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Einrichtung zur Peilung und geographischen Ortsbestimmung von Fahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Peilung und geographischen Ortsbestimmung
von Fahrzeugen, wie sie insbesondere für Luft- und Wasserfahrzeuge mit Vorteil verwendet
wird.
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Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art wird gewöhnlich so vorgegangen,
daß mit einer richtungsempfindlichen Antenne die Richtung bestimmt wird, aus der
ein bestimmter Sender empfangen wird. Ordnet man zwei Sender an, so erhält man einen
Schnittpunkt der Peilstrahlen, der den Ort angibt, an dem sich der Empfänger befindet.
Diese Einrichtungen haben aber den Nachteil, daß durch Metallmassen in der Nähe
des Empfängers die Peilrichtung verfälscht wird. Weiter ist es zur einwandfreien
Ortsbestimmung notwendig, daß sich die beiden Sender in einem verhältnismäßig großen
Abstand voneinander befinden.
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Es ist auch bekannt, zwei ortsfeste Sender zu verwenden, die je einen
gerichteten rotierenden Strahl von gleicher Wellenlänge aussenden. Beide Sender,
die abwechselnd je eine halbe Umdrehung senden, arbeiten zusammeln mit einem dritten
ungerichteten Sender auf eine auf dem Fahrzeug befindliche Empfangsapparatur, mit
deren Hilfe die jeweiligen Peilrichtungen auf einer I Karte sichtbar gemacht werden,
so daß der augenblickliche Standort des Fahrzeuges aus dem Schnittpunkt derselben
zu ermitteln ist. Abgesehen davon, daß die Empfangsapparatur ein kompliziertes und
daher empfindliches Gerät darstellt, ist von besonderem Nachteil ihr großes Gewicht,
was insbesondere einer Verwendung in einem Luftfahrzeug hindernd im Wege steht.
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Die Einrichtung nach der Erfindung bezwecct nun, diese Nachteile
der bekannten Einrichtungen zu vermeiden, und erreicht dies dadurch, daß zwar ebenfalls
zwei ortsfest und in einem geringen Abstand voneinander angeordnete Sender verwendet
werden, die je
einen scharf gerichteten rotierenden Strahl aussenden,
daß aber die beiden synchron mit konstanter und bekannter Geschwindigkeit rotierenden
Strahlen ständig parallel zueinander verlaufen und mit Hilfe eines auf dem Fahrzeug
befindlichen ungerichteten Empfängers die Zeitpunkte der Durchgänge der beiden Strahlen
ermittelt werden. Aus der Größe der vom Empfänge rermittelten Zeitspanne zwischen
den Durchgängen der beiden Strahlen wird dann die Richtung des Fahrzeuges zu der
ortsfesten Sendestation abgeleitet.
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Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der an Hand der Zeichnung
vorgenommenen Beschreibung.
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In Fig. I sind I und 2 zwei Sender, die in einem Abstand 2a voneinander
aufgestellt sind. 3 und 4 sind von den Sendern ausgehende Richtstrahlen, die sich
synchron mit konstanter und bekannter Geschwindigkeit drehen und dauernd parallel
sind. In P befindet sich ein Fahrzeug mit dem Empfänger, dessen mittlerer Abstand
von der Sendeeinrichtung r ist. Mit s ist der Abstand der beiden Richtstrahlen voneinander
und mit a der Winkel, den sie mit der Verbindungslinie 1-2 einschließen. bezeichnet.
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Die Einrichtung wirkt in folgender Weise: Angenommen, die Drehung
der Richtstrahlen ist nach rechts gerichtet, so wird der Empfänger des in P befindlichen
Fahrzeuges zuerst den Strahl 4 und dann den Strahl 3 empfangen. Hierbei wird die
Zeitspanne zwischen den Durchgängen der beiden Richtstrahlen gemessen. Ist der Abstand
r groß gegen 2a, so gilt für die Zeitspanne #: T s # = # , 2# γ wenn T die
Umlaufsdauer der Strahlen ist.
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Setzt man den gemessenen Wert für # ein, so T erhält man wegen der
Konstanz von die Kurvenschar ~~ const . (I) r Es ist aber nach Fig. I auch s = 2
a sm a. (II) Wenn man Gleichung II in I einsetzt, folgt sin a const r = 2a oder
sin a = const.
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γ Das ist aber einer Schar von Kreisen, die die Verbindungslinie
zwischen den Sendern I und 2 in der Mitte berühren und deren Mittelpunkte auf der
Mittelsenkrechten dieser Verbindungslinie liegen.
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-Um eine genaue Ortsbestimmung zu erhalten, verwendet man ein weiteres
Senderpaar 5 und 6 mit einer anderen Trägerwelle, wie es in Fig. 2 dargestellt ist.
Zweckmäßig erfolgt die Anordnung der beiden Senderpaare derart, daß ihre Verbindungslinien
aufeinander senkrecht stehen und sich in der 1\.Iitte schneiden. Auf diese Weise
erhält man rechtwinklig sich schneidende Kreis scharen.
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Es ist klar, daß jetzt bei der Ortsbestimmung von dem Empfänger für
jedes Senderpaar eine Zeitspanne #1, #2 bzw. #5, #6 gemessen wird.
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Der Schnittpunkt der diesen Zeitspannen entsprechenden Kreise gibt
dann den Ort an, an dem sich das Fahrzeug im Augenblick befindet. Zwar erhält man
hierbei im ganzen vier Schnittpunkte, jedoch ist schon z. B. ohne weiteres mit Hilfe
eines Kompasses festzustellen, welcher Schnittpunkt der richtige ist.
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Dies kann auch so erfolgen, daß inan sämtliche Richtstrahlen in einer
bestimmten Weise moduliert, wodurch die Möglichkeit gegeben ist, für jedes Senderpaar
festzustellen, welcher Richtstrahl zuerst empfangen wird. Es ergibt sich dann folgendes:
Angenommen, das Fahrzeug befindet sich an der Stelle, die in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen
7 bezeichnet ist, und die Drehung der Richtstrahlen sei nach rechts gerichtet. Beim
Messen der Zeitspanne T1, 2 wird von dem auf dem Fahrzeug befindlichen Empfänger
zuerst der vom Sender 2 und dann der vom Sender I ausgehende Strahl empfangen. Dies
gibt an, daß das Fahrzeug nur auf dem der gemessenen Zeitspanne entsprechenden Kreis
8 sich befinden kann. Denn wenn es sich auf dem ebenfalls der gemessenen Zeitspanne
r, 2 entsprechenden Kreis 9 befände, wäre vom Empfänger zuerst der vom Sender I
und dann erst der vom Sender 2 ausgehende Strahl empfangen worden. Ebenso ist es
beim Messen der Zeitspannegr5, sB für das andere Senderpaar. Es wird hier zuerst
der vom Sender 6 und dann der vom Sender 5 ausgehende Strahl empfangen. Das bedeutet,
daß das Fahrzeug auf dem der gemessenen Zeit-Spanne ite 55, r entsprechenden Kreis
10 und nicht auf dem Kreis II liegen muß. Damit ergibt sich einwandfrei, daß der
Schnittpunkt der Kreise 8 und 10 der Ort ist, an dem sich das Fahrzeug zur Zeit
der Messung befindet.
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Die Ermittlung der Zeitspanne erfolgt durch einen Kurzzeitmesser.
Dieser kann z. B. so arbeiten, daß, wie das bei Kurzzeitmessern an sich üblich ist,
ein Triebwerk beim Durchgang des ersten Strahles ausgelöst und beim Durchgang des
zweiten Strahles in der bis dahin erreichten Stellung angehalten wird. Diese Stellung
gibt dann ein Maß für
die Zeitspanne. Da es sich bei den Messungen
im vorliegenden Falle aber um sehr kurze Zeiten handeln kann, zu deren Ermittlung
mechanische Kurzzeitmesser nicht mehr ausreichen, empfiehlt es sich, von einem Braunschen
Rohr Gebrauch zu machen. Bekanntlich arbeitet dieses so, daß der in Kreisablenkung
auf den Leuchtschirm geworfene Elektronenstrahl beim Eintreffen des ersten Richtstrahles
abgelenkt wird, wodurch eine Zacke entsteht. Das gleiche geschieht beim Durchgang
des zweiten Richtstrahles. Der Abstand der beiden Zacken ist dann unmittelbar ein
Maß für die Zeitspanne. Durch Anbringen einer geeichten Skala an dem Leuchtschirm
kann die Zeit sofort abgelesen werden.
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Die Richtstrahlen können in irgendeiner geeigneten Weise erzeugt
wer-den. Zu ihrer Bildung lassen sich akustische und elektromagnetische Wellen sowie
auch Lichtstrahlen des sichtbaren und unsichtbaren Spektrums benutzen. Aus verschiedenen
Gründen wird man aber elektromagnetische Wellen verwenden, und zwar empfiehlt es
sich, mit kurzen Wellen zu arbeiten. Die hiermit verbundene schärfere Bündelung
der Richtstrahlen erhöht nämlich die Reichweite unter gleichzeitiger Beibehaltung
des geringen Abstandes der beiden Sender eines Senderpaares.