtung am Boden, Messung und Integration der Dopplerverschiebung des empfangenen Signals und Berechnung des Flugabstands aus dem resultierenden Integral. Ein drittes Verfahren (asynchrone Schallmethode (asynchronous tone method)) umfaßt die Schritte Messung der Ausbreitungsphasenverschiebung des vorgenannten empfangenen Signals und Berechnung des Flugabstands aus der Größe einer solchen Phasenverschiebung (Phasenverzögerung). Das erste Verfahren wird als ein Zwei- Wege-Verfahren bezeichnet, und das zweite und dritte Verfahren werden als Ein-Weg-Verfahren bezeichnet.

Der Vorteil des Zwei-Wege-Entfernungsmeßverfahrens ist der, daß es möglich ist, den Flugabstand zu gegebener Zeit an einem beliebigen Punkt zu messen. Dennoch hat das Zwei-Wege-Entfernungsmeßverfahren einige Nachteile. Zum Beispiel ist es erforderlich, ein Bahnverfolgungssystem für Flugobjekte für Entfernungsmeßzwecke unabhängig von einem Telemetriesystem (Meßdatenfernübertragungssystem) vorzusehen, es ist erforderlich, auf dem Flugobjekt einen Transponder, einen Reflektor oder ein ähnliches Gerät zur Rücksendung eines Entfernungsmeßsignals zu montieren, und es ist ebenso nötig, auf der Bodenseite sowohl einen Empfänger als auch einen Transmitter für Entfernungsmeßzwecke bereitzustellen. Diese Notwendigkeiten führen zu einigen Nachteilen wie z. B. dazu, daß ein äußerst komplexer und teurer Systemaufbau benötigt wird.

Das Ein-Weg-Entfernungsmeßverfahren hat den Vorteil, daß ein preiswerter Systemaufbau realisiert wird, da es möglich ist, ein Entfernungsmeßsystem mit darin enthaltenem Bodenteil zu verwenden, welcher nur aus Empfängerelementen aufgebaut werden kann, und somit kein aufwendiges Bahnverfolgungssystem benötigt, und weiterhin ist es nicht notwendig, ein Gerät zur Rücksendung des Entfernungsmeßsignals wie einen Transponder oder einen Reflektor auf dem Flugobjekt zu montieren. Es müssen nur Sendeelemente darauf montiert werden. Dennoch hat das Ein- Weg-Entfernungsmeßverfahren die folgenden Nachteile. Zum Beispiel ist es notwendig, ein Entfernungsmeßsignal und ein Telemetriesignal getrennt voneinander zu übertragen. Da das Entfernungsmeßsignal von einem Flugobjekt zudem vom Startzeitpunkt des Flugobjekts an ununterbrochen empfangen und beobachtet werden muß, wird eine Entfernungsmessung, wenn der Empfang des Entfernungsmeßsignals vom Flugobjekt aus irgendeinem Grund unterbrochen wird, ab dem Zeitpunkt des Unterbrechungsereignisses unmöglich.

Mit anderen Worten erhält man im Fall der Dopplerintegrationsmethode während der Zeitspanne, in der ein Empfang des Entfernungsmeßsignals unmöglich ist, keinen Beitrag zum Integral. Als Folge wird es unmöglich, während einer derartigen Zeitspanne einen Flugabstand zu bestimmen, und Gesamtberechnungen werden unmöglich.

Wenn bei der asynchronen Schallmethode der Flugabstand gleich oder größer als die Wellenlänge eines Entfernungsmeßsignals wird (sogenannte Überwellenlänge), wird der Flugabstand aus der Phasenverschiebung innerhalb einer Wellenlänge und der Anzahl der zusätzlichen Wellenlängen erhalten. Wenn während der Zeitspanne, in der es unmöglich ist, das Entfernungsmeßsignal zu empfangen, irgendeine Überwellenlänge auftritt, ist es demgemäß unmöglich festzustellen, daß eine Überwellenlänge aufgetreten ist, und wenn ja, wieviele Überlängen aufgetreten sind, so daß Entfernungsberechnungen unmöglich sind.

Um die Entfernung, die im Rahmen einer Wellenlänge gemessen werden kann, zu vergrößern, kann ein Signal mit großer Wellenlänge verwendet werden. Da dieses Verfahren hinsichtlich der Entfernungsmeßgenauigkeit unvorteilhaft ist, benutzt das asynchrone Schallverfahren ein oder mehrere Signalarten, wie etwa ein Signal mit großer und ein Signal mit kleiner Wellenlänge, um den Flugabstand auf der Grundlage der Größe der Phasenverschiebung jedes der Signale zu berechnen. Jedoch benötigt dieses Verfahren zwei oder mehr Signalarten für Entfernungsmeßzwecke und wenn der Flugabstand die Wellenlänge des langwelligen Signals überschreitet, tritt zudem ein dem vorhergesagten ähnliches Problem auf. Aus diesem Grund ist das oben beschriebene Verfahren keine perfekte Lösung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebenen Probleme zu lösen und ein Entfernungsmeßverfahren zur Verfügung zu stellen, das es ermöglicht, Entfernungsmessungen durchzuführen, selbst wenn der Empfang eines Signals von einem Flugobjekt zwischenzeitlich unterbrochen wird und wobei zu seiner Durchführung ein einfacher und kostengünstiger Systemaufbau erforderlich ist.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst. Das erfindungsgemäße Entfernungsmeßverfahren gehört grundsätzlich zu den Ein-Weg- Verfahren und umfaßt die Schritte: Ausrüstung einer Sendevorrichtung und einer Empfangsvorrichtung zur Telemetrie, wobei die Telemetrie-Sendevorrichtung auf dem Flugobjekt und die Telemetrie-Empfangsvorrichtung auf dem Boden vorgesehen ist, die Telemetrie-Sendevorrichtung und die Telemetrie-Empfangsvorrichtung auf der Grundlage von eigenen Zeitreferenzen arbeiten; veranlassen, daß die Telemetrie-Sendevorrichtung ein Telemetriesignal aussendet, das auf der Grundlage der eigenen Zeitreferenz gebildet wird, das aus einer seriellen Datenfolge zusammengesetzt ist, die einen aus mehreren Wörtern gebildeten Rahmenaufbau hat, und das Entfernungsmessungs-Wörter hat, die in Intervallen nach einer bestimmten Zahl von Wörtern eingefügt sind, wobei jedes der Entfernungsmessungs-Wörter nur ein Entfernungsmeßsignal enthält; veranlassen, daß die Telemetrie-Empfangsvorrichtung Entfernungsmessungs- Referenztaktsignale auf der Grundlage der eigenen Zeitreferenz in Intervallen erzeugt, die den Einfügeperioden der jeweiligen Entfernungsmessungs-Wörter im Telemetriesignal äquivalent sind; veranlassen, daß die Zeitreferenz der Telemetrie-Sendevorrichtung und die Zeitreferenz der Telemetrie-Empfangsvorrichtung vor dem Flug des Flugobjekts miteinander übereinstimmen; und veranlassen, daß die Telemetrie-Empfangsvorrichtung ein Entfernungsmessungs-Wort aus dem von der Telemetrie- Sendevorrichtung empfangenen Telemetriesignal trennt und herauslöst. Eingabe des so erhaltenen Entfernungsmessungs- Wortes und des von der Telemetrie-Empfangsvorrichtung erzeugten Entfernungsmessungs-Referenztaktsignals in einen Entfernungsberechnungsteil auf der Grundlage einer identischen Zeitreferenz, und Berechnung des Flugabstands des Flugobjekts auf der Grundlage des Zeitunterschieds zwischen dem erhaltenen Entfernungsmeßsignal und dem Entfernungsmessungs-Referenztaktsignal mittels des Entfernungsberechnungsteils.

Die Entfernungsmeßsignale sind in Intervallen mit einer vorgegebenen Periode im Telemetriesignal enthalten, das von der Telemetrie-Sendevorrichtung auf dem Flugobjekt gesendet und von der Telemetrie-Empfangsvorrichtung auf dem Boden empfangen wird, während die Entfernungsmessungs- Referenztaktsignale in Intervallen erzeugt werden, deren Periode mit der vorgegebenen Periode in der Telemetrie- Empfangsvorrichtung übereinstimmt. Vor dem Flug des Flugobjekts werden die Zeitreferenzen der Telemetrie- Sendevorrichtung und der Telemetrie-Empfangsvorrichtung so angepaßt, daß sie jeweils gleich sind. Da die Sendeperiode des Entfernungsmeßsignals und die Erzeugungsperiode des Entfernungsmessungs-Referenztaktsignals miteinander übereinstimmen, ist es entsprechend möglich, eine Entfernungsmessung auszuführen, indem die Laufzeit (Verzögerungszeit) des vom Flugobjekt gesendeten Entfernungsmeßsignals (Telemetrie-Sendevorrichtung) relativ zum unabhängig von der Telemetrie-Empfangsvorrichtung erzeugten Entfernungsmessungs-Referenztaktsignal gemessen wird.

Da das Entfernungsmeßsignal in jedem vorgegebenen Wort im Telemetriesignal eingefügt wird, kann eine einzige Signalart (Telemetriesignal) vom Flugobjekt ausgesendet werden. Das das Telemetriesignal zudem ein Signal ist, das mit der Telemetrie-Empfangsvorrichtung wiederhergestellt werden kann, selbst wenn es mit Unterbrechungen empfangen wird (z. B. ein rahmensynchronisiertes Signal), ist es nach einer Wiederherstellung des Empfangs möglich, wieder einen Entfernungsmeßvorgang auszuführen, selbst wenn der Empfang des Signals unterbrochen wird.

Da außerdem das Entfernungsmeßsignal in einer Richtung vom Flugobjekt zum Boden (Ein-Weg- Entfernungsmessung) gesendet wird, kann das zur Ausführung eines Entfernungsmeßvorgangs erforderliche Entfernungsmeßsystem aus der Sendevorrichtung auf dem Flugobjekt und der Empfangsvorrichtung auf dem Boden gebildet werden.

Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen deutlich. Es zeigt

Fig. 1(A) ein schematisches Blockdiagramm einer Telemetrie-Sendevorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 1(B) ein schematisches Blockdiagramm einer Telemetrie-Empfangsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 2 ein Ablaufsteuerungsdiagramm zur Erläuterung der Funktion der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. In der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform wird als ein Beispiel für ein Flugobjekt auf eine Rakete Bezug genommen.

Fig. 1(A) zeigt ein schematisches Blockdiagramm für den Aufbau einer auf der Rakete montierten Telemetrie- Sendevorrichtung, Fig. 1(B) zeigt ein schematisches Blockdiagramm für den Aufbau einer auf dem Boden bereitgestellten Telemetrie-Empfangsvorrichtung, und Fig. 2 zeigt ein Ablaufsteuerungsdiagramm, das hilft, die Funktion sowohl der Telemetrie-Sendevorrichtung als auch der Telemetrie-Empfangsvorrichtung zu erklären, und das die Signalzustände an den jeweiligen mit A bis G bezeichneten Punkten in den Fig. 1(A) und 1(B) zeigt.

Wie in Fig. 1(A) gezeigt ist eine Telemetrie- Sendevorrichtung 1 (hier von nun als "Sendevorrichtung" bezeichnet) zusammengesetzt aus einem Taktoszillator 10, der aus einem hochstabilen Quarzoszillator besteht, zur Erzeugung eines Taktsignals, das als Zeitreferenz für die Arbeit der Sendevorrichtung 1 dient, verschiedenen Sensoren 11 zur Ausgabe von Meßdaten, wobei die Sensoren für jedes einzelne Meßobjekt vorgesehen sind, einem PCM-Kodierer 12 (hier im weiteren als Kodierer bezeichnet) zur Kodierung der von den Sensoren 11 ausgegebenen Meßdaten in PCM-Daten auf der Grundlage des vom Taktoszillator erzeugten Taktsignals, einem Sender 13 zur Modulation einer Trägerschwingung mit einer vom Kodierer 12 ausgegebenen PCM-Datenfolge (Telemetriesignal) und Erzeugung eines Sendesignals, und einer Sendeantenne 14, die das vom Sender 13 ausgegebene Signal als Funkwelle ausstrahlt.

Wie in Fig. 1(B) gezeigt besteht eine Telemetrie- Empfangsvorrichtung 2 (hier von nun an als "Empfangsvorrichtung" bezeichnet) aus einer Empfangsantenne 20 zum Empfang einer Funkwelle von der Sendevorrichtung 1, einem Empfänger 21 zur Dekodierung der mit der Empfangsantenne 20 empfangenen Funkwelle und Ausgabe einer PCM-Datenfolge (Telemetriesignal), einem Datenumsetzer 22 zur Umsetzung des vom Empfänger 21 ausgegebenen Telemetriesignals in Meßdaten oder ähnliches, einer Torschaltung 23 zur Abtrennung und Herauslösung eines Entfernungsmeßsignals (Entfernungsmeßpulses), das im vom Empfänger 21 ausgegebenen Telemetriesignal enthalten ist, von einer durch ein anderes Telemetriesignal übertragenen PCM-Datenfolge, einem Taktoszillator 24 zur Erzeugung eines Taktsignals, das als Zeitreferenz für den Betrieb der Empfangsvorrichtung 2 dient, wobei der Taktoszillator 24 aus einem hochstabilen Quarzoszillator besteht, einer Frequenzeinstelleinrichtung 25 zur Anpassung der Schwingfrequenz des Taktoszillators 24, einen Referenztaktgenerator 26 zur Erzeugung eines Referenztaktsignals zu Entfernungsmeßzwecken auf der Grundlage des vom Taktoszillator 24 erzeugten Taktsignals, einem Entfernungsmeßgerät 27 zur Berechnung einer Entfernung (der Flugabstand der Rakete) auf der Grundlage eines durch die Torschaltung 23 ausgegebenen Entfernungsmeßpulses und dem vom Referenztaktgenerator 26 ausgegebenen Referenztaktsignals, und einem Anzeigeaufzeichnungsgerät 28 zur Anzeige und Aufzeichnung der vom Datenumsetzer 22 ausgegebenen Meßdaten und der vom Entfernungsmeßgerät 27 ausgegebenen Entfernungsdaten.

Besonders wesentliche Teile unter den oben beschriebenen zur Ausführung der vorliegenden Erfindung benötigten Teile werden unten noch detaillierter beschrieben. Der Kodierer 12 in der Sendevorrichtung 1 erzeugt wie oben beschrieben eine PCM-Datenfolge, in der Wörter seriell aufeinanderfolgen, wobei jedes der Wörter eine serielle Datenfolge enthält, die durch Kodierung der Meßdaten aus den Sensoren in PCM-Daten erhalten werden. Der Kodierer 12 ist auch so ausgebildet, daß automatisch in Intervallen von einer vorgegebenen Anzahl von Wörtern Entfernungsmessungs-Wörter eingefügt werden, die jeweils jedes nur ein Entfernungsmeßsignal enthalten, und dadurch das Telemetriesignal gebildet wird. Der Datenumsetzer 22 in der Empfangsvorrichtung 2 ist so ausgebildet, daß ein Steuersignal (Torschaltungssignal) ausgegeben wird, um die Torschaltung 23 zu öffnen, wenn das vorgenannte Entfernungsmessungs-Wort umgesetzt wird.

In der Sendevorrichtung 1 gibt der Taktoszillator 10, wie in Teil A der Fig. 2 gezeigt, am Punkt A ein Taktsignal mit der Periode t1 aus. In der Praxis erhält man dieses Taktsignal durch Frequenzteilung eines von einem Basisschwingkreis (nicht gezeigt) im Taktoszillator 10 erzeugten Schwingungssignals.

Die Meßdaten von jedem der Sensoren 11 werden in den Kodierer 12 eingespeist, und der Kodierer 12 kodiert die Meßdaten in einen PCM-Kode auf der Grundlage des Taktsignals vom Taktoszillator 10, wodurch er eine PCM-Datenfolge bildet. Der Kodierer 12 fügt außerdem Entfernungsmessungs- Wörter in Intervallen mit einer vorgegebenen Zahl von Wörtern in die PCM-Datenfolge ein, die jeweils nur einen Entfernungsmeßimpuls enthalten, der als Entfernungsmeßsignal dient, und er fügt auch Rahmen-Synchronisationsdaten in ein am Anfangsteil jedes Rahmens auftretenden Wortes ein und bildet dadurch ein Telemetriesignal. Der Kodierer 12 gibt das so gebildete Telemetriesignal an den Punkt B aus. Wie in Teil B von Fig. 2 gezeigt, ist das Telemetriesignal aus einer serienmäßigen Anordnung von N Wörtern (zum Beispiel 256 Wörter) zusammengesetzt, die jeweils eine Wortlänge von M Bits (zum Beispiel 8 Bits) haben. Das Wort Nr. 1 dient als ein rahmen-synchronisierendes Wort, das die Rahmen- Synchronisationsdaten bildet, und das Wort Nr. K dient als ein Entfernungsmessungs-Wort, das nur einen Entfernungsmeßimpuls enthält.

Die Anzahl der Wörter zur Entfernungsmessung ist nicht auf eins pro Rahmen beschränkt, und im allgemeinen können mehrere Entfernungsmessungswörter in jeden Rahmen eingefügt werden. Für den Fall, daß mehrere Entfernungsmessungswörter in jeden Rahmen eingefügt werden, ist es bevorzugt, die Entfernungsmessungs-Wörter über das ganze Telemetriesignal unabhängig von der Periode jedes Rahmens in Intervallen mit einer vorgegebenen Anzahl von Wörtern einzufügen. Zum Beispiel werden in der Ausführungsform unter den 256 Wörtern, die einen Rahmen bilden, jeweils das Wort Nr. 32 (was das zweiunddreißigste Wort bedeutet), das Wort Nr. 96 bedeutet das sechsundneunzigste Wort und so weiter), das Wort Nr. 96, das Wort Nr. 160 und das Wort Nr. 224 als Entfernungsmessungs- Wörter eingefügt. Im ganzen Telemetriesignal wird jedes einzelne Entfernungsmessungs-Wort als jeweils vierundsechzigstes Wort eingefügt.

Die Periode eines derartigen Entfernungsmessungs- Wortes, das heißt, die Wiederholungsdauer des Entfernungsmeßimpulses wird vorzugsweise auf eine Periode, die gleich oder größer als die Laufzeit eines Signals ist, das dem Maximalwert der zu messenden Entfernung entspricht, eingestellt. In der oben beschriebenen Ausführungsform wird die Periode auf 6,25 ms gestellt (die Sendezeit für einen Rahmen des Telemetriesignals ist 25 ms), und diese Periode entspricht einer Entfernung von ungefähr 1,875 km, was ausreicht, den Flugabstand der Rakete zu messen.

Das Telemetriesignal, das am Punkt B in der oben beschriebenen Weise ausgegeben wurde, wird in den Transmitter 13 eingespeist. Der Transmitter 13 moduliert mittels eines geeigneten Modulationsverfahrens eine Trägerschwingung mit dem Telemetriesignal und erzeugt dadurch das zu sendende Signal. Das Signal wird von der Sendeantenne 14 als Funkwelle abgestrahlt.

In der Empfangsvorrichtung 2 gibt der Taktoszillator 24 am Punkt C, wie in Teil C von Fig. 2 gezeigt, ein Taktsignal mit der Periode t2 aus. Die Periode t2 dient als eine Zeitreferenz für die Empfangsvorrichtung 2. Das Taktsignal wird in der Praxis durch Frequenzteilung des Schwingungssignals aus einem Basisschwingkreis in einer ähnlichen Weise wie das Taktsignal in der vorgenannten Sendevorrichtung 1, erhalten.

Vor dem Start der Rakete wird die Periode t2 des vom Taktoszillator 24 ausgegebenen Taktsignals durch die Frequenzeinstelleinrichtung 25 angepaßt, so daß die Periode t2 mit der Periode t1 des Taktsignals der auf der Rakete montierten Sendevorrichtung übereinstimmt. Wie oben beschrieben erhält man das Taktsignal durch Frequenzteilung des Schwingungssignals aus dem Basisschwingkreis. Durch Anpassung der Frequenz des Basisschwingkreises mittels der Frequenzeinstelleinrichtung 25 können die Taktzeiten t1 und t2 der Vorrichtungen 1 und 2 daher in genaue Übereinstimmung gebracht werden. Indem die Taktzeiten t1 und t2 in Übereinstimmung gebracht werden, werden die Zeitreferenzen der Sendevorrichtung 1 und der Empfangsvorrichtung 2 in Übereinstimmung gebracht.

Das im Punkt C ausgegebene Taktsignal wird in den Referenztaktgenerator 26 eingespeist. Der Referenztaktgenerator 26 zählt die Taktsignale und gibt die Referenztaktsignale in Intervallen, die den Einfügeperioden für die jeweiligen Entfernungsmessungs-Wörter im vom Kodierer 12 der Sendevorrichtung 1 ausgegebenen Telemetriesignal gleich sind, wie in Teil D von Fig. 2 gezeigt, am Punkt D aus.

Wie bereits beschrieben stimmt die Periode t2 des Taktsignals der Empfangsvorrichtung 2 mit der Periode t1 des Taktsignals der Sendevorrichtung 1 überein. Die Wiederholungsperiodendauer des am Punkt D ausgegebenen Referenztaktsignals stimmt daher mit der Wiederholungsperiodendauer des Entfernungsmeßimpulses im am Punkt B der Sendevorrichtung ausgegebenen Telemetriesignal überein. Zum leichteren Verständnis sind die am Punkt B ausgegebenen Entfernungsmeßimpulse und die am Punkt D ausgegebenen Referenztaktsignale in Fig. 2 in Phase miteinander gezeigt. Jedoch brauchen beide Signale nicht notwendigerweise in Phase sein. Dies ist möglich, weil die Phasendifferenz zwischen beiden Signalen vor dem Start der Rakete bekannt ist und es durch Eingabe der bekannten Phasendifferenz in das Entfernungsmeßgerät 27, das später beschrieben wird. Möglich ist, während der Entfernungsberechnungen eine der Phasendifferenz entsprechende Entfernungskorrektur vorzunehmen.

Das Referenztaktsignal wird auf die oben beschriebene Weise in das Entfernungsmeßgerät 27 eingegeben. Wenn während dieser Zeit eine Funkwelle, die das Telemetriesignal enthält, von der Sendevorrichtung 1 der fliegenden Rakete über den oben beschriebenen Vorgang ausgestrahlt wird, wird die Funkwelle von der Empfangsantenne 20 der Empfangsvorrichtung am Boden empfangen und an den Empfänger 21 geliefert. Der Empfänger 21 demoduliert das empfangene Signal und gibt am Punkt E das in Teil E von Fig. 2 gezeigte Telemetriesignal aus. (Zur leichteren Erklärung wird hier von nun an das am Punkt E ausgegebene Telemetriesignal als empfangenes Telemetriesignal und das am Punkt B ausgegebene Telemetriesignal als gesendetes Telemetriesignal bezeichnet.)

Selbstverständlich ist das am Punkt E ausgegebene empfangene Telemetriesignal ein Signal, das die gleichen Daten enthält wie das am Punkt B in der Sendevorrichtung 1 ausgegebene gesendete Telemetriesignal. Außerdem ist das empfangene Telemetriesignal um eine Zeit verzögert, die dem Flugabstand der Rakete entspricht und die nach dem Moment, in dem das gesendete Telemetriesignal gesendet wird, (z. B. durch die Zeit, die zur Ausbreitung der Funkwelle über den Flugabstand benötigt wird) verstreicht.

Das empfangene Telemetriesignal wird sowohl in den Datenumsetzer 22 als auch in die Torschaltung 23 eingegeben. Der Datenumsetzer identifiziert die in der PCM- Datenfolge des eingegebenen empfangenen Telemetriesignals enthaltenen Rahmen-Synchronisationsdaten (Daten Nr. 1) und setzt das empfangene Telemetriesignal auf der Grundlage von Rahmen-Synchronisationsdaten in Meßdaten um und liefert die Meßdaten an das Anzeigeaufzeichnungsgerät 28. Gleichzeitig beginnt der Datenumsetzer 22, die Zahl der Wörter nach dem Wort Nr. 1, das die Rahmen-Synchronisationsdaten enthält, zu zählen. Wenn der Zählwert K erreicht ist, gibt der Datenumsetzer 22 am Punkt F das in Teil F von Fig. 2 gezeigte Torschaltungssignal aus. Die Breite des Torschaltungssignals entspricht der zeitlichen Länge eines Wortes.

Wenn mehrere Entfernungsmessungs-Wörter in einen Rahmen eingefügt werden, unterscheidet sich der Inhalt des Zählwertes K, der dem ersten Entfernungsmessungs-Wort entspricht, von dem Inhalt der jedem der zweiten und folgenden Entfernungsmessungs-Wörter entspricht. Der Unterschied zwischen den Inhalten der jeweiligen Zählwerte K wird unten unter Bezug auf das in Verbindung mit dem gesendeten Telemetriesignal weiter oben beschriebene charakteristische Beispiel beschrieben. Wenn die Anzahl der Wörter aus den Rahmen-Synchronisationsdaten gezählt wird, nimmt der Zählwert K, der dem ersten Entfernungsmessungs- Wort entspricht, den Wert 32 an. Der Zählwert K, der jedem der zweiten bis vierten Wörter entspricht, nimmt den Wert 64 an, wenn die Anzahl der Wörter von dem nächsten bis zum vorhergehenden Entfernungsmessungs-Wort gezählt wird. Dieses Zählschema wird zum Beispiel dadurch verwirklicht, daß im Datenumsetzer 22 ein Zähler derart eingerichtet wird, daß der Zähler auf die Eingabe der Rahmen-Synchronisationsdaten mit einem Zurücksetzen der Zählung auf den Ausgangswert reagiert, sofort mit der Zählung beginnt und eine Ausgabe erzeugt, wenn jeder einzelne der Zählwerte 32, 96, 160 und 224 erreicht wird.

Wenn das Torschaltungssignal am Punkt F in der oben beschriebenen Weise ausgegeben wird, öffnet sich die Torschaltung 23 und das empfangene Telemetriesignal, das zu dieser Zeit am Punkt E vom Empfänger 21 ausgegeben wird, durchläuft die Torschaltung 23 zum Punkt G. Das das zu dieser Zeit am Punkt E ausgegebene empfangene Telemetriesignal ein Entfernungsmessungs-Wort ist, ist das am Punkt G ausgegebene Signal der in dem Entfernungsmessungs-Wort enthaltene Entfernungsmeßimpuls wie in Teil G von Fig. 2 gezeigt.

In der Zwischenzeit wird das Referenztaktsignal, wie oben beschrieben, in das Entfernungsmeßgerät 27 eingegeben. Wenn der Entfernungsmeßimpuls in das Entfernungsmeßgerät 27 eingegeben wird, erhält das Entfernungsmeßgerät 27 eine Zeitdifferenz t3 zwischen dem Entfernungsmeßimpuls und dem Referenztaktimpuls, der direkt vor der Eingabe des Entfernungsmeßimpulses eingegeben wurde, und berechnet eine Entfernung, das heißt, den Flugabstand der Rakete mit bekannten Rechenverfahren, die auf der Zeitdifferenz t3 basieren. Das Entfernungsmeßgerät 27 liefert die Abstandsdaten an das Anzeigeaufzeichnungsgerät 28.

Die vorgenannten Abstandsdaten und die vom Datenumsetzer 22 geschickten Meßdaten werden vom Anzeigeaufzeichnungsgerät 28 angezeigt und aufgezeichnet.

Wie oben beschrieben, werden in der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Entfernungsmeßsignale in ein von einem Flugobjekt, wie etwa einer Rakete, ausgesendetes Telemetriesignal eingefügt, und vor dem Flug des Flugobjekts wird für eine auf dem Flugobjekt vorgesehene Vorrichtung eine Betriebszeitreferenz mit der Betriebszeitreferenz für eine am Boden vorgesehene Vorrichtung in Übereinstimmung gebracht. Ein Entfernungsmeßsignal wird vom Telemetriesignal, das vom Flugobjekt im Flug empfangen wird, abgetrennt und herausgelöst, und man erhält eine Zeitdifferenz zwischen dem Entfernungsmeßsignal und einer unabhängig von dem am Boden bereitgestellten Vorrichtung erzeugten Referenztaktsignal, und dadurch wird der Flugabstand des Flugobjekts auf der Grundlage der Zeitdifferenz berechnet.

Die oben beschriebene Ausführungsform bringt die folgenden Vorteile:

• A) Da das Telemetriesignal aus einer seriellen Datenfolge zusammengesetzt ist und zu jeder Zeit auf der Grundlage von Rahmen-Synchronisationsdaten in der auf dem Boden bereitgestellten Vorrichtung wiederhergestellt werden kann, kann das im Telemetriesignal enthaltene Entfernungsmessungs-Wort (getrennt und herausgelöst) jederzeit identifiziert werden.
• B) Da die vorliegende Ausführungsform auf dem Ein-Weg-Entfernungsmeßverfahren basiert, besteht weder die Notwendigkeit, einen Transponder oder ähnliches auf dem Flugobjekt bereitzustellen, noch muß auf dem Boden ein Entfernungsmeßsystem (Sender-Empfänger) unabhängig von einem Telemetriesystem bereitgestellt werden. Da die Vorrichtung auf der Flugobjektseite außerdem aus nur einem Telemetrie- Signalsendesystem und die Vorrichtung auf der Bodenseite nur aus einem Telemetrie-Signalempfängersystem zusammengesetzt werden kann, ist es möglich, einen sehr einfachen und kostengünstigen Aufbau zu realisieren.
• C) Da das Entfernungsmeßsignal in der Form übertragen werden kann, daß es im Telemetriesignal enthalten ist, ist es nicht notwendig, unabhängige Entfernungsmeßsignalübertragungseinrichtungen aufzustellen, so daß die Steuerung von Sendung und Empfang der Signale leicht bewerkstelligt werden kann.

Claims (5)

1. Verfahren zur Messung eines Flugabstands eines Flugobjekts mit den folgenden Schritten:
Aussenden eines Telemetriesignals, das auf der Grundlage einer eigenen Zeitreferenz von einer Telemetriesendevorrichtung (1) auf dem Flugobjekt gebildet wird, das aus einer seriellen Datenfolge zusammengesetzt wird, die einen aus mehreren Wörtern gebildeten Rahmen- Aufbau aufweist, und in das in Intervallen von einer vorgegebenen Anzahl von Wörtern Entfernungsmessungs-Wörter nur ein Entfernungsmeßsignal enthält;
Erzeugen von Entfernungsmessungs- Referenztaktsignalen in einer Telemetrieempfangsvorrichtung (2) auf der Grundlage der Zeitreferenz in Intervallen, die gleich den Einfügeperioden der jeweiligen Entfernungsmessungs-Wörter in dem Telemetriesignal sind;
Angleichen der Zeitreferenz der Telemetriesendevorrichtung (1) an die Zeitreferenz der Telemetrieempfangsvorrichtung (2) vor dem Flug des Flugobjekts; und
Identifizieren jedes der Entfernungsmessungs- Wörter in der Telemetrieempfangsvorrichtung (2) aus dem Telemetriesignal, das von der auf dem Flugobjekt vorgesehenen Telemetriesendevorrichtung empfangen wird, Trennen und Herauslösen des Entfernungsmeßsignals aus dem identifizierten Entfernungsmessungs-Wort, Bestimmen einer Zeitdifferenz zwischen dem erhaltenen Entfernungsmeßsignal und einem entsprechenden Entfernungsmessungs- Referenztaktsignal und Berechnen des Flugabstands des Flugobjekts.

2. System zur Messung des Flugabstands eines Flugobjekts mit:

• a) einer Telemetriesendevorrichtung (1), die auf einem Flugobjekt vorgesehen wird zur Aussendung eines Telemetriesignals mit
  einer Einrichtung (10) zur Lieferung einer internen Zeitdifferenz und
  Einrichtungen (11, 12), die auf der genannten internen Zeitreferenz basieren, um zu bewirken, daß das genannte Telemetriesignal aus einer seriellen Datenfolge zusammengesetzt wird, die einen aus mehreren Wörtern gebildeten Rahmen-Aufbau besitzt und in die Entfernungsmessungs-Wörter in Intervallen von einer vorgegebenen Anzahl von Wörtern eingefügt werden, wobei jedes der Entfernungsmessungs-Wörter nur ein Entfernungsmeßsignal enthält, und
• b) eine Telemetrieempfängervorrichtung (2) zum Bodenbetrieb, zum Empfang eines gesendeten Telemetriesignals von der genannten Telemetriesendevorrichtung (1), wobei die genannte Telemetrieempfängervorrichtung aufweist:
  eine Einrichtung (24) zur Lieferung einer internen Zeitreferenz,
  eine auf der genannten internen Zeitreferenz basierende Einrichtung (26) zur Erzeugung von Entfernungsmessungs-Referenztaktsignalen in Intervallen, die gleich den Einfügeperioden der jeweiligen Entfernungsmessungs-Wörter in dem empfangenen Telemetriesignal sind, und
  eine Einrichtung (23, 27) zur Identifizierung jedes der Entfernungsmessungs-Wörter aus dem Telemetriesignal, zum Trennen und Herauslösen des Entfernungsmeßsignals aus dem identifizierten Entfernungsmessungs-Wort, zur Ermittlung einer Zeitdifferenz zwischen dem erhaltenen Entfernungsmeßsignal und einem zugehörigen Entfernungsmessungs-Referenztaktsignal, um den Flugabstand des Flugobjekts zu berechnen, und
  eine Einrichtung (25), die entweder in der Telemetriesendevorrichtung (1) oder in der Telemetrieempfängervorrichtung (2) angeordnet ist, mit der die internen Zeitreferenzen der beiden genannten Einrichtungen (10, 24) vor dem Flug des Flugobjekts miteinander angleichbar sind.

3. System nach Anspruch 2, wobei die genannte Telemetriesendevorrichtung (1) einen Taktoszillator (10) zur Lieferung der internen Zeitreferenz, einen PCM-Kodierer (12), einen Senderteil (13) und eine Antenne (14) aufweist.

4. System nach Anspruch 2 oder 3, wobei die genannte Telemetrieempfängervorrichtung (2) einen Taktoszillator (24) zur Lieferung der internen Zeitreferenz,
einen Referenztaktgenerator (26), der mit dem genannten Taktoszillator (24) verbunden ist, ein Entfernungsmeßgerät (27), das auf den genannten Referenztaktgenerator (26) anspricht, einen Empfängerteil (21) zur Verarbeitung des empfangenen Signals, einen Datenumsetzer (22) und eine Torschaltung (23), die jeweils das empfangene, verarbeitete Signal erhalten, wobei die Torschaltung (23) mit dem genannten Datenumsetzer (22) zusammenwirkt, um ein Signal an das genannte Entfernungsmeßgerät (27) zu liefern, und ein die Ausgaben des genannten Datenumsetzers (22) und des Entfernungsmeßgerätes (27) empfangendes Anzeigeaufzeichnungsgerät (28).

5. System nach Anspruch 3 oder 4, wobei der genannte Taktoszillator (10, 24) einstellbar ist, so daß die internen Zeitreferenzen der genannten Telemetriesendevorrichtung (1) und der Telemetrieempfängervorrichtung (2) miteinander in Übereinstimmung bringbar sind.