-
Verfahren zur Höhen- und Tiefenbestimmung von Fahrzeugen Zur Abstandsbestimmung
eines Senders von einer elektromagnetische Wellen reflektierenden Fläche sind zahlreiche
Verfahren bekannt bzw. vorgeschlagen worden. So ist es bekannt, den Bodenabstand
eines Luftfahrzeuges beispielsweise durch Aussendung von hochfrequenten Impulsen
zu bestimmen, und zwar durch Laufzeitmessung dieser vom Erdboden wieder reflektierten
Impulse. Es ist weiterhin bekannt, zur Höhenbestimmung von Luftfahrzeugen die sich
mit der Annäherung an die Erdoberfläche ändernde Kapazität eines auf dem Flugzeug
o. dgl. angeordneten offenen Schwingungskreises zu benutzen.
-
Schließlich sind noch Winkelmeßverfahren bekannt, die aus dem Winkel,
den der von einem Flugzeugsender ausgesandte und der im Flugzeugempfänger wieder
eintreffende reflektierte Strahl miteinander bilden, auf die Höhe des Flugzeuges
schließen.
-
Diese bekannten Verfahren sind mehr oder weniger zur Bestimmung größerer
Höhen, aber nicht mehr zur Bestimmung so geringer Bodenabstände geeignet, wie sie
beispielsweise bei der Blindlandung eines Flugzeuges vorkommen. Bei einer solchen
Blindlandung kommt es tatsächlich darauf an, eine Genauigkeit bei der Abstandsbestimmting
zu erzielen, die Hohenunterschiede von nur einigen Meter ohne weiteres erkennen
läßt.
-
Zu diesem Zweck wird bei dem Erfindungsvorschlag von einem bereits
bekannten Verfahren ausgegangen, bei dem einem in einer vertikalen Leitebene geführten
Flugzeug bestimmte Höhenpunkte dadurch kenntlich
gemacht werden.
daß in einer oder mehreren die Leitebene kreuzenden Ebenen ein oder mehrere gerichtete
Strahlenbündel derart abgestrahlt werden. daß deren Schnitte mit entsprechenden
gegenüberliegenden Strahlenbündeln oder mit einer durch besondere Strahlungen gebildeten
Leitebene eine oder mehrere gewünschte Höhen angeben.
-
Eine Schwierigkeit bei der Durchführung dieses bekannten Vorschlages
ergibt sich jedoch dadurch. daß es bisher nicht möglich ist, Strahlenbündel mit
genügend scharfer Bündelung, wie sie für diesen Zweck erforderlich ist, zu erzeugen.
Diese Nachteile sollen in ihrer Auswirliung dadurch vermieden werden, daß bei einem
Verfahren zur Höhen-bzw. Tiefenbestimmung von Fahrzeugen, bei dem das Fahrzeug in
einer vertikalen Leitebene geführt wird und in einer oder mehreren die Leitebene
kreuzenden, vorzugsweise zu ihr senkrecht stehenden Ebenen gerichtete Strahlenbündel
derart ausgestrahlt werden. daß deren Schnitt mit einer durch besondere Strahlungen
gebildeten Leitebene oder mit anderen entsprechenden gegenüberliegenden Strahlenbündeln
eine oder mehrere gewünschte Höhen bzw. Tiefen ergibt gemäß dem Erfindungsvorschlag
jeweils von einem Punkt aus mehrere gerichtete Strahlenbündel verschiedener Kennung
derart ausgesandt werden, daß sich nebeneinanderliegende Strahlenbündel teilweise
überlappen und daß die Anzeige der einzelnen Höhen bzw. Tiefen durch DifiTerenzbildung
der im Empfänger aufgenommenen Energiebeträge solcher benachbarter Strahlenbündel
vorgenommen wird.
-
Es ist ohne weiteres einzusehen, daß die Anzeigegenauigkeit bzw.
die Genauigkeit der Bestimmung der Höhe durch die Anwendung dieses an sich bekannten
Leitstrahlprinzips wesentlich größer ist als bei dem obengenannten bekannten Verfahren.
-
Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens soll als Ausführungsbeispiel
die Landung eines Flugzeuges betrachtet werden. Zur Führung in einer Vertikalebene
und damit zur Festlegung einer bestimmten Einflugrichtung werden bekanntlich auf
den Flugplätzen sog. Ultrakurzwellenbaken aufgestellt. Diese Baken erzeugen zwei
sich teilweise überlappende Strahlungsdiagramme, deren Schnittlinie die vorgeschriebene
Einflugrichtung angibt. Für eine Führung in der durch diese Bake festgelegten Vertikalebene
ist also gesorgt.
-
Zusätzlich sollen nun Strahlenbündel in einer Ebene erzeugt werden.
die vorzugsweise senkrecht zu der Leitebene liegt. In Abb. I ist ein solcher Schnitt
senkrecht zur l,andungsleitehene dargestellt. Diese Landungsleitebene erscheint
bei diesem Bild als Ge-. rade T. n der Stelle S1 ist eine Sende apparatur aufgestellt,
die gemäß einem merkmal des Erfindungsvorschlages mehrere. vorzugsweise ultrakurzwellige
Strahlungen verschiedener Kennung. und zwar in genau vorgeschriebenen, einander
überlappenden Winkelbereichen erzeugt. Die einzelnen Strahlungen, die von S1 ausgehen,
können dieselbe Trägerfrequenz, aber voneinander verschiedene Modulationsfrequenzen
besitzen.
-
In dem praktisch von den Flugzeugen durchflogenen Bereich werden Strahlenbündel
bl, c1. di, ei vorgesehen, die in der Vertikalebene T einander gleiche Höhenbereiche
umfassen. lTnterhalb des auf diese Weise gekennzeichneten Höhenbereiches wird eine
Strahlung a1 und oberhalb des gekennzeichneten Höhenbereiches eine Strahlung/' erzeugt.
Die beiden letztgenannten Strahlungen besitzen wesentlich größere Öffnungswinkel
als die Strahlungen bç bis ei, da sie nur die Aufgabe haben, einem Flugzeug anzuzeigen.
daß es sich oberhalb oder unterhalb der vorgeschriebenen Höhe befindet.
-
An sich würde es genügen, nur die von der Apparatur SX erzeugten
Strahlungen auszusenden. Sieht man auf der anderen Seite der Leitebene, und Zwar
in gleichem Abstand, eine znveite Sendeapparatur S vor und sorgt man weiter dafür.
daß dieser zweite Sender unter demselben Neigungswinkel gegenüber der Erdoberfläche
entsprechende Strahlenbündel a2, b2. cs, d2, e2, J ausstrahlt, so kanr eine solche
Anordnung gleichzeitig zur Führung des Fahrzeuges in einer Vertikalebene benutzt
werden. Die Aufstellung eines besonderen Bakensenders. der die Einflugel>ene
festlegt, ist dann überflüssig.
-
Während sich die einzelnen Strahlenbündel die von einem Sender ausgehen,
wie bereits beschrieben, durch ihre AIodulatiollsfrequenzen voneinander unterscheiden
sollen. werden die entsprechenden Strahlenbündel, die von dem zweiten Sender ausgehen,
zweckmäßig dieselbe NIodulationsfrequenz besitzen, d. li. die Strahlenhündelaí und
a2 sind beispielsweise mit der Frequenz a. die Strahlenbündel bt und b mit der Frequenz
b moduliert usf.
-
Ein Flugzeug Fl, das in der vorgeschriebenen Leitebene sich dem Flugplatz
nähert wird also in bekannter Weise bei Durchfliegen der Ouerstrahlenbütlde1 aus
der jeweils aufgenommenen Niodulation erkennen können, in welcher Höhenlage es sich
befindet. man wird zweckmäßig die Bündelung der einzelnen Strahlen derart wählen
daß jedes der Strahlenbündel bl. cl, d1, e1 bzw. b., cv, d.,. e., als Schnittlinie
in der Vertikalebene 7 Höhenunterschiede von etwa 5 bis io m umfaßt.
-
Um eine noch genauere Anzeige zu erhalten, ist nun die Anlage gemäß
einem weiteren Merkmal des Erfindungsvorschlages derart ausgebildet, daß sie nach
dem an sich bekannten Leitstrahlprinzip mit empfangsseitiger Differenzbildung der
aufgenommenen Energiebeträge benachbarter Strahlenbündel arbeitet. Hierzu wird man
beispielsweise im niederfrequenten Rhythmus schaltende Schaltvorrichtungen vorsehen,
die während der einen Schaltphase die Strahlenbündel cii, ci, Ci -bzw. a2, c2, e2
und in der anderen Schaltphase die-Strahlenbündelbi, dj, J1 bzw. b2, d2, J zur Ausstrahlung
bringen. Es ergeben sich dann in den Überlappungszonen je zweier Strahlenbündel,
die in der Abb. I durch die schwarz ausgezogenen Flächen dargestellt sind, Leitstrahlen,
deren genaue Lage gekennzeichnet ist durch das Auftreten der gleichen Feldstärke
der beiden entsprechenden benachbarten Strahlenbündel. Bei Durchführnfg des Erfindungsvorschlages
werden also bestimmte Höhenpunkte im Raum mit der bei Leitstrahlanlagen bekannten
Genauigkeit festgelegt.
-
In Abb. 2 ist eine beispielsweise Empfangsvorrichtung zur Aufnahme
der gemäß Abb. I ausgesandten Strahlenbündel dargestellt.
-
Diese Empfangsvorrichtung soll sich beispielsweise in dem Flugzeug
Pl befinden. Es wird davon ausgegangen, daß die von den Sendereinrichtungen S1 und
S ausgesandten Strahlungen, wie bereits erwähnt, gleiche Trägerfrequenz besitzen
sollen. Dementsprechend werden sämtliche Strahlungen von einer einzigen Antenne
G aufgenommen und dem Empfänger H zugeleitet. Im Ausgang des Empfängers befinden
sich Siehkreise A, B, C, D, E, F, die lediglich die den entsprechenden Strahlenbündeln
aufgedrückten Modulationsfrequenzen a bis f hindurchlassen.
-
Die 'durch diese Siebkreise gelangenden Spannungen werden auf Indikatoren
g, h, k, m, n, O gegeben. Dazu kann man Glimmlampen oder auch andere Indikatoren
verwenden.
-
Um nun eine genaue Anzeige der jeweiligen Höhe zu erhalten. die ansprechenden
Indikatoren g bis o zeigen ja nur in bekannter Weise einen gewissen Höhenbereich
an, werden die von den Filterkreisen A bis F kommenden Spannungen gleichzeitig an
die Kontakte einer Umschalteinrichtung p gelegt, und zwar derart, daß die Modulationen
der von je zwei benachbarten Strahlungen aufgenommenen Spannungen wahlweise an das
Instrument r gelegt werden, das das Verhältnis dieser Spannungen anzuzeigen gestattet.
-
Durchfliegt also das Flugzeug FI die Querstrahlenbündel in einer
solchen Höhe, daß beispielsweise die Strahlenbündel c1 und d, bzw. c und d2 aufgenommen
werden, so werden die diesen Strahlenbündeln aufgedrückten Modulationsfrequenzen
c und d durch die entsprechenden Filter C und D des Empfangskreises hindurchgelassen.
Die Indikatoren k und m werden in diesem Fall ansprechen.
-
Zur genauen Anzeige der Höhen ist nun lediglich erforderlich, den
Umschaltkontakt p in die Stellung zu bringen, daß die Ausgangsspannungen der -Filter
C und D an das Anzeigeinstrument r gelegt werden.
-
Sind die im Ausgang dieser beiden Filter liegenden - Spannungen einander
gleich, so zeigt das Instrument den Ausschlag Null an, d. h. das Flugzeug befindet
sich auf dem durch die Strahlenbündel c1 und dt bzw. c und d2 festgelegten Leitstrahl,
der durch eine ganz bestimmte Höhenlage gekennzeichnet ist.
-
Bei dem in Abb. 2 dargestellten Prinzipschaltbild sind sämtliche
Leitungen der Ein-;fachheit-halber nur einpolig ausgeführt.
-
PATENTANSPRtSCEE: I. Verfahren zur Höhen- bzw. Tiefenbestimmung von
Fahrzeugen, insbesondere zur Bestimmung der Höhe von Luftfahrzeugen über Grund,
bei dem das Fahrzeug in einer vertikalen Leitebene geführt wird und in einer oder
mehreren die Leitebene kreuzenden, vorzugsweise zu ihr senkrecht stehenden Ebenen
gerichtete Strahlenbündel, vorzugsweise ultrakurzer Wellenlänge, derart ausgestrahlt
werden, daß deren Schnitt mit einer durch besondere Strahlungen gebildeten Leitebene
oder mit anderen entsprechenden gegenüberliegenden Strahlenbündeln eine oder mehrere
gewünschte Höhen bzw. Tiefen ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils von einem
Punkt aus mehrere gerichtete Strahlenbündel verschiedener Kennung derart ausgesandt
werden, daß sich nebeneinanderliegende Strahlenbündel teilweise überlappen und daß
die Anzeige der einzelnen Höhen bzw. Tiefen durch Differenzbildung der im Empfänger
aufgenommenen Energiebeträge solcher benachbarter Strahlenbündel vorgenommen wird.