DE672303C

DE672303C - Method for measuring the mutual distance between two aircraft

Info

Publication number: DE672303C
Application number: DES116197D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Otto Heymann; Dipl-Ing Hans Schuchmann
Original assignee: Siemens APP und Maschinen GmbH
Current assignee: Siemens APP und Maschinen GmbH
Priority date: 1934-11-21
Filing date: 1934-11-21
Publication date: 1939-03-01

Description

Verfahren zur Messung des gegenseitigen Abstandes zweier Luftfahrzeuge Verfahren der im Titel genannten Art sind in größerer Zahl bekannt. So ist z. B. bekanntgeworden, den Abstand zu bestimmen aus der Laufzeitdifferenz zweier von dem einen Fahrzeug zum anderen gesendeter Impulse verschiedener Fortpflanzungsgeschwindigkeit. Bei der üblichen Durchführung dieses Vorschlages werden für den einen Impuls elektromagnetische Wellen und für den anderen akustische Wellen benutzt. In diesem -?all kann die Fortpflanzungsgeschwindigkeit des elektromagnetischen Impulses als unendlich groß gegenüber der des akustischen Impulses angesehen werden, so daß bei gleichzeitiger Aussendung der beiden Impulse ihre-Laufzeitdifferenz multipliziert mit der Fortpflanzungsgeschwindigkeit des Schalls unmittelbar den gesuchten Abstand angibt.Method for measuring the mutual distance between two aircraft Processes of the type mentioned in the title are known in large numbers. So is z. B. became known to determine the distance from the transit time difference between two of the one vehicle to another sent pulses of different propagation speed. In the usual implementation of this proposal, electromagnetic pulses are used for one of the pulses Waves and acoustic waves for the other. In this -? All can speed of reproduction of the electromagnetic impulse as infinitely great compared to that of the acoustic Pulse are viewed, so that with simultaneous emission of the two pulses their transit time difference multiplied by the speed of propagation of the sound immediately indicates the distance sought.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, das gestattet, den Abstand zweier Luftfahrzeuge mit Hilfe eines einzigen Impulses zu bestimmen. Das bedeutet eine nicht unwesentliche Vereinfachung gegenüber dem bekannten Verfahren, bei dein nach obigem zwei Erzeuger verschiedenartiger Wellen erforderlich sind.The invention relates to a method that allows the distance two aircraft with the help of a single pulse. That means a not insignificant simplification compared to the known procedure, with your according to the above two generators of different types of waves are required.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß auf dem einen Fahrzeug die Zeitspanne zwischen den Zeitpunkten des Empfanges des auf direktem Wege aufgenommenen Anteils und des vom Boden reflektierten Anteils eines elektromagnetischen Meßimpulses gemessen und aus der Größe dieser Zeitspanne und der (angenommenen oder gemessenen) Höhe über dem Boden der gesuchte Abstand abgeleitet wird.The inventive method consists in that on the one vehicle the time span between the times of receipt of the recorded directly Portion and the portion reflected from the ground of an electromagnetic measuring pulse measured and from the size of this period of time and the (assumed or measured) Height above the ground the distance sought is derived.

Zur näheren Erläuterung diene die Zeichnung.The drawing provides a more detailed explanation.

In dieser sind in Fig. r bei A und B zwei Luftfahrzeuge dargestellt; sie befinden sich in der gleichen Höhe lt über dem Boden. Ihre gegenseitige Entfernung sei s. Wird von dem einen Fahrzeug A ein Meßimpuls, und zwar ein elektromagnetischer Impuls ausgesendet, so gelangt ein Teil der ausgesendeten Wellen auf dem direkten Wege s zum Fahrzeug B. Ein weiterer Teil des Impulses trifft auf den Boden und wird von dort zum Punkt B reflektiert. Dieser Teil des Meßimpulses kommt scheinbar vom Punkt A', dem Spiegelpunkt des Punktes A bezüglich der Erdoberfläche.In this two aircraft are shown in Fig. R at A and B; they are at the same height as above the ground. Their mutual distance is s. If a measuring pulse, namely an electromagnetic pulse, is emitted from one vehicle A, part of the emitted waves reaches vehicle B by direct route s reflected there to point B. This part of the measuring pulse apparently comes from point A ', the mirror point of point A with respect to the earth's surface.

Soweit also das Fahrzeug B in Betracht kommt, werden dort nacheinander zwei zu dem ausgesendeten Impuls gehörende Anteile aufgenommen. Die Zeitdifferenz zwischen ihrem Empfang wird gemessen. Bei annähernd gleicher Höhe der beiden Fahrzeuge gilt: s = c t1; (I) Y i9 hierin ist c die Fortpflanzungsgeschwin keit des Meßimpulses und tl die Laufdaü'`? des auf direktem Wege s aufgenommenen An--, teiles des Meßimpulses. Es gilt weiterhin unter Verwendung der aus der Zeichnung ersichtlichen Zeichen: 2,1 = c # t2; (II) hierin ist t2 die Laufzeit des an der Erde reflektierten Anteiles des Meßimpulses.So as far as the vehicle B comes into consideration, two components belonging to the transmitted pulse are recorded there one after the other. The time difference between their reception is measured. If the two vehicles are approximately the same height, the following applies: s = c t1; (I) Y i9 where c is the speed of propagation speed of the measuring pulse and tl the running time? of the directly recorded proportion of the measuring pulse. The following still applies using the symbols shown in the drawing: 2,1 = c # t2; (II) here t2 is the transit time of the portion of the measuring pulse reflected on the earth.

Aus den beiden Gleichungen (I) und (II) ergibt sich 21-S=C(t@-tl)=c.t; (III) Hierin ist t .--_ (t2 - t1) gleich der Zeitdifferenz zwischen der Aufnahme der beiden Anteile des Meßiinpulses am Punkt B.The two equations (I) and (II) result in 21-S = C (t @ -tl) = ct; (III) Here t . - _ (t2 - t1) is equal to the time difference between the recording of the two components of the measurement pulse at point B.

Aus Gleichung (III) ergibt sich 412 = (s + c # t)2. (IV) Aus der Zeichnung entnimmt man folgende Beziehung 41==41=+s2. (V) Aus den beiden Gleichungen (IV) und (V) erhält inan (s + c # t)2 - s? + 41i2, Da voraussetzungsgemäß die Höhe 1i bekannt ist und außerdem auch die Förtpflanzungsgeschwindigkeit c des verwendeten Meßiinpulses bekannt ist, so läßt sich mit Hilfe der vorgenannten Gleichung ohne weiteres die Entfernung s bestimmen.Equation (III) gives 412 = (s + c # t) 2. (IV) The following relation 41 == 41 = + s2 can be seen from the drawing. (V) From the two equations (IV) and (V) inan (s + c # t) 2 - s? + 41i2, Since the height 1i is known according to the prerequisite and the conveying speed c of the measuring pulse used is also known, the distance s can easily be determined with the aid of the aforementioned equation.

Es war im vorstehenden angenommen, daß die beiden Flugzeuge A und B die gleiche Höhe h über Grund besitzen. Das ist indes für die Ausführung des Verfahrens nicht erforderlich. Dieses ist vielmehr auch dann verwendbar, wenn die beiden Fahrzeuge A und B verschiedene Höhe über Grund aufweisen. Für diesen durch Fig. 2 veranschaulichten Fall gelten unter Verwendung der gleichen Zeichen für die gleichen Größen wie oben und unter Verwendung des Zeichens lt, für die Höhe des Flugzeuges A und des Zeichens lt;,> für die Höhe des Flugzeuges B folgende Beziehungen: s=c.tl . (11+l2) =c-t2 11+l2 =s+c(t2-tl)=s+c#t, oder anders geschrieben: (ll+l2)2=s2+zsct+c2t2. (VII) Andererseits ist aber auch nach dem allgemeinen Satz von Pythagoras: (1l + 12) 2 = 4 hl-' + s2 - 4 hl (ltl - h2) (h +12)2= s2 +41t1'1-2. (VIII) -Durch Vergleich mit Gleichung (VII) folgt hieraus die sämtliche Fälle erfassende Gleichung Diese geht für lt, = lt= = h- über in die obige Gleichung (VI).It was assumed above that the two aircraft A and B have the same height h above ground. However, this is not necessary for the execution of the procedure. Rather, this can also be used when the two vehicles A and B have different heights above ground. For this case illustrated by FIG. 2, using the same symbols for the same sizes as above and using the symbol lt, for the height of aircraft A and the symbol lt;,> for the altitude of aircraft B, the following relationships apply: s = c.tl. (11 + l2) = c-t2 11 + l2 = s + c (t2-tl) = s + c # t, or in other words: (ll + l2) 2 = s2 + zsct + c2t2. (VII) On the other hand, according to the general Pythagorean theorem: (1l + 12) 2 = 4 hl- ' + s2 - 4 hl (ltl - h2) (h +12) 2 = s2 + 41t1'1-2. (VIII) -A comparison with equation (VII) results in the equation covering all cases For lt, = lt = = h- , this changes into the above equation (VI).

Die Ermittlung der Höhe kann mit irgendeiner geeigneten Meßvorrichtung erfolgen. Besitzt das Fahrzeug A nicht stets die gleiche Höhe wie das Fahrzeug B oder ist mit' einer konstanten, auf dem Fahrzeug B beka.nnten Höhendifferenz zwischen den beiden Fahrzeugen nicht zu rechnen, so kann die vom Fahrzeug A gemessene Höhe von diesem in irgendeiner geeigneten Weise von Zeit zu Zeit .oder laufend dem Fahrzeug B übermittelt -worden, z. B. radiotele= graphisch.The determination of the height can be done with any suitable measuring device take place. Vehicle A does not always have the same height as vehicle B. or is with 'a constant, on the vehicle B known height difference between If the two vehicles are not to be expected, the height measured by vehicle A can be from this in any suitable manner from time to time. or continuously from the vehicle B has been transmitted, e.g. B. radiotele = graphic.

Zur Ermittlung der Laufzeitdifferenz t können an sich bekannte Kurzzeitmesser verwendet werden. Sofern zur Bestimmung der Höhe eine Meßeinrichtung benutzt wird, die ohnehin einen Kurzzeitmesser enthält, empfiehlt es sich, diesen Kurzzeitmesser für die Zwecke des erfindungsgemäßen Verfahrens mitzubenutzen. Voraussetzung ist dabei nur, daß auch bei der Höhenmessung von elektromagnetischen Wellen Gebrauch gemacht wird. Für die Laufzeitdifferenzinessung wird in diesem Falle zweckmäßig ein Braunsches Rohr benutzt.Short-term meters known per se can be used to determine the transit time difference t be used. If a measuring device is used to determine the height, which already contains a timer, it is advisable to use this timer to be used for the purposes of the method according to the invention. Requirement is only that electromagnetic waves are also used for height measurement is made. In this case, it is useful for the transit time difference measurement a brown pipe was used.

Da, wie sich rechnerisch zeigen läßt, die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der Größe der zu messenden Entferpung wächst, wird es sich insbesondere zur Bestimmung größerer Entfernungen empfehlen.Since, as can be shown mathematically, the accuracy of the invention Method with the size of the distance to be measured grows, it becomes in particular recommend for determining greater distances.

Das neue Verfahren kommt insbesondere dann in Betracht, wenn sich die Notwendigkeit ergibt, den gegenseitigen Abstand zweier Fahrzeuge laufend zu überwachen. Diese Aufgabe liegt dann vor, wenn beispielsweise eine Mehrheit von Fahrzeugen eine gewünschte Gruppierung während der Fahrt beibehalten soll. Es kann weiterhin der Fall gegeben sein, daß mehrere derartige Fahrzeuggruppen wiederum untereinander eine bestimmte Gruppierung während der Fahrt beibehalten sollen. Es kann dann das erfindungsgemäße Verfahren z. B. verwendet werden, um den gegenseitigen Abstand zwischen den Leitfahrzeugen der beiden Gruppen laufend zu überwachen. Wie sich aus obigem ergibt, setzt das erfindungsgemäße Verfahren die Kenntnis der Flughöhe voraus. Dies bedeutet indes keine Erschwerung der Anwendung des Verfahrens, weil ohnehin in der Regel eine Höhenmessung erforderlich ist und weil die, für die Höhenmessung vorgesehenen Vorrichtungen, wie z. B. die Meßimpulssende- und -empfangseinrichtungen, und weiterhin auch die diesen zugeordneten Kurzzeitmesser für das erfindungsgemäße Verfahren mitbenutzt werden können.The new method is particularly suitable when the need arises to keep the mutual distance between two vehicles constantly increasing monitor. This task occurs when, for example, a majority of Vehicles should maintain a desired grouping while driving. It can continue to be the case that several such vehicle groups turn should maintain a certain grouping among each other while driving. It can then the inventive method z. B. used to mutual To continuously monitor the distance between the lead vehicles of the two groups. As As a result of the above, the method according to the invention assumes knowledge of the flight altitude in advance. However, this does not mean any difficulty in using the method, because anyway a height measurement is usually necessary and because that, for the height measurement provided devices, such as. B. the measuring pulse transmitting and receiving devices, and also the timers assigned to them for the inventive Procedures can also be used.

Claims

PATENT CLAIMS: r. Procedure for measuring the mutual distance two aircraft, characterized in that on one vehicle the time span between the times of receipt of the directly recorded portion and the portion of an electromagnetic measurement pulse reflected from the ground is measured and from the size of this time span and the (assumed or measured) altitude the required distance is derived from the ground.

2. The method according to claim z, characterized in that it is based on the evaluation of the formula where hl and h .. the flight altitudes, t the difference in transit time between the portion of the measuring pulse coming on the direct path and the portion of the measuring pulse reflected from the ground, and c the propagation speed of the measuring pulse.

3. Procedure according to Claim t or 2, characterized in that the devices used for height measurement be used for the purposes of the method according to claim r or 2.