DE553973C - Verfahren zur Peilung von Fahrzeugen - Google Patents

Verfahren zur Peilung von Fahrzeugen

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DE553973C
DE553973C DE1930553973D DE553973DD DE553973C DE 553973 C DE553973 C DE 553973C DE 1930553973 D DE1930553973 D DE 1930553973D DE 553973D D DE553973D D DE 553973DD DE 553973 C DE553973 C DE 553973C
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/72Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using ultrasonic, sonic or infrasonic waves

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Measurement Of Unknown Time Intervals (AREA)

Description

  • Verfahren zur Peilung von Fahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Peilung von Fahrzeugen, insbesondere Luftfahrzeugen, durch Eigenpeilung mittels Schallmessung bzw. Schallbeobachtung.
  • Es sind bereits Verfahren bekannt, bei denen gleichzeitig von drei getrennten ortfesten Stellen Zeichen durch Wellen von einander verschiedener Schwingungszahl abgegeben und auf dem Fahrzeug empfangen werden. Bei diesen Verfahren war es bisher nötig, die Zeitdauer zwischen dem: Eintreffen mehrerer Zeichen am peilenden Fahrzeug genau zu messen und durch mehr oder minder umständliche Rechnungen aus diesen Zeittnessungen den Standort zu errechnen. Sowohl infolge der verhältnismäßig großen Apparatur zur genauen Zeitbestimmung wie infolge der langen Dauer, die die Rechnung erfordert, sind die bisher bekannten Verfahren nicht für alle Zwecke, insbesondere nicht für Luftfahrzeuge anwendbar.
  • Das Verfahren der Erfindung bezweckt, in möglichst einfacher Weise und mit einfachsten Mitteln zum wenigsten die ungefähre Richtung nach dem Mittelpunkt der durch die Schallsender umgrenzten Fläche anpeilen zu können, ohne daß irgendwelche Rechnungen erforderlich werden. Es bezweckt ferner unter Verwendung nur einer Dreizeigerstoppuhr bekannter Bauart als zusätzliches Instrument feststellen zu können, ob sich das Fahrzeug außerhalb oder innerhalb bzw. bei Luftfahrzeugen oberhalb der von den Sendestellen umgrenzten Fläche befindet.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß aus der Ankunftreihenfolge dreier von den .Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks gesendeten Zeichen am Fahrzeug derjenige Kreisausschnitt von nicht mehr als 6o° des Umkreises der drei Sendestellen, in dem sich der Empfänger befindet, ermittelt wird. Die dazu erforderliche Vorrichtung am Sendeort, und auch dies ist Gegenstand der Erfindung, wird aus drei an den Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks angeordneten Sendestellen gebildet. Das Zifferblatt der an sich bekannten D'reizeigerstoppuhr erhält zur Verwendung auf dem zu messenden Fahrzeug Maximalmarken für Zeitunterschiede und zweckmäßig für die Verwendung auf Luftfahrzeugen solche Marken, die angeben, welche Laufzeitunterschiede der einzelnen Schallstrecken nicht überschritten werden dürfen, um die Gewähr zu haben, daß das messende Luftfahrzeug sich oberhalb einer bestimmten umgrenzten Erdfläche befindet.
  • Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung nachstehend beispielsweise erläutert, und zwar ist Abb. i Schema der Anordnung der Sendestellen, Abb.2 das Zifferblatt einer Dreizeigerstoppuhr mit der Markeneinteilung nach der Erfindung, Abb. 3 dasselbe, bei dem jedoch die Stoppuhr eine Auslösestelle und drei Anhaltestellen hat.
  • In Abb. i ist die Begrenzungslinie eines Flugplatzes L eingezeichnet. Innerhalb dieser Linie liegen die Punkte H, T, M, «-elche ein gleichseitiges Dreieck bilden und auf denen Pöller aufgestellt sind. Diese Pöller können von einer Zentralstelle aus durch elektrische Zündung gleichzeitig abgefeuert werden. Jeder Pöller hat eine von den anderen deutlich unterscheidbare Klangfarbe, und zwar derart, daß der bei H aufgestellte ein schrilles Geräusch, der bei !11 aufgestellte ein mittleres und der bei T befindliche ein tiefes dumpfes Geräusch hervorruft. Es sei nun angenommen, daß ein Flugzeug mit Funkseide- und Empfangseinrichtung bei dichtem Bodennebel durch Funkpeilung und sonstige Navigationsmittel in die Nähe des Flug platzes L gelangt ist, aber mangels Sicht die genaue Lage des Flugplatzes nicht feststellen kann. Es fordert nun beim Flugplatz die Abgäbe der Orientierungsschüsse mittels Funkspruchs an. Vom Flugplatz aus wird gleichzeitig mit dem Abschuß ein Radiosignal gegeben, worauf der Flugzeugführer für einige Sekunden den Motor abzustellen hat, damit die Detonationen gehört werden können. In dem in Abb. i dargestellten Falle wird das Flugzeug im Punkte F die Aufeinanderfolge der Schüsse in der Reihenfolge »Tief, Hoch, Mittel« (T, H, M) hören, wobei T und H knapp aufeinanderfolgen, während M in einem größeren Intervall folgt. Aus Abb. i ist ohne weiteres ersichtlich, daß damit schon die beiläufige Lage des Flugzeuges relativ zum Landungsplatz bestimmt ist. Wenn noch der Zeitabstand zwischen Funkaviso mit Hilfe einer Stoppuhr oder in der in Abb.2 dargestellten tiefer stehend beschriebenen Vorrichtung -gemessen wird, ist auch eine Distanzmessung möglich. Das Flugzeug befindet sich in der ;Nähe der Symmetrieebene SI und ist daher gegen die Symmetrieebene einzusteuern. Die nächsten Detonationen hört der Beobachter im Punkt y der Flugbahn, und zwar jetzt in der Reihenfolge H, T, M. H und T folgen ganz knapp aufeinander; er weiß daher, daß er dme Symmetrieebene etwas überflogen hat. Auf die geschilderte Weise ist es möglich, genau in ,die Symmetrieebene einzusteuern; das Kriterium dafür, daß das Flugzeug sich in der Symmetrieebene bewegt, ist :die Beobachtung, daß die .Schüsse H und T gleichzeitig gehört werden bzw. anstatt drei nur zwei Detonationen wahrnehmbar sind.
  • Der mögliche Genauigkeitsgrad geht daraus hervor, ' daß Zeitintervalle von o,i Se-Icunde vom Ohre noch leicht unterschieden werden, was, in Schallwegen ausgedrückt, etwa 33m entspricht. Wenn das Flugzeug, das nunmehr längs der Symmetrieebene dem Landungsplatz zufliegt, die Grenze :des Flugfeldes überflogen hat, werden die Schallintervalle immer kleiner und werden über Punkt Z der Projektion der Schnittlinien der Symmetrieebenen gleich Null.
  • Es sei angenommen, das Flugzeug befinde sich in iooo m Höhe über dem Gelände und geht nun in Spiralen im Gleitflug nieder, was noch immer einige Minuten dauert. Während dieser Zeit werden weitere Orientierungsschüsse abgegeben, und es ist nunmehr Sache,des Beobachters, durch Messung der Zeitintervalle festzustellen, ob er nicht über den vorbereiteten Landungsplatz hinausfliegt. Für diesen Zweck dient eine in Abb. 2 in einem Ausführungsbeispiel dargestellte Vorrichtung.
  • Dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Annahme zugrunde gelegt, daß sich die Punkte H, T, M innerhalb des Flugplatzes befinden. - Als Kriterium; ob das Flugzeug sich im Raume über dem Flugplatz befindet, gilt die Feststellung, daß eine gewisse Zeitdifferenz nicht überschritten wird. Allgemein gilt, daß diese Zeitdifferenz kleiner sein muß als die kleinste Zeitdifferenz, welche außerhalb des Flugplatzes möglich ist. Diese zulässige Zeitdifferenz zwischen zwei Abschüssen soll in der Folge als kritische Zeitdifferenz bezeichnet werden. Wenn die Entfernungen der Punkte H, T, M gegeben sind, so ist die kritische Zeitdifferenz als Funktion der Seitenlänge und der Bodendistanz gegeben. Für die Bodendistanz Null ist die kritische Zeitdifferenz wobei K die kritische Zeitdifferenz in Sekunden und A die Seitenlänge des gleichseitigen Dreiecks H, T, M in Metern bedeutet.
  • Zur Durchführung der oben beschriebenen Messungen dient die in Abb.2 dargestellte Vorrichtung. Diese besteht im wesentlichen aus einer Stoppuhr mit drei Zeigern a, b, c, welche in der Nullage übereinanderliegen. Durch einen Druck auf den Taster d werden alle Zeiger gleichzeitig in Bewegung gesetzt, durch einen zweiten Druck wird Zeiger a stillgesetzt, eine dritte Schaltung arretiert Zeiger b, eine vierte Zeiger c. Durch einen fünften Druck werden alle drei Zeiger a., b, c in die Nullage zurückgebracht. Die Vorrichtung besitzt ein Zifferblatt, welches außer der normalen Sekundenteilung eine weitere Teilung der Schallwege in Meter trägt. Außerdein sind am Zifferblatt Striche e,-e,, angebracht, welche die maimal zulässige Zeitdifferenz zwischen zwei Detonationen angeben, bei welcher sich das Flugzeug noch im Raume über dem Landungsplatz befindet. Da diese maximalen Zeitdifferenzen für verschiedene Höhenlagen verschieden sind, für jede Höhe jedoch eine genau bestimmbare Größe haben, sind die Striche ei e, z. B. mit Höhenbezifferung von Zoo zu Zoo in versehen. Die in Abb. 2 dargestellte Vorrichtung wird nun zur Navigation in folgender Weise benutzt r. Solange das Flugzeug sich außerhalb des Bereiches des Landungsplatzes befindet, dient die Vorrichtung als Distanzmeßgerät, in dem die Zeitdifferenzen zwischen Funkaviso und Gehörsempfindung abgestoppt werden.
  • 2. Für die Navigation des Flugzeuges über dem Landungsgelände wird die Vorrichtung derart benutzt, daß nur die Zeitdifferenzen H, M, T gestoppt werden, nicht aber das Funkaviso. Das Kriterium, daß sieh das Flugzeug über dein Landungsplatz befindet, ist dadurch gegeben, daß der Zeiger b sich vor demjenigen der Striche e,-e" befindet, welcher der augenblicklichen Höhenlage entspricht. Der Zeiger c wird bei dieser Messung nicht abgestoppt, sondern läuft weiter. Es ist auf die beschriebene Weise möglich, durch einen Blick auf Höhenmesser und Stoppuhr augenblicklich festzustellen, ob die Flugbahn richtig über dem Landungsplatz liegt.
  • Der Schallempfang kann jedoch auch vom Motorgeriinsch unabhängig gemacht werden. Dies wird erreicht, wenn man Schallfrequenzen verwendet, welche außerhalb des Bereiches jener Schallfrequenzen liegen, die für das menschliche Ohr hörbar sind. Man verwendet also elastische Schwingungen, nämlich die sogenannten ultrasonoren Schwingungen.
  • Diese ultrasonoren Schwingungen können z. B. nach Langevin-Chilowskv mit Hilfe des piezoelektrischen Effekts erzeugt werden. Es wird hierbei an die Belege eines Kondensators eine Wechselspannung z. B. von sehr hoher Periodenzahl angelegt. Das Dielektrikum dieses Kondensators wird von einer Quarzplatte gebildet, welche sich infolge ihrer piezoelektrischen Eigenschaften unter dem Einfluß des Wechselfeldes ausdehnt und zusammenzieht. Dies geschieht im Rhythmus der angelegten Wechselspannung. Die Quarzplatte gerät in elastische ultrasonore Schwingungen, welche sich den Kondensatorbelegen und der umgehenden Luft mitteilen. Um die Intensität dieser Schwingungen ausreichend zu steigern, bringt L a n g e v i n die ganze Anordnung in- mechanische und elastische Resonanz. Durch elektrische Kontaktapparate können solche kurze ultrasonore - Signale in regelmäßigen Zeitintervallen automatisch ausgesendet werden. Da der piezoelektrische Effekt beim Quarz umkehrbar ist, -kann man diese Anordnung auch als Empfänger benutzen und ankommende elastische Schwingungen in elektrische Energie umsetzen. Diese elektrische Energie kann mit den aus der Radiotechnik bekannten Mitteln verstärkt und zur Auslösung von optischen oder akustischen Signalen benutzt werden. Sie kann u. a. zum Ingangsetzen und Stillsetzen einer Stoppuhr verwendet werden, «-elche im folgenden an einem Ausführungsbeispiel erläutert wird.
  • In Abb.3 ist eine Stoppuhr-mit drei Zeigern a, b, c dargestellt, welche dasselbe Zifferblatt trägt wie gemäß Abb. 2. In diesem Falle sind jedoch eine Auslösestelle d und drei Anhaltestellen a,, b,, c, vorgesehen. Durch Betätigung der Auslösestelle d werden sämtliche Zeiger a, b, c in Bewegung gesetzt. Zur Auslösung derselben wird eine geeignete Apparatur verwendet, welche durch das gleichzeitig mit den ultrasonoren Schwingungen abgegebene Funkaviso in Tätigkeit gesetzt wird.
  • Die Anhaltestellen a,, b,, c, werden in der Reihenfolge des Eintreffens der ultrasonoren Schwingungen betätigt. Da die Stoppuhr eine Einteilung in Schallwegen und die Höhenzeichen ei ei; besitzt, können alle dort angeführten Schlüsse auf die relative Lage des Flugzeuges zu den Schallerregerpunkten gezogen werden. Der Unterschied besteht darin, daß gemäß dieser Ausführungsform die Betätigung selbsttätig und dementsprechend genauer ist, da sie unabhängig von der subjektiven Reaktionsgeschwindigkeit des Führers ist.

Claims (3)

  1. PATENTANSPRÜCHE: r. Verfahren zur Peilung von Fahrzeugen, insbesondere Luftfahrzeugen, bei dem gleichzeitig von drei getrennten ortsfesten Stellen Zeichen durch Wellen von einander verschiedener Schwingungszahl abgegeben und auf dem Fahrzeug empfangen werden, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Ankunftreihenfolge dreier von den Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks gesendeten Zeichen am Fahrzeug derjenige Kreisausschnitt von nicht mehr als 6o° (des Umkreises derdrei Sendestellen, in dem sich der Empfänger befindet, ermittelt wird.
  2. 2. Sende- und Empfangsvorrichtung zur Peilung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendestellen die Spitzen eines gleichseitigen Dreiecks bilden.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch :2 mit einer Stoppuhr für Messungen von Schalllaufzeiten mit einer Skalenteilung in Schallweg und mit mehreren Stoppzeigern für je eine Schallstrecke, dadurch gekennzeichnet, daß das Zifferblatt Marken enthält, welche angeben, welche Laufzeitunterschiede der einzelnen Schallstrecken nicht überschritten werden dürfen, um die Gewähr zu haben, daß das messende Luftfahrzeug sich oberhalb einer be-_ stimmt umgrenzten Erdfläche befindet.
DE1930553973D 1929-11-24 1930-11-15 Verfahren zur Peilung von Fahrzeugen Expired DE553973C (de)

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