DE4321769A1 - Passives SSR-System unter Verwendung von P3- und P2-Impulsen für die Synchronisierung der Messung von TOA-Daten - Google Patents

Passives SSR-System unter Verwendung von P3- und P2-Impulsen für die Synchronisierung der Messung von TOA-Daten

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DE4321769A1
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George B Litchford
Burton L Hulland
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    • G01S13/933—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of aircraft or spacecraft

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen passive Luftverkehrskontroll- und Kollisionswarnsysteme, welche die von einer bodengestützten SSR-Station gesendeten Abfrage­ signale und die von Fahrzeugen, wie Flugzeugen, gesendeten zugeordneten Transponderantwortnachrichten verwenden, die von dem SSR ausgelöst werden, zur Bestimmung der Entfernung, des Azimuthwinkels, der Höhe und der Identität eines Fahr­ zeugs relativ zu einem anderen oder zu der Bodenstation, wobei die Erfindung sich im besonderen mit Verbesserungen von Systemen dieser Art, speziell des in der US-PS 4,486,755 der Anmelder beschriebenen Kollisionsverhütungssystems, befaßt.
Bei dem aus der US-PS 4,486,755 bekannten System werden standardisierte Abfragesignale mit den in der Fig. 1 gezeigten Schwingungsformen empfangen, die von einer Boden­ station bei einer Frequenz von 1030 MHz auf einem schmalen rotierenden Hauptstrahl und in den Seitenkeulen des Haupt­ strahls gesendet werden. Das standardisierte Abfragesignal besteht aus drei jeweils 0,8 µs breiten Impulsen: einem P1-Impuls; einem um 2,0 µs von dem P1-Impuls beabstandeten P2-Impuls; und einem von dem P1 durch entweder 8,0 µs oder 21,0 µs beabstandeten P3-Impuls. Die P1- und P3-Impulse werden auf dem Hauptstrahl und ebenso - unbeabsichtigt - auf Seitenkeulen des Hauptstrahls abgestrahlt, die, wenn sie nicht unterdrückt sind, ausreichend stark sein können, um nahegelegene Transponder abzufragen und falsche Antworten zu erzeugen. Rotierende Richtantennen des in Fig. 2 dargestell­ ten Typs, die seit einigen Jahren eingesetzt und wahrschein­ lich noch viele weitere Jahre in Dienst stehen werden, erzeugen einen umlaufenden Strahl 10, der an seinem 3-dB-Punkt etwa 2,5° bis 3,0° breit und etwas breiter an seinem Unterdrückungskontrollpunkt ist.
In den meisten SSR′s sendet eine zweite, ruhende Antenne in ungerichteter Weise ein Seitenkeulen-Unterdrückungskontroll­ strahlungsmuster 12, das Nur-P2-Impulse oder P1-P2-Im­ pulspaare enthält, bei denen der P2-Impuls mit dem P1-Impuls im Hauptstrahl synchronisiert ist, mit einem bedeu­ tend höheren Signalpegel als der der Hauptstrahlseitenkeulen aus, um Transponderantworten auf andere als die Hauptstrahl- Abfrageimpulse zu verhindern, wenn diese Hauptstrahlimpulse die Intensität des P2-Impulsunterdrückungssignals um einen festen Betrag übersteigen. Bei einigen SSR-Kontroll­ strahlungsmustern werden nur P2-Impulse übertragen, welche sich mit den P1-Impulsen der stärkeren Hauptstrahl seiten­ keulen kombinieren, um ein P1-P2-Unterdrückungspaar zu erzeugen. Genauer gesagt ist die abgestrahlte Amplitude des P2 an dem Transponder erstens genau gleich oder größer als die Signalamplitude des P1 von der größten Seitenkeulen­ emission der P1-abstrahlenden Antenne (d. h. des rotierenden Hauptstrahls 10) und zweitens bei einer Intensität niedriger als 9 dB unterhalb der abgestrahlten Amplitude des P1 innerhalb des gewünschten Bogens der Abfrage. Wenn die P1-Impuls­ intensität des Hauptstrahls die P2-Impulsintensität übersteigt, wird P3 nicht länger unterdrückt und P1-P3- Impulspaare fragen die in dem Hauptstrahl befindlichen Transponder ab.
Ein auf dem Hauptstrahl gesendetes P1-P3-Impulspaar mit einem Abstand von 8,0 µs zwischen P1 und P3 fragt die Identität (Modus A) eines mit einem Transponder ausgerüste­ ten Flugzeugs ab, und ein Abstand von 21,0 µs zwischen P1 und P3 fragt die Höhe des Flugzeugs (Modus C) ab. Eine Folge von ungefähr zwanzig solcher P1-P3-Impulspaare wird von dem Transponder innerhalb der Strahlbreite während jedes 360°-Um­ laufs des rotierenden Strahls empfangen, von denen die Hälfte typischerweise Modus-A-Abfragen und die andere Hälfte Modus-C-Abfragen sind. Während der Periode, in der der rotierende Strahl auf den Transponder zeigt, also der Zeit, die der Strahl benötigt, um etwa 4° zu überstreichen, der sogenannten "Strahlverweilzeit", antwortet der Transponder gemäß der "nicht-unterdrückten" P1-P3-Abstände der Abfrage­ nachricht. Verschachtelte Modus-A- und Modus-C-Abfrage­ nachrichten, wie ACACAC, oder AACAAC, sind durch Intervalle von typischerweise ungefähr 2500 µs, jedoch in einem Bereich zwischen einem Minimum von ungefähr 2000 µs bis einem Maximum von angenähert 5000 µs, getrennt. Das breite SLS-Strahlungs­ muster, das bei allen Azimuthwinkeln außerhalb der Randzone des Hauptstrahls bedeutend stärker ist (angenähert 14-16 dB unterhalb des Spitzenwertes des Hauptstrahls), verhindert, daß Abfrage-Impulspaare von einem Transponder empfangen werden, es sei denn, sie befinden sich in dem durch die 3°-4°-Breite des Hauptstrahls definierten Sektor.
Zusammenfassend gesagt, wird ein auf dem SSR-Hauptstrahl übertragenes P1-P3-Impulspaar einen Bord-Transponder nur dann abfragen und ihn dazu veranlassen, Modus-A- und Modus- C-Nachrichten zu senden, wenn die an dem Transponder empfangene Amplitude der P1-P3-Impulse die Amplitude von jedem der empfangenen zugeordneten P2-Impulse übersteigt. Jeder in Betracht kommende Transponder innerhalb des von dem SSR-Hauptstrahl überstrichenen Bereichs sendet in Erwiderung eine Antwortnachricht auf einer HF-Trägerfrequenz von 1090 MHz zurück an den SSR mit einer bekannten Verzögerung, so daß sich die Antwortnachricht entlang des Weges des Haupt­ strahls ausbreitet und damit ihre Signalstärke durch den Strahlgewinn bzw. die Richtcharakteristik erhöht wird und von einem 1090-MHz-Empfänger am SSR empfangen wird. Jede solche 1090-MHz-Transpondersendung, die sog. "Antwort­ nachricht" wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, enthält ein Paar von 20,3 µs beabstandete Rahmenimpulsen F1 und F2, die jeweils den Anfang und das Ende der Nachricht definieren, und zwischen denen dreizehn Informationsimpulse (von denen zwölf laufend benutzt werden) mit Inkrementen von 1,45 µs von dem ersten Rahmenimpuls beabstandet sind, und von denen jeder 0,45 µs breit ist und vorhanden oder nicht vorhanden sein kann, abhängig von dem Inhalt der als Antwort auf das 1030-MHz-Abfragesignal übertragenen Nachricht. Das Format der zwischen den Rahmenimpulsen F1 und F2 enthaltenen Nach­ richt ist für jede der 4096 übertragenen Identitätscodes ähnlich. Das Nichtvorhandensein oder Vorhandensein von jedem der zwölf Informationsimpulse legt fest, welcher Code auf 1090 MHz als Erwiderung auf den Empfang eines abfragenden P1-P3-Impulspaares mit einem Abstand von 8,0 µs übertragen werden soll.
In entsprechender Weise ist das Format der zwischen den Rahmenimpulsen enthaltenen Nachricht für alle keine D1-Impulse verwendenden Höhencodes gleich, die jeweils die Höhe des Flugzeugs bis auf ±50 Fuß in 100-Fuß-Inkrementen bis zu einem Maximum über 125 000 Fuß repräsentieren. Damit er­ möglicht die Struktur der Antwortnachricht 4096 verschiedene Codegruppen, von denen jede eine oder mehrere Informations­ einheiten wie Identität oder Höhe des antwortenden Flugzeugs repräsentiert. Wie vorher erwähnt, lösen die durch 8,0 µs beabstandeten 1030 MHz-P1- und P3-Abfrageimpulse, wenn sie decodiert werden, eine Antwortcodegruppe aus, die die Iden­ tität repräsentiert und auf 1090 MHz gesendet wird. In ähnlicher Weise löst ein P1-P3-Abstand von 21,0 µs einen Antwortcode aus, der die Höhe eines gegebenen Flugzeugs repräsentiert. Der Identitätscode wird, so wie er durch das Luftverkehrsamt (ATC) oder andere Institutionen, wie das Militär zugewiesen wird, von dem Piloten mit einem "Digital­ schalter" im Cockpit eingestellt, während der Höhencode automatisch von einem barometrischen Höhenmesser und einem zugeordneten Codierer geliefert wird. Die Identitätscode- Bezeichnungen bestehen aus vier Ziffern, die jeweils Werte von 0 bis 7 einschließlich annehmen können, und durch die Summe der in der Fig. 3 angegebenen Impuls-Indizes bestimmt wird. Der Identitätscode des Flugzeugs kann z. B. 1543 sein, was durch das Vorhandensein von A1-; (B1B4)-; C4-; und (D1D2)-Impulsen dargestellt wird. Der Transponder überträgt automatisch und kontinuierlich diesen Identitätscode in Erwiderung auf jede empfangene Modus-A-Abfrage ungeachtet welches Radar abfragt, der Strahlbreite des abfragenden Radars oder ob es ein ziviles, militärisches oder euro­ päisches Radar ist.
In ähnlicher Weise fragt der Transponder in Erwiderung auf P1-P3-Abfrageimpulse, deren Abstand 21,0 µs beträgt, einen automatischen, mit einem barometrischen Bord-Höhenmesser gekoppelten Höhencodierer ab, der bei Änderungen der Höhe automatisch den Code gemäß einem von dem U.S. NATIONAL STANDARD FOR THE IFF MARK X (SIF) AIR TRAFFIC CONTROL SYSTEM (10/10/68) vorgeschriebenen Schema ändert, und die vom Transponder gesendete Antwortnachricht wird entsprechend geändert. Obwohl die Höheninformation in dem gleichen Impulsformat wie die Identitätsinformation dargestellt wird, unterscheidet das bodengestützte System sofort zwischen Modus-A- und Modus-C-Antworten auf seine Abfrage, da das relativ lange Intervall zwischen PRPs und damit zwischen Abfragenachrichten derart beschaffen ist, daß nur während einer spezifischen Periode von z. B. 3000 µs, welches einen Hin- und Rückweg von ungefähr 250 nautischen Meilen (3000/12 µs pro NM) darstellt, nachfolgend einer Abfragenachricht, in der der P3-Impuls von dem P1 durch 8,0 µs beabstandet ist, alle Flugzeuge innerhalb des Strahls und innerhalb 250 NM mit Identitätscodes antworten. Da die Reichweiten der meisten SSR-Radargeräte auf ungefähr 200 Meilen Sichtlinie begrenzt sind, antworten alle Ziele innerhalb typischerweise 2500 bis 3000 µs. Während der folgenden PRP, während der z. B. eine Modus-C-Abfrage von dem SSR übertragen wird, werden alle Flugzeuge bis zu einer ähnlichen vorher bestimm­ ten Entfernung, die von dem umlaufenden Hauptstrahl erfaßt werden, nur mit Höhencodes antworten. Auf diese Weise tritt keine Verwechslung der Identitäts- und der Höhenantworten ein, obwohl beide gleiche Signalformate verwenden, da jeder Puls eine verschiedene Bedeutung hat. Diese Identititäts- und Höhencodes werden von einem Bord-Kollisionswarnsystem in derselben Weise interpretiert wie es die Bodenstation vornimmt, um Kollisionswarndaten für alle sich in der Nähe befindenden Transponder bereitzustellen.
In dem in der US-PS 4,486,755 beschriebenen passiven Gefahrenwarn- und Kollisionsverhütungssystem empfängt eine eigene Station Abfragen von wenigstens einer und gewöhnlich vielen SSR′s innerhalb des Arbeitsbereichs nicht nur dann, wenn der Haupt-SSR-Strahl auf die eigene Station zeigt, sondern auch wenn die eigene Station durch die Seitenkeulen niedrigerer Intensität eines oder mehrerer Hauptstrahlen angestrahlt wird, und nutzt die Ankunftszeit- (TOA-)Daten von den vielen SSR′s, um einen kleinen Luftraum­ "Kokon" zu schaffen, der die ungefähre Entfernung und die annähernd genaue Höhe jedes in der Nähe befindlichen, mit einem Transponder ausgerüsteten Flugzeugs repräsentiert, das eine Gefahr für das eigene Flugzeug darstellen könnte. Die Verwendung solcher Transponder ist allein in den Vereinigten Staaten für ungefähr 240 000 Flugzeuge und für ungefähr 350 000 weltweit vorgeschrieben.
Während einer kurzen, durch den Empfang einer P1-P3-Decodie­ rung an der eigenen Station veranlaßten "Hörperiode" von ungefähr 200 µs empfängt die eigene Station von Transpondern anderer Stationen in der allgemeinen Nachbarschaft der eigenen Station gesendete Antworten als Erwiderung auf jede Abfrage von einem SSR. Die empfangenen Antworten werden decodiert und erzeugen unter Verwendung der P3-Zeit der zugeordneten, vom 1030-MHz-Empfänger des Transponders emp­ fangenen Abfragenachricht Ankunftszeit-(TOA-)Daten für alle Flugzeuge und SSR-Stationen in der Umgebung innerhalb des Empfindlichkeitsbereichs der 1030-MHz- und 1090-MHz-Empfänger der eigenen Station. Der Betrieb des Systems nach der US-PS 4,486,755 hängt davon ab, daß die Amplitude der Seitenkeulen des rotierenden Hauptstrahls ausreichend hoch ist, so daß ein P1-P3-Impulspaar über die Hauptstrahl-Seitenkeulen empfangen werden würde solange der Empfänger sich innerhalb eines gegebenen Arbeitsbereiches eines SSR befindet. Damit liefert das System nach der US-PS 4,486,755 solche TOA-Messungen nicht nur während, sondern auch vor oder nach dem Vorbeistreichen des Hauptstrahls, solange wie P1-P3-Impuls­ paare empfangen werden können; der rotierende Hauptstrahl kann in eine andere Richtung als in die der eigenen Station zeigen und andere Transponder abfragen. Folglich ist es für die Funktionsweise des Systems nach der US-PS 4,486,755 wesentlich, daß es vor und nach dem Überstreichen der eige­ nen Station durch den SSR-Hauptstrahl P1-P3-Impulspaare und die zugeordneten 1090-MHz-Antworten über einen die Achse des Hauptstrahls überspannenden Winkelsektor von ungefähr ±30° empfängt. Die Unfähigkeit P1-P3-Impulspaare in den tiefen Minima zwischen den vielen solcher Seitenkeulen zu empfangen, begrenzt die Effektivität dieses Systems.
Das letzte Jahrzehnt war Zeuge eine evolutionären Wandels in der Konstruktion von bodengestützten SSR-Antennen, im be­ sonderen des in den SSR-Systemen der hier diskutierten Art eingesetzten Antennensystems. Einige hundert in den U.S.A. stationierte SSR′s sind schon oder sollen mit einem ver­ besserten Antennensystem ausgestattet zu werden, das elek­ trisch phasengesteuert wird, um einen schmalen, umlaufenden Hauptstrahl, auf dem P1-P3-Abfrageimpulse übertragen und Antwortnachrichten empfangen werden, und der sehr schwache Seitenkeulen hat, zu erzeugen. Die neuen Antennen enthalten gewöhnlich nicht die in dem früheren System verwendete statische, einzeln stehende Antenne für das ungerichtete Aussenden eines P1-P2-Seitenkeulenunterdrückungsstrahlungs­ musters, sondern verwenden statt dessen eine Antennenstruktur und abstrahlende Elemente, die zur Erzeugung eines SLS-Kon­ trollstrahlungsmusters mit der den Hauptstrahl erzeugen­ den Antennenstruktur integral und gemeinsam drehbar ausge­ führt sind. Wie in der Fig. 4 gezeigt, ist das entweder P1- P2-Impulspaare oder nur einzeln stehende P2-Impulse ent­ haltende SLS-Kontrollstrahlungsmuster dieses neuen Systems in der horizontalen Ebene im allgemeinen "eiförmig" oder kann entlang der Achse des Hauptstrahls eine schmale Null­ stelle haben. Das maximale Signal des SLS-Strahlungsmusters und damit sein maximaler Empfangsbereich ist mit der Achse des Hauptstrahls 16 ausgerichtet und rotiert mit ihr; damit beschreibt der maximale Signalpegel bei der Rotation mit dem Hauptstrahl und damit der Bereich der rotierenden SLS-Charak­ teristik einen imaginären Kreis 18. Die Signalstärke ist jedoch nur innerhalb eines annähernd ±40° breiten, den rotierenden Hauptstrahl überspannenden Sektors maximal. Die Signalhöhe des SLS-Kontrollstrahlungsmusters in der Richtung des Hauptstrahls ist typischerweise ungefähr 14 dB bis 16 dB unterhalb der Spitzenamplitude des Hauptstrahls und ungefähr 20 dB oberhalb der durchschnittlichen Signalstärke der Haupt­ strahlseitenkeulen. Die Signalstärke des Kontrollstrahlungs­ musters oberhalb der Seitenkeulen-Signalhöhe variiert mit der Winkelverstellung vom Hauptstrahl um bis zu 30 dB bei einem Winkel von 180° zum Hauptstrahl und beträgt im Durch­ schnitt etwa 20 dB oberhalb der Hauptstrahlseitenkeulen während einer Rotationsperiode. Das neue SLS-Strahlungs­ muster weist hohe Signalintensitäten ohne tiefe Minima oder Nullstellen bei allen Azimuthwinkeln innerhalb des den Hauptstrahl überspannenden ±40°-Winkelsektors auf, außerhalb dessen eine Abschwächung in der Signalhöhe vorhanden ist, die aber noch immer die Signalhöhe der Hauptstrahl seiten­ keulen deutlich übersteigt.
Diese neuerliche Reduktion in der Signalstärke der Seiten­ keulen des Hauptstrahls stellt sich jedoch leider als ein Nachteil für das Systems nach der US-PS 4,486,755 heraus, dessen Funktion vom Empfang von nicht nur in dem Hauptstrahl sondern auch in und zwischen benachbarten Seitenkeulen übertragenen P1-P3-Impulspaaren abhängt. Folglich verringert die bei den verbesserten SSR-Antennen reduzierte Seiten­ keulen-Signalstärke in erheblicher Weise den Arbeits­ bereich des Systems nach der US-PS 4,486,755 und indirekt die Genauigkeit seiner Kollisionswarnungen durch die kleinere Wahrscheinlichkeit des Empfangs von vielfachen SSR′s an den meisten Orten. Mit der größer werdenden Anzahl von ver­ besserten Antennensystemen könnte der nutzbare Kollisions­ warnbereich des Systems nach der US-PS 4,486,755 reduziert werden.
Zu diesem Problem kommt die Tatsache hinzu, daß von den ungefähr 3000 weltweit momentan im Betrieb befindlichen SSR′s einige bereits das verbesserte Antennensystem ver­ wenden, andere im Begriff sind, auf den neuesten Stand gebracht zu werden, und andere womöglich damit fortfahren, das "alte" System ohne Änderung für viele weitere Jahre zu verwenden. Es ist abzusehen, daß es für ungefähr 10 bis 20 Jahre ein Nebeneinander von alten und neuen Antennensystemen geben wird, bevor die "alten" Antennen völlig aus dem Verkehr gezogen werden.
Damit gibt es einen aktuellen und zwingenden Bedarf für ein passives Gefahrenwarn- und Kollisionsverhütungssystem, das an die Abstrahlungscharakteristika sowohl der "alten" als auch der "neuen" SSR-Antennensysteme adaptierbar ist. Das System sollte auch in geographischen Bereichen benutzbar sein, wo im SLS-Kontrollstrahlungsmuster nur die P2-Impulse übertragen werden, wie es bei den SSR′s in England und in einigen anderen europäischen Staaten der Fall ist. Einige U.S.-Stationen wie die ASR-9-SSRs können ebenfalls nur P2-Im­ pulse auf dem SLS-Kontrollstrahlungsmuster senden.
Es ist dementsprechend ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein "adaptives" Kollisionsverhütungssystem anzugeben, das die Prinzipien des Systems nach der US-PS 4,486,755 verkörpert und mit jeder der drei Arten der oben beschriebenen bodengestützten Radarübertragungssystemen zusammenarbeiten kann.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die nutzbare Reichweite eines solchen Systems von einem SSR zu erweitern, um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, daß die nahegelegene Ziele abfragenden SLS-Signale von zwei oder mehreren SSRs von dem Kollisionsverhütungssystem emp­ fangen werden und damit in erheblicher Weise Fehlalarme reduziert werden und eine genauere Messung des Pseudo­ bereiches gewährleistet wird.
Zusätzlich muß das System passiv sein (d. h. es sollte nicht selbst senden, um ein möglicherweise kollidierendes Flugzeug aufzuspüren), so daß Störungen auf dem 1030-MHz-Kanal oder dem 1090-MHz-Kanal des standardisierten SSR-Systems ver­ mieden werden.
Das System sollte ferner relativ einfach und preisgünstig in der Herstellung sein, damit es auch für Besitzer von leichten Flugzeugen, wie sie in der privaten Fliegerei verwendet werden, wirtschaftlich erschwinglich ist.
Die vorliegende Erfindung wird in Zusammenhang mit dem in der US-PS 4,486,755 beschriebenen Kollisionsverhütungssystem beschrieben; ihre Prinzipien sind jedoch ebenso auf andere PSSR-Systeme wie das in der US-PS 4,115,771 beschriebene anwendbar. Für den Fall, daß P1-P3-Impulspaare nicht verfüg­ bar sind, ist das System darauf ausgelegt, entweder P1-P2-Im­ pulspaare oder "einzeln stehende" P2-Impulse für die Zeitgebung der "Hörperiode" der eigenen Station zu verwenden. Genauer gesagt wählt das System für den Fall der Nichtver­ fügbarkeit von P1-P3-Impulspaaren, von denen P3 normaler­ weise für die Initiierung von Ankunftszeit-(TOA-)Messungen verwendet wird, automatisch als Alternative P1-P2-Impulspaare wegen ihrer Impulsbreite und ihrem einzigartigen Abstand von genau 2,0 µs und wählt als eine dritte Wahl einzeln stehende P2-Impulse für die Zeitgebung der "Hörperiode" aus. Die Amplitude des in der SLS-Abstrahlungscharakteristik von sowohl dem "alten" als auch dem verbesserten SSR-Antennen­ system enthaltenen P2-Impuls ist größer als der Signalpegel der Hauptstrahlseitenkeulen über einen Winkelbereich von mindestens ungefähr ±40° von der Richtung der Hauptstrahl­ achse, welches seinen Empfang vor und nach dem Vorbei­ streichen des Hauptstrahls über einen Transponder in Berei­ chen gewährleistet, die viel größer sind als der Bereich, in dem die Seitenkeulen des Hauptstrahls und die Nulldurch­ gänge zwischen ihnen verläßlich empfangen werden können. Beispielsweise wird der ein SSR umgebende nutzbare Luft- Luft-Kollisionsschutzbereich durch die leicht mögliche Vervierfachung des Empfangsbereichs in dem ±40°-Sektor um einen Faktor sechzehn erhöht, indem die P2-Signalstärke gegenüber einer viel schwächeren Seitenkeulen-P3-Signal­ stärke und tiefen Nulldurchgängen zwischen den Seitenkeulen verwendet wird. Diese Erhöhung würde ebenso auf jede benach­ barte SSR′s innerhalb des Arbeitsbereichs der eigenen Station anwendbar sein, womit große überlappende Schutz­ bereiche bereitgestellt würden.
Daß die P2-Zeit (abgeleitet entweder vom P2-Impuls eines P1-P2-Paares oder einem "einzeln stehenden" P2) für die Synchronisierung von TOA-Messungen verwendet werden kann, gründet sich auf die unterschiedlichen Abstände zwischen P2- und P3-Impulsen in Modus-A- und dem P2-P3-Abstand von Modus- C-Abfragenachrichten und auf die Tatsache, daß von einem abfragenden Hauptstrahl ausgelöste Modus-A- und Modus-C- Antwortnachrichten den größten Teil der Abfragenachrichten und andere Charakteristika des Strahls imitieren. Von der Untersuchung der "Imitationsmuster" bei 1090 MHz durch die eigene Station ist es möglich, die P2-Zeit für die Messung von TOA-Werten der Antwortnachrichten zu verwenden. Genauer gesagt, da der Abstand zwischen P2- und P3-Impulsen genau 6,0 µs (8 minus 2) für Modus A (Identität) und 19,0 µs (21 minus 2) für Modus C (Höhe) beträgt, kann die TOA, falls die P2-Impulszeit anstelle der P3-Impulszeit zum Synchronisieren des Beginns der "Hörperiode" verwendet wird, während der die TOA einer Modus-A- oder einer Modus-C-Antwortnachricht bemessen wird, zu einer "synthetischen" P3-Zeit korrigiert werden, falls der Abfragemodus bekannt ist. Die Zeit­ differenz zwischen einer Modus-A-Antwort relativ zur P2-Zeit und einer Modus-C-Antwort relativ zur P2-Zeit wird immer exakt 13,0 µs (19 minus 6) betragen.
Diese 13,0 µs-Differenz in TOA-Messungen ist kritisch für die Fähigkeit des Systems, Modus-A- und Modus-C-Antworten zu identifizieren und zu trennen. Die typische 1090 MHz-"Strahl­ signalfolge" von ungefähr zwanzig an dem Transponder der eigenen Station während jedes Überstreichens des umlaufenden SSR-Strahls über andere Stationen empfangenen Antwort­ nachrichten enthält ein Gemisch aus ungefähr gleichen An­ teilen von Modus-A- und Modus-C-Antwortnachrichten. Wichtig ist, daß alle Modus-A-Antworten relativ zu P2 kürzere TOAs haben werden als ähnliche TOAs der Modus-C-Antworten. Da die an der eigenen Station bei 1090 MHz empfangene "Imitation" des Strahls das abfragende PRP des Radars und den Abstand und das Verschachtelungsmuster der Modus-A- und Modus-C- Abfragenachrichten enthalten wird, werden durch Initiierung von Ankunftszeit-(TOA-)Messungen mit einem P2-Impuls zwei "Familien" von TOA′s, die beide auf die P2-Zeit bezogen sind, erzeugt, eine Familie von im wesentlichen gleichen TOAs für den Modus A und eine andere Familie von im wesent­ lichen gleichen TOAs für den Modus C. Aufgrund der Zeit­ differenz von 13 µs zwischen den zwei Familien von TOAs und der Tatsache, daß die Antwortnachrichten in der gleichen "Signalfolge" enthalten sind, können sie schnell identifi­ ziert und getrennt werden.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der nun folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlich sowie Aufbau und Arbeitsweise besser verständlich.
Es zeigen:
Fig. 1 auf die bereits Bezug genommen wurde, Schwingungs­ formen zur Darstellung der standardisierten Modus-A- und Modus-C-Abfragesignale;
Fig. 2 auf die ebenfalls bereits Bezug genommen wurde, eine vereinfachte schematische Darstellung eines boden­ gestützten SSR-Abfragesystems und der Abstrahl­ charakteristik von "alten" Antennensystemen;
Fig. 3 auf die ebenfalls bereits Bezug genommen wurden ein Diagramm zur Darstellung der standardisierten Strahlungsmuster von Antwortnachrichten;
Fig. 4 auf die ebenfalls bereits Bezug genommen wurde, die gesamte Abstrahlcharakteristik der "neuen" bei SSR-Systemen in Gebrauch kommenden Antennensysteme;
Fig. 5 einen karthesischen Graph der für die neuen Antennen­ systeme typischen Abfragestrahlcharakteristik und Kontrollstrahlcharakteristik;
Fig. 6A und 6B, wie in Fig. 7 dargestellt nebeneinander angeordnet ein teilweise funktionelles Einheitsschalt­ bild eines die Erfindung verkörpernden Kollisions­ verhütungssystems; und
Fig. 8 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise des Systems der Fig. 6A-6B mit zwei günstig gelegenen SSRs.
Nochmals kurz bezugnehmend auf Fig. 4 unterscheiden sich die neueren bodengestützten SSR-Stationen von der in der Fig. 2 dargestellten in der wesentlichen Hinsicht, daß sie ein phasengesteuertes Antennenfeld aufweisen, welches das in Fig. 4 in Draufsicht gezeigte Abfragestrahlungsmuster er­ zeugt, das einen schmalen im Uhrzeigersinn rotierenden Hauptstrahl 16 und ein viel breiteres "eiförmiges" Seiten­ keulen-Unterdrückungskontrollstrahlungsmuster 14 aufweist, das auf den schmalen umlaufenden Strahl ausgerichtet ist und mit ihm rotiert. Die Seitenkeulen des Hauptstrahls der neuen Antennen weisen eine sehr schwache Signalleistung auf, was die nutzbare Reichweite von solchen Systemen stark reduziert, wie sie in der US-PS 4,486,755 beschrieben sind, deren Funktionsweise von einem direkten Empfang von in den viel­ strahligen Seitenkeulen enthaltenen P1-P3-Impulsen abhängt. Alle bodengestützten SSR-Stationen, ob ausgerüstet mit den "alten" oder den neueren Antennensystemen, übertragen-auf dem umlaufenden Hauptstrahl mit einer Frequenz von 1030 MHz die in der Fig. 1 gezeigten international standardisierten Abfragesignale, die aus drei 0,80 µs-Impulsen bestehen; P1- und P3-Impulse gleicher Amplitude getrennt durch ein spezi­ fiziertes Intervall und einem P2-Kontrollimpuls niedrigerer Amplitude getrennt von dem P1-Impuls durch 2,0 µs. Das ATCRBS-(SSR-)System basiert auf einem Vergleich der Impuls­ amplituden zwischen den Impulsen P1 und P2, wie sie vom Transponder empfangen werden, um eine Erwiderung auf eine Seitenkeulenabfrage zu vermeiden, und die Normen spezifizie­ ren daher, daß die abgestrahlte Amplitude des P2 an der Antenne des Transponders (1) genau gleich oder größer als die abgestrahlte Amplitude des P1 der Seitenkeule des Haupt­ strahls für die Unterdrückung eines Transponders sein sollte. Wenn die P1-Impulsintensitäten des Hauptstrahls die P2-Impulsintensitäten übersteigen, werden die P3-Impulse nicht länger unterdrückt und der Transponder antwortet durch Senden auf 1090 MHz über den gewünschten Winkel der Hauptstrahlabfrage. Die Signalstärken bei verschiedenen Azimuthwinkeln außerhalb des Winkelsektors des Hauptstrahls sind derart, daß der P2-Impuls oder die P1-P2-Kombination immer stärker ist als die P1-P3-Kombination und daher jeden Transponder "unterdrücken", indem sie ihn davon abhalten, in den Seitenkeulen enthaltene P3-Impulse zu empfangen.
Die Seitenkeulen-Unterdrückungskontrollimpulse P2, die an die Zeitgebung der P1-P3-Impulse des Hauptstrahls synchron gekoppelt sind, werden bei der gleichen Frequenz, d. h. 1030 MHz, unter Verwendung des gleichen im Time-sharing- oder Teilnehmerbetrieb arbeitenden Senders auf einem Kontroll­ strahlungsmuster abgestrahlt. In einem Großteil der Vereinigten Staaten enthält das Kontrollstrahlungsmuster, wie es in Fig. 5 dargestellt ist, einen vorherrschenden P2-Impuls, einen P1-Impuls mit 3 dB kleinerer Intensität als der P2-Impuls, wobei beide über einen P3-Impuls dominieren und wobei das P1-P2-Paar über die P1-P3-Seitenkeulenimpuls­ paare dominiert. In Großbritannien und in einigen europ­ päischen Staaten besteht das Kontrollsignal der Fig. 5 nur aus dem P2-Impuls, der außerhalb des Hauptstrahls über jeden empfangenen P1- oder P3-Impuls dominiert und demgemäß bei einer Kombination eines P1-Impulses von einer starken Seitenkeule mit einem einzelnen P2 des Kontrollstrahlungs­ musters den Transponder sperren wird.
Die relativen Signalamplituden des Hauptstrahls 10 und seiner Seitenkeulen und der SLS-Kontrollcharakteristik bzw. des Kontrollstrahlungsmusters des in der Fig. 2 gezeigten "alten" Antennensystems sind quantitativ in Fig. 5 darge­ stellt, wobei alle Signalstärken in Einheiten von dB abwärts von dem Spitzenwert (0 dB) des Hauptstrahls 10 aufgetragen sind, der für die Übertragung der Abfragesignale auf 1030 MHz verwendet wird. Der maximale Signalpegel des Kontroll­ strahls ist typischerweise 16 bis 18 dB niedriger als der Spitzenwert des Hauptstrahls. Bei jedem Azimuthwinkel ändert sich die relative Amplitude der Impulse mit der momentanen Richtung der rotierenden Antenne derart, daß die Stärke des Impulses P2 größer ist als die des Impulses P1 in allen Richtungen mit Ausnahme der Richtung des Hauptstrahls. In ähnlicher Weise ändert sich, wie in der Fig. 4 gezeigt, die relative Amplitude der Impulse mit der Richtung der Antenne derart, daß die Signalstärke des P2-Impulses größer ist als die von jedem P1-P3-Paar in allen Richtungen mit Ausnahme des schmalen Winkelsektors des Hauptstrahls. Damit erzeugen sowohl die "alten" als auch die verbesserten Antennensysteme Abstrahlungsmuster, die über einen größeren Winkelbereich mit Ausnahme des Hauptabfragestrahls, der den Winkelsektor im wesentlichen halbiert, P2-Impulse größerer Signalstärke als die der P1-P3-Impulse enthalten. Dies gewährleistet in besonderer Weise über große Entfernungen einen Empfang sowohl der von einer "alten" als auch von einer "neuen" Antenne abgestrahlten P2-Impulse vor und nach dem Über­ streichen des Hauptstrahls über den Ort eines Transponders, und ist damit für Zwecke der TOA-Zeitgebung geeignet für den Fall, daß die normalerweise verwendeten P3-Impulse nicht vorhanden sind.
In den Fig. 6A und 6B ist ein Empfänger 20 dargestellt, der über eine Antenne 22 von einer Bodenstation auf einer Frequenz von 1030 MHz gesendete Standardabfragesignale und Seiten­ keulenunterdrückungssignale zu empfangen gestattet. Die Antenne kann im Fall eines passiven bodengestützten Radars eine Antenne mit ausgeprägter Richtcharakteristik sein, die auf ein entferntes Radar gerichtet ist, oder für eine luft­ gestützte Anwendung ungerichtet sein kann; die Erfindung wird für den Fall einer luftgestützten Anwendung beschrieben. Infolge der bezüglich des Ortes der Antennen auf Flugzeugen auferlegten Zwänge ist es typisch, eine einzige Antenne zu verwenden, die sowohl bei 1030 MHz empfangen als auch bei 1090 MHz senden kann und an der Unterseite des Flugzeugs angeordnet ist, besonders für den Fall von kleinen Flugzeugen der Zivil- Luftfahrt, obwohl manchmal Anordnungen an der Ober- und Unterseite mit zwei Empfängern verwendet werden, um ein Diversity-System zu erhalten. Die untere Antennenmontage wird bei einem System niedriger Kosten vorgezogen, da die Boden­ antennen sich unterhalb des Flugzeugs befinden mit der Konsequenz, daß eine an der Unterseite montierte Antenne ein stärkeres Signal empfängt als eine an der Oberseite des Flugzeugs montierte Antenne.
Das Ausgangssignal des Empfängers 20 wird einem Schwellen­ wertbauelement 24 zugeführt, welches vorgesehen ist, um jedes Ausgangssignal des Empfängers 20, das einen vor­ bestimmten Schwellenwert übersteigt, zu einem Impulsbreiten­ diskriminator 25 passieren zu lassen. Der Impulsbreiten­ diskriminator 25 eliminiert alle Impulse mit Ausnahme solcher, die eine Pulsbreite aufweisen, die der 0,8 µs-Breite und anderen Spezifikationen von Standardabfrage­ impulsen genügen. Die derart qualifizierten Impulse werden zu einem P1-P3-Decodierer 26 durchgelassen, der derart konstruiert ist, daß er ein Ausgangssignal auf einer Leitung 26a bereitstellt, wenn eine Identitätsabfrage (Modus A) empfangen wird oder ein Ausgangssignal auf einer Leitung 26b, wenn eine Höhenabfrage (Modus C) empfangen wird. Diese Ausgangssignale werden einem Schalter 28 als Informations­ eingangssignale zugeführt.
Der P1-P3-Decodierer 26 liefert ferner ein Ausgangssignal auf einer Leitung A, welches einen P3-Impuls von einer empfangenen und decodierten Abfrage repräsentiert, die P1- und P3-Impulse mit einem Abstand von entweder 8,0 µs oder 21 µs enthält, um anzugeben, daß der Empfanger durch den Hauptstrahl eines SSR abgefragt wird oder daß sich das SSR in ausreichender Nähe zur eigenen Station befindet, so daß die Signalstärke der Hauptstrahlseitenkeulen hoch genug ist, um P1-P3-Impulspaare zuverlässig empfangen zu können. Alle auf der Leitung A durch Decodierung der empfangenen P1-P3-Im­ pulspaare bereitgestellten P3-Impulse werden erster Prio­ rität von einem Prioritätsauswahlbauelement 32 zur Verwen­ dung als synchronisierende Signale zur Messung von TOA′s durchgelassen.
Die vom Impulsbreitendiskriminator 25 durchgelassenen 0,8 µs-Im­ pulse werden einem P1-P2-Decodierer 27 zugeführt, der ein Ausgangssignal auf einer Leitung B bereitstellt, wenn die von dem Schwellenbauelement 24 und dem Impulsbreiten­ diskriminator 25 durchgelassene empfangene Abfrage zwei 0,8 µs breite Impulse enthält, deren ansteigende Flanken einen Abstand von 2,0 µs haben, womit festgestellt wird, daß das System P1-P2-Impulspaare empfängt, die vom breitstrahligen SLS-Kontrollstrahlungsmuster eines SSR innerhalb des ausge­ dehnten Operationsbereiches solcher Stationen gesendet worden sind. Die Amplitude des P1-Impulses kann von der des P2-Impulses differieren, aber eine Impulspaardecodierung kann solange stattfinden, wie beide oberhalb eines Schwellen­ wertes innerhalb eines typischerweise 50 dB großen dyna­ mischen Bereiches liegen. Ein Ausgangssignal auf der Leitung B wird zweite Priorität durch das Prioritätsauswahlbau­ element 32 zugewiesen und einer mit "P1-P2" gekennzeichneten Einheit 82 zur Verwendung in einer später zu erläuterenden Weise zugeführt.
Die vom Schwellenbauelement 24 und dem Impulsbreiten­ diskriminator 25 durchgelassenen Abfrageimpulse werden ferner einem Impulsspeicherbauelement 36 zugeführt, welches durch eine Rücksetzleitung 38 in Intervallen von 50,0 µs (±25 µs) wiederholt geöffnet und geschlossen wird, um ein annähernd 50 µs breites "Fenster" zu erzeugen, während dessen das angelegte Signal untersucht wird, um festzustellen, ob irgendein anderer Impuls oder Impulse, die einem einzelnen P2-Impuls ähnlich sind, entweder vor oder nach dem Signal aufgetreten sind. Damit können nicht-vorhandene P1-P3-Paare, P1-P2-Paare, oder "Streuimpulse" innerhalb des 50 µs-Fensters, oder ein "einzeln stehender" P2-Impuls ermittelt werden. Das Ausgangssignal dieses "Fensters", das entweder ein 0,8 µs breiter Impuls oder mehrere ähnliche Impulse sein wird, wird parallel einem Prozessor, der eine Einheit 40 umfaßt, die die gespeicherten Daten untersucht und nur einen einzelnen 0,8 µs breiten Impuls, falls vorhanden, durchläßt, und einer Einheit 42 zuführt, die die gleichen gespeicherten Daten untersucht und ermittelt, ob im 50 µs-"Fenster" andere, 0,8 µs breite Impulse vorhanden sind. Falls die Einheit 42 feststellt, daß mehrere Impulse nicht vorhanden sind, wird ein in ihr enthaltener "Vernichtungsdatenbus" nicht aktiviert und verhindert ein Aus­ gangssignal der Einheit 42; wenn der "Vernichtungsdatenbus" nicht aktiviert wird, wird ein einzelner von der Einheit 40 detektierter Impuls zu einem mit "einzelner P2" bezeichneten Eingang der Einheit 44 durchgelassen und erzeugt ein Aus­ gangssignal auf einer Leitung C, das angibt, daß nur ein einzelner P2-Impuls innerhalb des 50 µs-Fensters vorhanden ist. Falls andererseits die Einheit 42 zusätzliche Impulse feststellt, werden die einem zweiten Eingang des Gatters 44 zugeführten "Vernichtungsdaten" von der Einheit 40 solche Impulse einschließlich eines einzelnen von der Einheit 40 detektierten P2-Impulses vernichten oder sperren.
Der soeben beschriebene Prozeß ist unmittelbar nach entweder der "Vernichtung" von vielfachen 0,80-µs-Impulsen oder dem Durchlassen eines einzelnstehenden P2-Impulses erneut durch­ führbar. Da im Durchschnitt in einem einzelnen Umlauf des Hauptstrahls (4.0 Sekunden/Rotation × 400 (PRP)) 1600 P2-Im­ pulse auftreten können, ist die Vernichtung von ein paar einzeln stehenden P2-Impulsen, die aus der gegenseitigen Interferenz von vielfachen SSRs resultieren kann, bei niedrigen und mittleren Dichten von SSR-Stationen im all­ gemeinen unbedeutend und das System wird ohne sie arbeiten. Wenn z. B. der P2-Impuls aufgrund des Vorhandenseins von mehreren Impulsen im Fenster, das breit genug ist, um P1-P3-Nach­ richten zu umfassen, vernichtet wird und dies z. B. vier Mal während einer Strahlrotationsperiode von vier Sekunden eintritt, würden sechzehn von 1600 einzeln stehenden P2-Im­ pulsen verlorengehen, aber die gleichen sechzehn würden nicht notwendigerweise während der nächsten Strahlrotation verlorengehen. Bei solchen Gelegenheiten würden jedoch die P1-P3-Paare oder P1-P2-Paare zur Erzeugung der "P3-Zeit" über das Prioritätsauswahlelement 32 verwendet werden. Da die Strahlrotationen von vielfachen benachbarten SSRs und demgemäß ihre Interferenzen zufällig sind, und das System flexibel genug ist, um Daten von zwei oder drei Strahl­ rotationen von zwei oder drei SSRs, zu verwenden, ist der Verlust von solchen P2-Impulsen bei einer einzelnen Rotation unbedeutend. In einer Umgebung mit vielfachen SSR kann die Priorität sich kontinuierlich während einer Periode ent­ sprechend den durchschnittlichen Strahlrotationszeiten kontinuierlich verändern. Die einzelnen bei diesem Prozeß erzeugten P2-Impulse werden einer mit "nur P2" bezeichneten Einheit 84 zur Verwendung auf eine noch zu erläuternde Weise zugeführt.
Die P2-Impulse von entweder der Einheit 82 oder der Einheit 84 werden als ein Eingangssignal einem Schalter 110 zuge­ führt, und P3-Impulse, d. h. das Priorität-#1-Ausgangssignal des Prioritätsauswahlelements 32, werden dem Schalter als ein zweiter Eingang zugeführt. Der Schalter 110 ist derart konstruiert, daß er bei Nichtvorhandensein von P3-Zeit­ gebungsimpulsen vom Auswahlelement 32 P2-Impulse über eine Leitung 112 einer Leitung 68 zuführt. Falls andererseits die Priorität-#1-P3-Zeitgebung vom Prioritätsauswahlelement 32 verfügbar ist, führt der Schalter 110 statt dessen die P3-Im­ pulse über die Leitung 112 der Leitung 68 für eine noch zu beschreibende Verwendung zu.
Zur nochmaligen Betrachtung der Betriebsweise des SSR in dem soeben beschriebenen Zusammenhang werden unter Annahme eines anderen Beispiels, bei dem an der eigenen Station nur eine einzige SSR-Station empfangen wird, die nur P2-Impulse (einzeln stehend, P3 nicht vorhanden, P1 nicht vorhanden) auf ihrem SLS-Kontrollstrahlungsmuster sendet und eine Rotations­ periode des Hauptstrahls von fünf Sekunden aufweist, während etwa 99% der Zeit, nach der der die P1-P3-Impulse führende Hauptstrahl den Empfänger überstreicht, P2-Impulse an dem PRP des SSR vorhanden sein, was z. B. um 400 Impulse pro Sekunde sein können, wobei ungefähr 2000 "einzeln stehende" P2-Impulse erzeugt würden, von denen nahezu alle vom 50-µs-Fenster durchgelassen werden. Für das Beispiel des einzelnen SSR werden während der relativ langen Periode von ungefähr 4,8 Millionen µs für jeden Umlauf des Hauptstrahls bei einer englischen oder europäischen Radarstation, haben die "einzeln stehenden" P2-Impulse Abstände von ungefähr 2500 µs, so daß die Wahrscheinlichkeit nur ungefähr 50/2500, oder 2% beträgt, daß möglicherweise P2-"Streuimpulse" in dem 50 µs breiten Fenster vorhanden sind und als echte P2-Impulse zum Prioritätsauswahlelement 32 durchgelassen werden. Da Nur-P2-Impulse für die Synchronisierung des Beginns der "Hörzeit" etwas weniger zuverlässig als echte P1-P2-Paare sind, wird ihnen durch das Prioritätsauswahlelement 32 eine niedrigere Priorität, Priorität #3, zugewiesen. Bei einer Kombination einer P1-Impulse übertragende maximalen Haupt­ strahl-Seitenkeule und eines P2-Impulses, bestimmt das Prioritätsauswahlelement 32, daß die P1-P2-Priorität ver­ wendet wird. Damit paßt sich das Prioritätsauswahlelement während der Zeit, die für eine Hauptstrahlrotation benötigt wird, kontinuierlich den zur Verfügung stehenden Signalen an.
Das Abfragecode-Prioritätsauswahlelement 32 ist derart geschaltet, daß, falls passende P1-P3-Daten über eine ge­ gebene Zeitperiode verfügbar sind, z. B. einige wenige Ab­ frageperioden, diese Daten dann wie bei dem in der US-PS 4,486,755 beschriebenen System als Zeitgebungssignal zur Messung der TOAs verwendet werden. Wenn der SSR-Strahl in eine andere Richtung zeigt als auf die eigene Station und seine Seitenkeulen so niedrige Intensitäten haben, daß passende P1- P3-Daten an dem Ort der eigenen Station nicht zur Verfügung stehen, so werden bei Verwendung in den Vereinigten Staaten (mit P1-P2-Paaren auf dem Kontrollstrahlungsmuster), für gewöhnlich decodierte P1-P2-Daten in einem breiten Winkel­ sektor, der den umlaufenden Hauptstrahl umgibt und sich mit ihm bewegt, zur Verfügung stehen. In den Vereinigten Staaten gibt es einige Hundert SSRs, die präzise beabstandete (2,0 µs) Paare von P1- und P2-Impulsen auf dem SLS-Kontrollstrahlungs­ muster abstrahlen. Falls passende P1-P2-Daten nicht erhältlich sein sollten, wie, z. B. bei in England oder anderen euro­ päischen Staaten (und gelegentlich einige SSRs der Vereinigten Staaten) installierten Systemen, bei denen nur P2-Impulse auf dem SLS-Kontrollstrahlungsmuster übertragen werden, werden die einzelnen P2-Impulsdaten der niedrigeren Priorität verwendet.
Damit gewährleistet das Prioritätsauswahlelement 32, falls Priorität-#1-Daten für eine "Hörperiode" von 200 µs verfügbar sind, daß Priorität-#2- und Priorität-#3-Daten nicht verwendet werden. Falls Priorität-#1-Daten fehlen, aber Priorität-#2- Daten zur Verfügung stehen, werden letztere für diese "Hörperiode" vorzugsweise vor den Priorität-#3-Daten verwendet. Nach jeder "Hörperiode" wählt das Prioritätsauswahlelement 32 in absteigender Folge die im jeweiligen Zeitpunkt besten, geeignetsten und brauchbarsten empfangenen Daten. Da die 200 µs-"Hörperiode" ja nur 10% oder weniger der durchschnitt­ lichen SSR-PRP von z. B. 2500 µs beträgt, verbleibt im Anschluß an das Ende der Hörperiode eine Periode von ungefähr 2300 µs, in die andere Radarabfragen eingeschachtelt werden können. Dies ergibt viele synchronisierende Zeitgebungssignale für TOA-Messungen, von denen die besten durch den Prioritäts­ auswahlelement 32 ausgewählt werden, womit der Arbeitsbereich der Einrichtung maximiert wird, während ein hoher Grad von Einheitlichkeit aufrechterhalten wird. Die Auswahlvorgänge erfolgen automatisch, wodurch die Daten von einem SSR über seine Rotationsperiode maximiert werden und der Verlust von TOA-Daten vermieden wird, wenn tiefe Minima zwischen den Seitenkeulen des Hauptstrahls auf das eigene Flugzeug zeigen. Die vorliegende Erfindung sollte z. B. den nutzbaren Bereich eines SSR zu einem vorgegebenen "eigenen" Bord-Kollisionswarn­ system gemäß der US-PS 4,486,755 um das 4- oder 5-fache, z. B. von 20 Meilen bis auf 80-100 Meilen von einem SSR erweitern. Dies kann den nutzbaren Erfassungsbereich des hierin beschrie­ benen Systems relativ zum Ort jedes SSR um bis auf das 25-fachen erhöhen, womit die gewünschte Überlappung von vielen SSRs vergrößert wird.
Wenn, um es nochmals zu wiederholen, P1-P3-Impulspaare nicht verfügbar sind, werden P1-P2-Impulspaare den Nur-P2-Impulsen vorgezogen. Wenn dagegen weder P1-P3-Paare noch P1-P2-Paare vorhanden sind, können "Nur-P2-Impulse", wie demnächst er­ läutert wird, zum Einleiten einer 200 µs-"Hörperiode" für TOAs verwendet werden. Der soeben beschriebene Decodier-/Prioritäts­ auswahlprozeß ist zusätzlich dazu, daß er "adaptiv" zu den "alten" und "neuen" Antennensystemen ist, "adaptiv" in dem Sinn, daß er in der Lage ist, empfangene 1030-MHz-Signale laufend zu untersuchen, um für jeweils ein paar 100 µs (z. B. 200-300 µs) festzustellen, welche der drei möglichen Priori­ täten verfügbar sind und welche von ihnen in diesem Moment verwendet werden sollten, um den Startzeitpunkt der "Hörperiode" festzulegen. Falls z. B. Abfragen von zwei SSR-Stationen empfangen werden, von denen eine P1-P2-Impulspaare auf ihrem SLS-Kontrollstrahlungsmuster sendet und die andere nur P2-Kontrollimpulse, und P1-P3-Impulspaare von keiner der beiden empfangen werden, so kann das System nutzbare In­ formation von beiden gleichzeitig extrahieren, wenn sie ein anderes Flugzeug in der Nachbarschaft der eigenen Station abfragen. Falls zuviele SSRs vorhanden sind, kann eine Über­ laufkontrolle 119 die SSR-Daten auf z. B. die der am nächsten gelegenen vier oder fünf SSRs beschränken.
Die Information, die in den von anderen Flugzeugen gesendeten Antwortnachrichten enthalten ist, wird von der eigenen Station während jedes Umlaufs des umlaufenden Strahls eines sich innerhalb des Arbeitsbereichs befindenden SSR empfangen. Ein 1090-MHz-Empfänger 60, der mit einer vorzugsweise auf der Oberseite des Flugzeugs montierten, für einen Empfang von Standardtransponderantwortsignalen ausgelegten Antenne 61 gekoppelt ist, ist mit einem Antwortdecodierer 64 über ein Schwellenbauelement 62 verbunden, das jedes einen gegebenen Schwellenwert übersteigende Ausgangssignal des Empfängers 60 passieren läßt, wobei die Höhe des Schwellenwerts durch einen Empfindlichkeitszeitkontroll-(STC-)Generator 66 gesteuert wird. Der STC-Generator 66 wird durch Zeitgebungsimpulse auf der Leitung 68 kontrolliert, die P3- oder P2-Impulse sein können abhangig von dem Ausgangssignal des Schalters 110, um anfänglich einen relativ hohe Schwellenwert bereitzustellen und diesen dann über eine Periode von z. B. 5 µs zu reduzieren, um danach die niedrige Schwellenhöhe beizubehalten, um somit schwächere Antworten zu empfangen, bis der nächste P3- oder P2-Impuls auftritt. Falls die Vorrichtung in einer passiven bodengestützten Radarstation (PSSR) enthalten ist, kann die Empfangsantenne 64 das in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 07/813137 der Anmelderin, eingereicht am 23. Dezember 1991, beschriebene in hohem Maße gerichtete, ge­ schaltete Richtantennensystem sein, das direkt auf das ant­ wortende Flugzeug zeigt; bei Verwendung in einem luftge­ stützten System muß die Antenne 61 ungerichtet sein und ist vorzugsweise auf der Oberseite des Flugzeugs montiert. Der Empfänger 60 kann ähnlich den üblichen Transponderempfängern ausgebildet sein, aber der Empfänger 20 ist um etwa 20 dB empfindlicher, um in der Lage zu sein, mit einer Empfind­ lichkeit von typischerweise -91 dBm zu arbeiten.
Mit der Leitung 68 ist ein "Hörperioden-Generator" 70 ver­ bunden, der dazu dient ein Tor- oder Gatesignal von ungefähr 200 µs Dauer zu erzeugen, welches jedem P3- oder P2-Impuls, der der Leitung 68 zugeführt wird, folgt. Das Gatesignal auf einer Leitung 70a schaltet den Antwortdecodierer 64 ein, der bei Abwesenheit des Gatesignals abgeschaltet ist. Der Deco­ dierer 64 erzeugt im eingeschalteten Zustand für ungefähr 200 µs ein Ausgangssignal auf Leitungen 72 und 74, das entweder die Identität- oder die Höheninformation darstellt, die in der augenblicklichen Antwortnachricht enthalten ist. Wie Fig. 5 zeigt, enthält jede Nachricht einen anfänglichen Rahmenimpuls F1 und einen zweiten Rahmenimpuls F2, der dem F1 nach 20,3 µs folgt, wobei das Intervall zwischen ihnen dreizehn Subintervalle enthält, von denen zwölf laufend benutzt werden und in denen jeweils ein Impuls vorhanden oder nicht vorhanden sein kann, um damit die Möglichkeit von 4096 verschiedenen Codes zu schaffen, wobei jeder Code einen oder mehrere Teile von Information darstellen kann. Da alle Nachrichten durch Abfragenachrichten ausgelöst werden, die zwischen Modus A und Modus C synchron mit auf dem umlaufen­ den SSR-Strahl transportierten P3-Impulsen alternieren, und sowohl Modus-A- als auch Modus-C-Antworten dieselben zwölf Subintervalle für die Übertragung verwenden, ist es im wesentlichen unmöglich, an der eigenen empfangenden Station unter Verwendung der P2-Zeitgebung ohne weitere Daten fest­ zustellen, ob eine gegebene Nachricht eine Antwort auf eine Modus-A- oder eine Modus-C-Abfrage ist.
Beispielsweise wird eine Signalfolge ("Burst") von ungefähr zwanzig Antwortnachrichten durch einen Empfänger 60 von einem anderen Flugzeug während jedes 360°-Umlaufs des rotie­ renden SSR-Strahls dieses anderen Flugzeugs empfangen. Jede 1090-MHz-Signalfolge, die abhängig von der Art des Radars (d. h., ob es ein schnell rotierendes Flughafenradar oder ein langsam rotierendes Flugroutenradar ist), 50 bis 100 ms der Verweilzeit des Hauptstrahls repräsentiert, wird auf der Leitung 74 für die Zuführung zu einem Strahlsignalfolgen­ prozessor 76 ein Gemisch von Impulsnachrichten erzeugen, die Identität und Höhe eines jeden die eigene Station umgebenden Flugzeugs bis zur maximalen Empfangsreichweite des 1099-MHz- Empfängers der eigenen Station (z. B. 30-40 Meilen) darstellen. Der Prozessor 76 wird durch einen P2-Impuls auf der Leitung 86 eingeschaltet, dessen Ursprung demnächst beschrieben wird. Jede Datensignalfolge auf der Leitung 74 ist eine "Nachahmung" (oder Imitation) des SSR-Strahls (oder -Strahlen), die den den eigenen Transponder und alle nahegelegenen Transponder um­ gebenden Luftraum abfragen. Die Charakteristiken der Nach­ ahmung enthalten den genauen, einzigartigen SSR-Abstand der Abfragenachrichten (oft als SSR-/PRP-Charakteristik be­ zeichnet). Da alle SSRs auf demselben HF-Kanal sind, sind sie effektiv mit einem Fingerabdruck versehen oder identifiziert, indem alle eine einzigartige PRP-"Kennzeichnung" für die Abfrage haben; die Periode kann festgesetzt oder abwechselnd gesetzt sein. Die Nachahmung erzeugt ebenso Repliken der Modus-A- und Modus-C-Abfragemuster des Hauptstrahls, wie AACAAC, ACACAC, etc., die exakte Strahlrotationsperiode für jedes SSR, das empfangen wird, den exakt gemessenen Wert der TOAs für Modus-A-Antworten und den exakten Wert der TOA, gemessen für Modus-C-Antworten, wenn der P2-Impuls als Start­ signal des Hörfensters anstelle der in dem System nach der US-PS 4,486,755 verwendeten P3-Impulsstartzeit verwendet wird.
Der Einfachheit halber sei angenommen, daß die Breite des Hauptstrahls jeden Transponder innerhalb seines Erfassungs­ bereiches bis zu 100 Meilen und über einen Winkelbereich von 360° abfragt und 20 Antworten auslösen wird: 10 Modus-A-Ant­ wortnachrichten und 10 Modus-C-Antwortnachrichten. Unter Berücksichtigung der oben diskutierten Beobachtung, daß infolge des exakt standardisierten Abstandes der P1-, P2- und P3-Impulse die an der eigenen Station unter Verwendung der P2-Zeit gemessene TOA der Identitäts-(Modus-A-)Antwortnachrichten einer anderen Station exakt und immer 13 µs kürzer ist als die gemessene TOA von Antwortnachrichten von derselben anderen Transponderstation, die durch Modus-C-Abfragen des Haupt­ strahls ausgelöst werden. Wie in der Literatur eingehend beschrieben ist, organisiert der Strahlsignalfolgenprozessor 76, wenn er durch einen P2-Impuls auf der Leitung 86 (das Fehlen von P3-Daten andeutend) aktiviert wird, die "Signal­ folge" in zwei "Histogramme", ein "Kurz-TOA"-Histogramm von Identitätscode-Impulsen und ein "Lang-TOA"-Histogramm von Höhencode-Impulsen. Die "kurzen" und "langen" TOA-Histogramme werden jeweils Einheiten 78 und 80 zugeführt, die die F1-F2-Im­ pulse eines entsprechenden Histogramms bezüglich der P2-Zeit korrelieren, um die Ankunftszeit (TOA) zu bestimmen. Da in diesem Beispiel zehn kurze TOAs vorhanden sind, zeigt der Prozessor 76 durch die Erzeugung eines Histogramms, daß die zehn untereinander (im TOA- und Codeinhalt) gut genug überein­ stimmen, um zu derselben "Familie" und damit zu einer einzigen anderen Transponderstation zu gehören, und damit der Auto­ korrelation zugänglich sind. In ähnlicher Weise sind die 10 "langen TOAs" innerhalb der Zeitdauer der Strahlsignalfolge in ausreichend enger Übereinstimmung, um zu derselben "Familie" zu gehören und sind ebenso geeignet, in Autokorrelation gebracht zu werden. Eine typische 1090-MHz-Signalfolge von 20 Antwortnachrichten mit gegenseitigen Abständen von 2500 µs, hat eine Dauer von 20 × 2500 µs = 50 Millisekunden. Das "Hör­ perioden"-Tor 70 stellt sicher, daß für eine Periode von 200 µs, die einem P2-Impuls folgt, jede zugeordnete 20,3 µs-Nach­ richt empfangen werden wird.
Die "kurzen" und "langen" TOAs werden individuell korreliert, indem P2-Impulse, abgeleitet von entweder den Priorität-#2- Daten (Einheit 82) oder den Priorität-#3-Daten (Einheit 84), verwendet werden, und werden über die Leitung 86 den beiden Korrelatoren 78 und 80 zugeführt. Während jede der TOAs von spezifischer Länge sein kann, abhängig von dem Ort der anderen Station relativ zu dem der eigenen Station, müssen die "kurzen" und "langen" TOA-Werte in der Signalfolge von Nachrichten immer in ihrer Länge voneinander um 13 µs differieren, weil sie auf den P2-Impuls bezogen sind und der Prozessor 76 durch den P2-Impuls aktiviert wird. Obwohl ein TOA-Wert irgendwo in dem Bereich von 0,1 µs bis 200 µs sein kann, werden die "kurzen TOA" für die Zwecke der nachfolgenden Diskussion willkürlich als 46 µs, und die "langen TOA" dann notwendiger­ weise als 59 µs angenommen. Diese Werte sind in den Einheiten 88 und 90 angezeigt, und ein Vergleicher 92, der zwischen diesen Einheiten verbunden dargestellt ist, stellt fest, daß der durch die Einheit 88 repräsentierte TOA-Wert um 13 µs kürzer ist als der durch die Einheit 90 repräsentierte TOA-Wert. Es versteht sich, daß diese 13-µs-Differenz ebenso erfüllt wäre, wenn, z. B., die "kurze" TOA 51 µs und die "lange" TOA 64 µs wäre.
Die korrelierten "kurzen" und "langen" TOAs, die z. B. eine aus A1-, B2-, C4- und D1-Impulsen, verteilt zwischen Rahmen­ impulsen F1 und F2, zusammengesetzte Nachricht enthalten können, werden jeweils einander gleichartigen Korrelatoren 94 und 96 zugeführt, die die Code-Informationen Antwortimpuls für Antwortimpuls autokorrelieren. Da 4096 verschiedene Identi­ täts-"Nachrichten" der anderen Station möglich sind, würde die Wahrscheinlichkeit für ein irrtümliches Ausgangssignal der Codekorrelatoren 94 und 96 geringer sein als 1 : 16 Mio. (d. h., ((4×103) × (4×103)), wenn z. B. 2 oder mehr aufeinander­ folgende Code-Charakteristiken exakt übereinstimmen. Damit gewährleistet das System die gleiche enormgroße Diskrimi­ nierung zwischen "falschen" und "wahren" Codes wie die in gängigen SSR-Systemen erreichbare.
Eine "wahre" TOA von 40 µs für die "kurzen" TOAs wird durch Subtrahieren (dargestellt durch Einheit 98) von 6 µs (d. h. des P2-P3-Abstands in dem Modus A der anderen Station) von den 46 µs TOA, repräsentiert durch das autokorrelierte Code-Aus­ gangssignal des Korrelators 94, erhalten, sowie als ob P1-P3-Impulspaare empfangen worden wären und die TOA zeitlich in Bezug auf den P3-Impuls anstatt auf den P2 gesetzt worden wäre. Damit identifizieren die beschriebenen Korrelationen automatisch die Familie von "kurzen" TOAs als Modus-A-Iden­ tifizierungscodes, welches von der Einheit 100 ausgegeben wird.
Es ist wichtig, zu erkennen, daß die TOA und die Code-Struktur tatsächlich nie getrennt werden können; da die TOA in Bezug zu den F1-F2-Rahmenimpulsen, genauer gesagt, der F2-Zeitgebung relativ zu der P3-Zeitgebung (der aktuellen P3 oder der P2-korrigierten Zeit) gesetzt wird, wird die zwischen F1 und F2 enthaltene Information immer "eingeschlossen". Die Code-In­ formation kann gelegentlich verstümmelt sein, ist aber nichts­ destoweniger an die TOA gekoppelt und kann nicht getrennt werden. Ein oder zwei verstümmelte Nachrichten werden, falls in einer Signalfolge vorhanden, ignoriert, da sie mit den verschiedenen anderen nicht korrelieren.
Ein "wahrer" Wert von 40 µs für die "langen" TOAs wird durch Subtrahieren von 19 µs (der P2-P3-Abstand der Modus-C-Abfrage der anderen Station) von den 59 µs TOA, repräsentiert durch das autokorrelierte Ausgangssignal des Codekorrelators 96, wie dargestellt durch Einheit 102, erhalten. Durch die oben be­ schriebene Trennung von Familien von "langen" TOAs (den Modus C repräsentierend) von Familien von "kurzen" TOAs (den Modus A repräsentierend), betragen die "wahren" TOAs, dargestellt durch die Einheiten 100 und 104, beide 40 µs. Die 10 Modus-A-Ant­ worten der anderen Station bei 1090 MHz stimmen durch die beschriebenen arithmetischen Korrekturen genau mit den 10 Modus-C-Antworten der anderen Station überein. Folglich sind 20 konsistente TOA-Messungen an der eigenen Station aus von einer anderen Station empfangenen Antwortnachrichten erhält­ lich, die zur Bereitstellung eines Höhencodes und eines Iden­ titätscodes der anderen Station, die beide mit der gleichen TOA assoziiert sind, getrennt werden können, wie dargestellt durch die Einheiten 100 A und 104 A. Dies ermöglicht es, die beschriebenen diversen Daten, wie repräsentiert durch Einheit 106, zeitlich festgelegt auf die "P2-Zeit" aber nach der Strahlsignalfolge auf P3-Zeit korrigiert, zu kombinieren, gerade so als ob sie von 2 P1-P3-Decodierungen von 8,0 µs und 21,0 µs zeitlich festgelegt worden waren. Unter willkürlicher Annahme eines Modus-A-Codes von 1253 und eines eine Höhe von 3000 Fuß darstellenden Modus-C-Codes wird aus 20 Antworten von diesem Flugzeug (d. h. Nr. 1253) durch den obigen Prozeß fest­ gelegt, daß die wahre TOA 40 µs und die wahre Höhe 3000 Fuß betragen.
Damit erzeugt das soeben beschriebene System: ein Ausgangs­ signal auf der Leitung 105, das die in der augenblicklichen Antwortnachricht enthaltene Höheninformation repräsentiert; ein Ausgangssignal auf der Leitung 107, das die in der laufen­ den Antwortnachricht enthaltene Identitätsinformation repräsen­ tiert; und ein Ausgangssignal auf der Leitung 109, das die Entfernung zwischen der eigenen und der anderen Station repräsentiert. Das Ausgangssignal auf der Leitung 105 wird einem Höhenvergleicher 111 zugeführt, der als ein zweites Eingangssignal von einem codierenden Höhenmesser 113 bereit­ gestellte Daten erhält, die die in einem ähnlichen Format codierte Höhe der eigenen Station repräsentieren. Der Ver­ gleicher 111 erzeugt ein die Differenz zwischen den Höhen der eigenen und der anderen Stationen darstellendes Ausgangs­ signal, wenn eine Modus-C-Antwort auftritt. Das Ausgangssignal des Vergleichers 111 ist ein Informationseingangssignal für den Schaltkreis 28.
Den Prioritätsauswahlprozeß kurz wiederholend, wird die Priorität-#1-P3-Zeitgebung, falls von dem Prioritätsauswahl­ element 32 verfügbar, über die Leitung 114 einem Tor- oder Gate-Generator 116, dessen Funktion demnächst beschrieben werden wird und über den Schalter 110 und die Leitung 112 der Leitung 68 zugeführt. Wenn P3-Impulse von dem Auswahlelement 32 nicht vorhanden sind, werden an dem Ausgang von entweder der Einheit 82 oder 84 erzeugte P2-Impulse der Leitung 86 zugeführt und ebenso über den Schalter 110 und die Leitung 112 auf die Leitung 68 gekoppelt. Die Leitung 68 ist ebenso mit einem Schaltkreis 119 für die Überlaufkontrolle verbunden, der wie in einem Standard-ATCRBS-Transponder die Schwellen­ höhe des Bauelements 24 kontrollieren soll. Es versteht sich, daß jeder oder alle drei der durch das Prioritätsauswahl­ element 32 ausgegebenen Signale gleichzeitig arbeiten kann, abhängig von der Anzahl und den relativen Positionen der vielfachen 1030-MHz-SSRs innerhalb der näheren Umgebung und der Stärke der vorhandenen Signale. Die durch die P2-Zeit­ gebung gewährten ausgedehnten Reichweiten erhöhen die Wahr­ scheinlichkeit, daß wenigstens zwei SSRs empfangen werden, womit über einen viel größeren Luftraum eine höhere Genauig­ keit und viel weniger Fehlalarme erzeugt werden als durch die in der US-PS 4486755 beschriebenen Pseudoentfernungsverfahren. Das Ausgangssignal des elektronischen Schalters 110 kann in ähnlicher Weise passenden Verbindungspunkten des in der US-PS 4115771 beschriebenen PSSR-System zugeführt werden, wobei immer P1-P3-Impulspaare, falls verfügbar, den Vorrang haben.
Zu der Beschreibung des Kollisionsverhütungssystems nun zurück kehrend, ist ein Taktgenerator und Zähler 118 angeordnet, um durch jeden auf der Leitung 68 auftretenden P3-Impuls zurück­ gesetzt zu werden, und den laufenden Zählerstand auszugeben, der eine numerische Darstellung der Anzahl von Millisekunden sein kann, die verstrichen ist, seit der letzte vorangegangene P3-Impuls dem Zähler 118 zugeführt wurde. Jeder dem Tor oder Gate 120 zugeführte F2-Impuls übergibt den laufenden Zähler­ stand der Leitung 122. Das Ausgangssignal des Tors 120 auf der Leitung 122 repräsentiert die differentielle Ankunftszeit TOA einer empfangenen Abfrage und die entsprechende von einem Transponder an einer anderen Station empfangene Antwort. Der Taktgenerator und Zähler 118 wird durch P2-Impulse auf der Leitung 68 nicht eingeschaltet.
Wann immer der P3 auf der Leitung 68 vorhanden ist, erzeugt der Antwortdecodierer 64 ein Ausgangssignal auf der Leitung 72, das entweder die in der laufenden Antwortnachricht ent­ haltene Identitäts- oder die Höheninformation repräsentiert. Dieses Ausgangssignal wird dem Vergleicher 111 und dem Schalt­ kreis 28 zugeführt; der Vergleicher 111 erzeugt ein die Differenz zwischen der Höhe der eigenen und der anderen Station repräsentierendes Ausgangssignal, wenn eine Modus-C-Ant­ wort auftritt. Das Ausgangssignal des Vergleichers 111 in Erwiderung auf eine Modus-A-Antwort wird nicht echt sein. In jedem Fall ist das Ausgangssignal des Vergleichers 111 ein Informationseingangssignal für den Schalter 28.
Die Vielfachleitung 72 wird zur Lieferung aller decodierten zeitlich auf P3 bezogenen Ausgangssignale, sowohl Höhe als auch Identität, von dem Decodierer 64 als Informationsein­ gangssignale zu dem Schaltkreis 28 angebracht. Wenn eine P1-P3-Identitätsabfrage empfangen wird, wird die Leitung 26a unter Strom gesetzt, um den Schalter 28 auszulösen, um die Identitätsnachricht zu der Schalterausgangsleitung 124 passieren zu lassen. Das Ausgangssignal des Vergleichers 111 ist zu diesem Zeitpunkt verworfen. Wenn eine P1-P3-Höhenab­ fragenachricht empfangen wird, setzt der Decodierer 26 die Leitung 26b unter Strom, und aktiviert damit den Schaltkreis 28, um das Ausgangssignal des Vergleichers 111 der Leitung 124 zuzuführen und das Eingangssignal von der Leitung 72 zu ver­ werfen.
Die Leitungen 122 und 124 werden mit einem Antwortspeicher­ bauelement 126 verbunden, welches eine Vielzahl von digitalen Registern aufweisen kann, die in einer bekannten Weise ange­ ordnet sind, um die TOA- und Identitäts- oder die differen­ tielle Höheninformation assoziativ entsprechend den annähernd 20 aufeinanderfolgenden Antwortnachrichten zu speichern. Vorzugsweise wird die differentielle Höheninformation assoziativ mit der Identität und den differentiellen Ankunfts­ zeitdaten gespeichert. Die in jeder neuen Antwortnachricht enthaltene Information ersetzt die älteste solchermaßen ge­ speicherte Information, so daß das Speicherbauelement 126 einen laufenden Bestand von Identifikations- und assoziierten TOA- und differentiellen Höheninformationen beibehält.
Ein Vergleicher 128 vergleicht, wenn er durch den P3 über den Tor-Generator 116 dazu veranlaßt wird, die assoziierten Ein­ gabedaten in dem Speicherbauelement 126 untereinander, um solche nahezu identischen Eingabedaten auszuwählen, die laufend in dem Antwortspeicherbauelement 126 auftreten. Wenn eine solche Entsprechung auftritt, wird der entsprechende Dateneintrag zu einem Auswahlbauelement 130 übermittelt. Der Tor-Generator 116, der ähnlich dem "Hörperioden"-Tor-Generator 70 beschaffen ist, ist vorgesehen, um den Vergleicher 128 für eine Periode zu aktivieren, die an dem Ende des Hörfensters beginnt und von ausreichender Dauer für die Beendigung des Arbeitsgangs des Vergleichers 128 ist.
Das Ausgangssignal des Vergleichers 128 kann und wird im allgemeinen verschiedene Eingabedaten enthalten, die die gleichen Identitätsinformationen, aber im wesentlichen ver­ schiedene TOA-Informationen enthalten. Der Auswahlschalter 130 weist alle solchen Eingabedaten zurück bis auf den einen, der die größte TOA enthält, welchen er zusammen mit den asso­ ziierten Identitäts- und differentiellen Höheninformationen zu einem ausgewählten Antwortspeicherbauelement 132 über­ mittelt. Das Speicherbauelement 132 ist dem Bauelement 126 ähnlich, behält aber seine Dateneinträge für eine Periode zurück, die etwas länger als die längste zu erwartende Rotationsperiode des Radarstrahls ist, z. B. 15 s. Falls während dieser Zeit ein neuer Dateneintrag mit einem größeren TOA-Wert angeboten wird, wird der neue größere Wert des TOA an die Stelle des alten gesetzt und der kleinere Wert mit dieser besonderen Identität assoziiert.
Es wird deutlich geworden sein, daß die von dem Antwort­ speicherbauelement 126 und dem Vergleicher 128 durchgeführte Verarbeitung funktionell äquivalent zu der in der Verar­ beitung von "kurzen" und "langen" TOAs 78 und 80 geleisteten ist, wenn der Strahlsignalfolgenprozessor 76 durch das Vor­ handensein eines P2-Impulses auf der Leitung 86 eingeschaltet wird. Wie soeben erwähnt, speichert das Antwortspeicherbau­ element 126, wenn P1-P3-Impulspaare verfügbar sind, annähernd 20 aufeinanderfolgende Antwortnachrichten, welches der Speicherung einer vollständigen Strahlsignalfolge äquivalent ist, gerade wie es von dem Signalprozessor 76 vorgenommen wird. Mit anderen Worten, wenn auf der Leitung 68 ein P2-Impuls vorhanden ist, wird der Signalprozessor 76 aktiviert und die vollständige in ungefähr 20 aufeinander­ folgenden Antwortnachrichten enthaltene Information die zur Vervollständigung ungefähr 50 ms (50 000 µs) beansprucht, wird relativ zur P2-Zeit verarbeitet. Wenn auf der Leitung 68 ein P3-Impuls vorhanden ist, wird der Signalprozessor 76 ausgeschaltet und die annähernd 20 aufeinanderfolgenden Antwortnachrichten werden statt dessen in dem Antwort­ speicherbauelement 126 gespeichert und in dem Komparator verglichen, um solche annähernd identischen Speichereinträge auszuwählen, die laufend in dem Antwortspeicherbauelement 126 auftreten. In diesem Fall werden, wann immer P2-Impulse für die Zeitgebung verwendet werden, die auf den Leitungen 107 und 109 jeweils vorhandenen Identitäts- und TOA-Informa­ tionen, die auf der Leitung 115 vorhandenen differentiellen Höheninformationen, sämtlich anstelle der von dem Vergleicher 128 gelieferten Information, dem Auswahlelement 130 zugeführt, wenn die P3-Zeitgebung verfügbar ist.
Wie vorher wählt das Auswahlelement 130 die Informations­ einträge aus, die die größte TOA enthalten und übermittelt diese zusammen mit den assoziierten Identitäts- und differen­ tiellen Höheninformationen an ein ausgewähltes Antwort­ speicherbauelement 132.
Das Speicherbauelement 132 ist mit einem Gefahrendetektor 134 verbunden, der derart konstruiert ist, um einer Ver­ zögerung von 15 s folgend, jeden Dateneintrag, der eine differentielle Höhe enthält, die kleiner ist als ein gegebener Wert wie z. B. 3000 Fuß, und eine TOA eines gegebenen Wertes, wie kleiner als 36 µs, zu einem Anzeige­ logikbauelement 136 zu übermitteln. Zur gleichen Zeit stellt der Detektor 134 ein Ausgangssignal auf der Leitung 138 bereit, um eine Alarmzeitgeberschaltung 140 zu starten, die dem "Hörperioden"-Torgenerator 70 ähnlich sein kann, aber derart konstruiert ist, um ein Ausgangssignal bereit­ zustellen, das ebenso 15 s andauert. Das Ausgangssignal des Zeitgebers 140 löst ein Alarmbauelement 142 aus. Das Anzeigelogikbauelement 136 wandelt das Ausgangssignal des Detektors 134 in eine zur Anzeige auf einer Identitäts­ anzeigeeinheit 144, einer Differenzhöhenanzeigeeinheit 146 und einer Pseudo-Entfernungsanzeigeeinheit 148 geeigneten Form um. Die Pseudo-Entfernungsanzeige ist eine Anzeige der differentiellen TOA in Einheiten der Entfernung, d. h. der halben Entfernung, die die Strahlung während der TOA-Zeit zurücklegt. Dies ist es, was mit Pseudo-Entfernung gemeint ist, und mit der aktuellen Entfernung in einem Ausmaß über­ einstimmt, das von der Ortsbeziehung zwischen der eigenen Station und anderen Stationen und dem SSR abhängt. Die Pseudo-Entfernung ist niemals größer als die aktuelle Entfernung. Wenn sowohl die eigene Station als auch die anderen Stationen durch eine Anzahl von SSR′s abgefragt werden, die Wahrscheinlichkeit dessen durch die vorliegende Erfindung erhöht wird, kann der größte Wert der einer bestimmten anderen Station zugeordneten Pseudo-Entfernung der aktuellen Entfernung dieser anderen Station stark angenähert sein.
Bezugnehmend auf Fig. 8, die eine skizzen- oder lageplan­ ähnliche Darstellung ist und die Orte einer eigenen, einer anderen Station und zweier SSR′s zeigt, repräsentiert die Linie 201 die Entfernung von dem SSR-1 zur eigenen Station, die Linie 202 die Entfernung von dem SSR-1 zu der anderen Station und die Linie 203 die Entfernung zwischen der eigenen und der anderen Station. Die differentielle Ankunfts­ zeit T1 ist in diesem Fall die Differenz zwischen der Summe der Propagationszeiten entlang der Wege 202 und 203 und der Propagationszeit entlang des Weges 201, im allgemeinen ausgedrückt in Millisekunden. Jede bestimmte Zeit T1 definiert eine Ellipse wie 204, die der geometrische Ort der Position der anderen Station ist, d. h. die Zeit T1 zeigt lediglich an, daß die andere Station an irgendeinem nicht weiter spezifizierten Punkt auf der Ellipse 204 ist.
Der Fig. 8 kann entnommen werden, daß die Linien 201 und 202 annähernd parallel sind und T1 damit annähernd das zweifache der Propagationsverzögerung entlang der Linie 203 ist, der wahren Entfernung zwischen der eigenen und der anderen Station. Damit ist (cT1)/2, hiermit bezeichnet als dem SSR-1 zugeordnete Pseudo-Entfernung, im wesentlichen gleich der wahren Entfernung, wobei c die Ausbreitungsgeschwindigkeit ist.
Die Linie 205 stellt die Entfernung von dem SSR-2 zu anderen Stationen dar. In diesem Fall definiert die differentielle Ankunftszeit T2 die Ellipse 207 als den geometrischen Ort der Position der anderen Station. Aufgrund der Positionsbe­ ziehung zwischen der eigenen, der anderen Station und dem SSR-2 ist die mit dem SSR-2 assoziierte Pseudo-Entfernung, d. h. (cT2)/2, cT2 bedeutend kleiner als die wahre Entfernung und es kann gezeigt werden, daß sie etwas größer als die halbe wahre Entfernung ist. Unbeachtlich der relativen Position der eigenen und jeder anderen Station und jedes SSR kann die Pseudo-Entfernung niemals größer als die wahre Entfernung sein und wird im allgemeinen etwas kleiner sein. Daher wird in einer Umgebung mit vielfachen SSR′s die größte bestimmte Pseudo-Entfernung einer speziellen anderen Station durch das Auswahlelement 130 immer als ein Wert ausgesucht, der der wahren Entfernung am nächsten kommt. Damit wird die mit dem SSR-1 assoziierte größere TOA als repräsentativ für die "Pseudo-Entfernung" der anderen Station von der eigenen Station ausgewählt.
Wenn eine andere Station viel näher an dem SSR liegt als die eigene Station, kann die Pseudo-Entfernung ein kleiner Teil der wahren Entfernung sein und, falls die andere Station innerhalb der Grenzen der differentiellen Höhe liegt, eine Gefahrendetektion initiieren, wenn tatsächlich keine Bedrohung existiert. Solche falschen Bedrohungen werden durch die Wirkungsweise des STC-Generators 66 der Fig. 6A minimiert, der das Schwellenbauelement 62 dahingehend kontrolliert, daß relativ schwache innerhalb von ein paar Millisekunden nach dem Empfang einer Abfrage empfangene Antworten zurückgewiesen werden.

Claims (12)

1. Verfahren zum Ermitteln von in der Nähe befindlichen anderen mit einem Transponder ausgerüsteten Stationen an einer eigenen Station, gekennzeichnet durch die Verfahrens­ schritte:
  • a) Empfangen von Seitenkeulen-Unterdrückungssignalen (SLS), welche von innerhalb des Arbeitsbereiches der eigenen Station lokalisierten SSR-Stationen übertragen werden;
  • b) Empfangen von Antwortnachrichten während einer vorher­ bestimmten Zeitperiode im Anschluß an den Empfang jedes SLS-Signals, wobei die Antwortnachrichten von mit einem Transponder ausgerüsteten anderen Stationen in Erwiderung auf an die Stationen gerichtete Hauptstrahl-Abfragen der SSR-Stationen übertragen werden;
  • c) Ermitteln eines Wertes für die differentielle Ankunftszeit (TOA) für jede Antwortnachricht aus den empfangenen SLS-Signalen und den Antwortnachrichten;
  • d) Assoziatives Speichern der Antwortnachrichten und der TOAs für einige der am kürzesten zurückliegenden und für eine vorherbestimmte Anzahl von Abfrageperioden repräsentativen Antwortnachrichten;
  • e) Auswählen solcher TOA-Werte von den im Verfahrensschritt (d) gespeicherten TOA-Werten, welche um 13 µs differieren;
  • f) Subtrahieren von 19 µs von den längeren und von 6 µs von den kürzeren im Verfahrensschritt (e) ausgewählten TOA-Werten zum Festlegen eines gemeinsamen TOA-Wertes, welcher repräsentativ für den TOA-Wert ist, der vorgelegen hätte, wenn Hauptstrahl-Abfragesignale anstelle von SLS-Signalen im Verfahrensschritt (c) zur Bestimmung der TOA-Werte verwendet worden wären; und
  • g) Decodieren von Antwortnachrichten, welche längere TOA- Werte als Höhencodes und Antwortnachrichten, welche kürzere TOA-Werte als Identitätscodes aufweisen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die weiteren Verfahrensschritte:
  • h) Auswählen der größten differentiellen TOA bezüglich jeder identifizierten anderen Station; und
  • i) Erzeugen eines Gefahrenalarmsignals in Erwiderung auf jede ausgewählte differentielle TOA unterhalb eines vorher­ bestimmten Wertes.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die weiteren Verfahrensschritte:
  • j) Bestimmen der differentiellen Höhe jeder identifizierten anderen Station in bezug auf die Höhe der eigenen Station;
  • k) Speichern der differentiellen Höhendaten als Daten­ einträge assoziativ mit den Identitäts- und TOA-Daten; und
  • l) Löschen aller gespeicherten assoziierten Gruppen von Identitäts- und differentiellen Höhendaten mit einer Höhen­ differenz größer als ein vorher bestimmter Wert oberhalb der Höhe der eigenen Station oder einem zweiten vorher­ bestimmten Wert unterhalb der Höhe der eigenen Station.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahrensschritt (b) die vorherbestimmte Zeitperiode durch einen in einem empfangenen SLS-Signal enthaltenen P2-Impuls initiiert wird, und wobei das Verfahren die weiteren Ver­ fahrensschritte enthält:
  • - Korrelieren solcher TOA-Werte von den Dateneinträgen des Verfahrensschrittes (d), welche im wesentlichen eine vorher­ bestimmte Anzahl von Malen dupliziert wurden, und
  • - Separates Speichern jedes dieser korrelierten TOA-Werte für eine Speicherperiode, die wenigstens so lang wie die längste SSR-Strahlrotationsperiode ist.
5. Verfahren zum Detektieren der Nähe einer mit einem Trans­ ponder ausgerüsteten anderen Station an einer eigenen Station, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
  • a) Empfangen von Identitäts- und Höhen-Abfragesignalen, welche aus unterschiedlich beabstandeten P1-P3-Impulspaaren zusammengesetzt sind, welche von jedem SSR innerhalb des Arbeitsbereiches der eigenen Station übertragen wurden, wenn die eigene Station sich innerhalb des Hauptstrahls oder der Hauptstrahl-Seitenkeulen eines SSR befindet;
  • b) Empfangen von Nur-P2-Impulsen oder von P1-P2-Impuls­ paaren, welche von dem dem Hauptstrahl jedes SSR zuge­ ordneten Seitenkeulen-Unterdrückungskontrollsignalmuster (SLS) übertragen werden, wenn sich die eigene Station inner­ halb des Arbeitsbereiches solcher SLS-P2-Impulse oder P1-P2- Impulspaare befindet;
  • c) Empfangen von Antwortnachrichten, die von mit einem Transponder ausgerüsteten anderen Stationen in Erwiderung auf Hauptstrahl-Abfragen an andere Stationen durch SSR-Stationen während einer vorherbestimmten Periode, übertragen werden, wobei die Periode dem Empfang von jedem P3-Abfrageimpuls oder dem P2-Impuls von jedem SLS-Signal nachfolgt; und
  • d) Bestimmen der Identität und Höhe jeder anderen Station und der differentiellen Ankunftszeitdaten (TOA) für jede identifizierte andere Station in bezug auf das SSR aus der zeitlichen Beziehung zwischen jedem empfangenen P2-Impuls und jeder empfangenen, durch ein zugeordnetes Abfragesignal ausgelösten Antwortnachricht, wenn P1-P3-Impulspaare im Verfahrensschritt (a) nicht empfangen wurden und Nur-P2-Im­ pulse oder P1-P2-Impulspaare im Verfahrensschritt (b) empfangen wurden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfahrens schritt (d) die folgenden Verfahrensschritte umfaßt:
  • d1) Assoziatives Speichern aufeinanderfolgender Antwortnach­ richten und TOA-Werte für jede einer vorherbestimmten Anzahl von Abfrageperioden;
  • d2) Auswählen solcher TOA-Werte von den im Verfahrensschritt
  • (d1) gespeichert TOA-Werten, welche sich um 13 µs unter­ scheiden;
  • d3) Subtrahieren von 19 µs bzw. 6 µs von den längeren bzw. kürzeren im Verfahrens schritt (d2) ausgewählten TOA-Werten, um einen gemeinsamen TOA-Wert festzulegen, welcher repräsen­ tativ dafür ist, welcher TOA-Wert vorgelegen hätte, wenn P3- Impulse anstelle von P2-Impulsen in dem Verfahrensschritt (d) zum Bestimmen der TOA-Werte verwendet worden wären; und wobei das Verfahren die weiteren Verfahrensschritte enthält:
  • e) Auswählen der größten differentiellen Ankunftszeit in bezug auf jede identifizierte andere Station; und
  • f) Erzeugen eines Gefahrensignals in Erwiderung auf jede solche ausgewählte differentielle TOA, die unterhalb eines vorherbestimmten Wertes liegt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch die weiteren Verfahrensschritte:
  • - Identifizieren jeder anderen Station durch ihre Antwort­ nachrichten;
  • - Bestimmen der differentiellen Höhe jeder identifizierten anderen Station in bezug auf die eigene Station;
  • - Assoziatives Speichern der differentiellen Höhendaten als Eingabedaten mit den Identitäts- und differentiellen Ankunftszeitdaten, und
  • - Löschen aller gespeicherten assoziierten Gruppen von Identitäts- und differentiellen Höhendaten mit einer Höhendifferenz größer als ein erster vorherbestimmter Wert oberhalb der Höhe der eigenen Station oder als ein zweiter vorherbestimmter Wert unterhalb der Höhe der eigenen Station.
8. Kollisionsverhütungssystem zum Detektieren der Nähe einer mit einem Transponder ausgerüsteten anderen Station an der eigenen Station, gekennzeichnet durch
  • a) eine Vorrichtung zum Empfang von Abfragenachrichten, die aus P1-P3-Impulspaaren bestehen, welche von jedem SSR inner­ halb des Arbeitsbereiches der eigenen Station übertragen wurden, wenn die eigene Station sich innerhalb des Haupt­ strahls eines SSR befindet und ebenso wenn die eigene Station innerhalb einer Seitenkeule des Hauptstrahls ist, und zum Empfang von Seitenkeulen-Unterdrückungsnachrichten (SLS), die aus P1-P2-Impulspaaren oder Nur-P2-Impulsen bestehen, und die dem Hauptstrahl eines jeden SSR zugeordnet ist, wenn die eigene Station sich innerhalb des Arbeitsbereichs der SLS-Über­ tragung befindet;
  • b) eine Vorrichtung zum Empfang von von jeder mit einem Trans­ ponder ausgerüsteten anderen Station übertragenen Antwort­ nachrichten in Erwiderung auf solche Hauptstrahl-Abfrage­ nachrichten während einer vorherbestimmten Periode, die dem Empfang eines jeden P3-Impulses eines Abfragesignals oder eines P2-Impulses eines SLS-Signales an der eigenen Station nachfolgt;
  • c) eine Vorrichtung zum Bestimmen der differentiellen Ankunftszeitdaten (TOA) für jede der Antwortnachrichten der anderen Stationen in bezug auf das SSR, aus der zeitlichen Beziehung zwischen jedem empfangenen P3-Impuls oder P2-Impuls und jeder empfangenen zugeordneten Antwortnachricht;
  • d) eine Vorrichtung zum Speichern einer jeden aufeinander­ folgenden, durch die Vorrichtung (b) empfangenen, Antwort­ nachricht als Eingabedaten in einem laufenden Zähler und der entsprechenden durch die Vorrichtung (c) bestimmten Ankunfts­ zeitdaten für eine vorherbestimmte Anzahl von Abfrage­ wiederholperioden;
  • e) eine Vorrichtung zum Anpassen solcher Nachrichten und der korrespondierenden TOA-Daten von den in der Vorrichtung (d) gespeicherten Eingabedaten, die im wesentlichen um eine vorherbestimmte Anzahl von Malen dupliziert wurden;
  • f) eine Vorrichtung zum Auswählen von folgenden Signalen in absteigender Folge der Priorität:
  • 1) mit P1-P3-Abfragesignalen assoziierten Antwort­ nachrichten;
  • 2) mit P1-P2-Seitenkeulen-Unterdrückungssignalen assoziierte Antwortnachrichten bei Nichtvorhandensein von mit P1-P3- Abfragesignalen assoziierten Antworten; und
  • 3) mit Nur-P2-Seitenkeulen-Unterdrückungssignalen assoziierte Antwortnachrichten bei Nichtvorhandensein von mit entweder P1-P3-Abfragesignalen oder P1-P2-Seitenkeulen- Unterdrückungssignalen assoziierten Antworten; wobei die Vorrichtung ferner zum Bestimmen eines differentiellen Ankunftszeit-(TOA-)Wertes für jede Antwort­ nachricht von den ausgewählten Antwortnachrichten vorgesehen ist;
  • g) eine Vorrichtung zum Vergleichen der Ankunftszeitdaten der gemäß den Verfahrensschritten (f) (2) oder (f) (3) ausgewählten Antwortnachrichten, um kurze und lange TOAs zu messen, die um 13 µs differieren, und zum Subtrahieren von 6 µs von den kurzen TOAs und 19 µs von den langen TOAs, um einen gemeinsamen TOA-Wert festzulegen;
  • h) eine Vorrichtung zum Decodieren der kurzen TOAs als Identitätscodes und der langen TOAs als Höhencodes; und
  • i) eine Vorrichtung zum Kombinieren der Ausgangssignale der Vorrichtung zum Vergleichen (g) und der Vorrichtung zum Decodieren (h), um bei Abwesenheit von mit P1-P3-Abfrage­ signalen assoziierten Antwortnachrichten Identitäts- und Höhendaten von anderen Stationen und Ankunftszeit-(TOA-) Daten für jede identifizierte andere Station zu erzeugen, die den TOA-Werten äquivalent sind, die sich ergeben hätten, wenn mit P1-P3-Abfragesignalen assoziierte Antwortnachrichten empfangen worden wären.
9. Kollisionsverhütungssystem nach Anspruch 8, weiterhin gekennzeichnet durch:
  • j) eine auf die gemäß Verfahrensschritt (f) (1) ausgewählte Antwortsignale ansprechbare Vorrichtung zum Identifizieren jeder anderen Station entsprechend ihren Antwortnachrichten;
  • k) eine Vorrichtung zum Bestimmen von differentiellen An­ kunftszeit-(TOA-)Werten für jede der identifizierten anderen Stationen in bezug auf jedes SSR aus den zeitlichen Beziehungen zwischen den P3-Impulsen jedes empfangenen Abfragesignals und jeder empfangenen dadurch ausgelösten Antwortnachricht;
  • l) eine Vorrichtung zum Speichern jeder aufeinanderfolgenden in der Vorrichtung (j) erhaltenen Identität und der assoziierten in der Vorrichtung (k) erhaltenen Ankunfts­ zeitwerte als Eingabedaten in einem laufenden Zähler für eine vorherbestimmte Anzahl von Abfrageperioden;
  • m) eine Vorrichtung zum Anpassen solcher Identitäten und Ankunftszeitdaten für die Vorrichtung (1) vorgesehenen Eingabedaten, die im wesentlichen um eine vorherbestimmte Anzahl von Malen dupliziert wurden;
  • n) eine Vorrichtung zum Speichern des Eingabewertes für jede solchermaßen angepaßte Identität und der korres­ pondierenden Ankunftszeitdaten für eine vorherbestimmte Speicherperiode;
  • o) eine Vorrichtung zum Auswählen der größten differentiel­ len Ankunftszeit bezogen auf jede identifizierte andere Station;
  • p) Erzeugen eines Alarmsignals in Erwiderung auf jede solchermaßen ausgewählte differentielle TOA unterhalb eines vorherbestimmten Wertes; und
  • q) eine Vorrichtung zum Zuführen der in der Vorrichtung (i) erzeugten Identitäts- und Höhendaten zu der Vorrichtung (o) zum Auswählen.
10. Kollisionsverhütungssystem nach Anspruch 9, gekenn­ zeichnet durch:
  • r) eine Vorrichtung zum Bestimmen der differentiellen Höhe jeder identifizierten anderen Station in bezug auf die eigene Station; und
  • s) eine Vorrichtung zum Zuführen der differentiellen Höhen­ daten zu der Vorrichtung (n) zum assoziativen Speichern mit den Identitäts- und differentiellen TOA-Daten.
11. Kollisionsverhütungssystem an einer eigenen Station, welches eine erste Empfangsvorrichtung zum Empfang von Identitäts- und Abfragenachrichten enthält, die aus ver­ schieden beabstandeten P1-P3-Impulspaaren zusammengesetzt sind, die durch den Hauptstrahl eines jeden SSR innerhalb des Arbeitsbereichs der eigenen Station übertragen werden, wenn sich die eigene Station innerhalb des Hauptstrahls oder der Hauptstrahl-Seitenkeulen eines SSR befindet, und ebenso zum Empfangen von Nur-P2-Impulsen oder P1-P2-Impulspaaren, die von dem Seitenkeulen-Unterdrückungskontrollstrahlungsmuster (SLS) übertragen werden, das dem Hauptstrahl jedes SSR assoziiert ist, wenn die eigene Station innerhalb des Arbeitsbereichs der SLS-Signale ist, eine zweite Empfangs­ einrichtung zum Empfang von von jeder mit einem Transponder ausgerüsteten anderen Station übertragenen Antwortnachrichten in Erwiderung auf Abfragesignale während einer vorher­ bestimmten Periode, die dem Empfang von Abfragesignalen durch die erste Empfangseinrichtung folgt und ausgelöst wird durch die P3-Impulse jedes empfangenen Abfragesignals, und eine Vorrichtung zum Erzeugen eines differentiellen Ankunfts­ zeitwertes für jede der anderen Stationen in bezug auf jedes SSR von den empfangenen Abfragesignalen und den von einer anderen Station empfangenen Antwortnachrichten, eine Ein­ richtung zum Bestimmen von differentiellen Ankunftszeit­ werten für jede der anderen Stationen für den Fall, daß P1-P3-Impulspaare nicht empfangen werden, aber P2-Impulse von der ersten Empfangseinrichtung empfangen werden, wobei die Einrichtung zum Bestimmen aufweist:
eine Vorrichtung zum Initiieren der vorherbestimmten Periode durch jeden empfangenen P2-Impuls, und
eine Vorrichtung zum Bestimmen der Identität und Höhe jeder anderen Station und der differentiellen Ankunftszeitdaten für jede der identifizierten anderen Stationen in bezug auf das SSR aus der zeitlichen Beziehung zwischen jedem empfangenen P2-Impuls und jeder durch ein assoziiertes Abfragesignal aus­ gelösten empfangenen Antwortnachricht.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Bestimmen aufweist:
eine Vorrichtung zum Speichern der Ankunftszeit von auf­ einanderfolgenden Identitäts- und Höhenantwortnachrichten, die repräsentativ für eine vorherbestimmte Anzahl von Abfragewiederholperioden sind, relativ zu jedem empfangenen P2-Impuls als Eingabedaten in jeweiligen laufenden Zählern,
eine Vorrichtung zum Auswählen solcher TOA-Werte, die um 13 µs differieren, von den gespeicherten Ankunftszeitwerten und zum Erzeugen von kurzen und langen TOAs,
eine Vorrichtung zum Subtrahieren von 19 µs von den langen TOAs und 6 µs von den kurzen TOAs, um einen gemeinsamen TOA- Wert festzulegen, der repräsentativ ist für den TOA-Wert, der vorgelegen hätte, wenn P1-P3-Impulspaare empfangen worden wären; und
eine Vorrichtung zum Decodieren der langen TOAs, um Höhencodes zu erhalten, und zum Decodieren der kurzen TOAs, um Identitäts­ codes zu erhalten.
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