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Einrichtung zur Führung von mit drahtlosen Empfängern versehenen Fahrzeugen
mittels reflexionsfähiger elektromagnetischer Wellen Die Erfindung betrifft eine
Einrichtung zur Führung von Fahrzeugen, die mit drahtlosen Empfängern versehen sind
und durch reflexionsfähige elektromagnetischle Wellen, vorzugsweise ultrakurze Wellen,
geleitet werden.
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Die lerfindungsgemäßle Einrichtung ist gekennzeichnet durch leinen
Leitstrahlsender, der hochfrequente Impulse von so kurzer Dauer ausstrahlt, daß
die direkten und die von irgendwelchen Glegenständen reflektierten Impulse von den
direkten Impulsen getrennt oder als deren Verlängerung im Empfänger angezeigt werden.
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Sender, die Hochfrequenzimpulse ausstrah len, gehören an sich zum
Stand der Technik. So werden soIche Sender bei den nach dem Rückstrahlprinzip arbeitenden
Abstandsmeßverfahren benutzt, bei denen Sender und Empfänger in unmittelbarer Nähe
aufgestellt sind. Zur Abstandsbestinunung irgendwelcher reflelctierender Gegenstände
wird im Empfänger die Laufzeit der hochfrequenten Impulse nach dem reflektierenden
Gegenstand und zurück bestimmt.
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Impuisgetastete Sender werden weiterhin bei dem bekannten Impulspeilverfahren
benutzt. Bei diesem Peilverfahren wird durch die Impulstastung die Unterscheidung
der Bodenwelle von der Raumwelle erreicht. Infolge des Laufzeitunterschiedes können
die direkt vom Sender kommenden und die von der Heavisideschicht reflektierten Impulse
im Empfänger getrennt voneinander beobachtet werden.
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Auch bei der erfindungsgemäßen Einrichtung wird von impulsgetasteten
Sendern Gebrauch gemacht, jedoch um zur Führung von Fahrzeugen nach dem Leitstrahlprinzip
die direkt vom Sender im Leitstrahlempfänger eintreffenden Impulse von den etwas
später eintreffenden Impulsen, die von irgendwelchen im Strahlungsfeld des Leitstrahlsenders
befindlichen Rückstrahlern herrühren, zu trennen oder die reflektierten Impulse
als Verlängerung der direkten Impulse anzuzeigen.
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Die direkten und die reflektierten Impulse können in der üblichen
Weise im Empfänger mit optischen Mitteln, z. B. in einer Braunschen Röhre, voneinander
unterschieden werden.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung besitzt also den großen Vorteil,
daß bei der Navigation Fehler vermieden werden, die auf einer Verwechselung der
direkt vom Sender ankomnienden und der durch Rückstrahler reflektierten Strahlung
beruhen. Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist es aber weiterhin noch möglich,
den Ort dieser reflektierenden Gegenstände zu bestimmen.
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Im folgenden sollen die durch reflekticrende Gegenstände entstehenden
Fehler der bekannten Anlagen kurz erläutert werden.
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In Abb. I stellt S einen Sender der bisher üblichen Art dar, der
das Rundstrabldiagrammfl erzeugt. Der peilende Empfängers erhält seine Empfangsenergie
aus der Richtung a. Befindet sich in dem Bereich des Senders S noch der Rückstrahler
R, so liefert auch dieser noch einen gewissen Betrag der Empfangsenergie für den
Empfänger E in der Richtung b. Die beiden erhaltenen Energiebeträge werden. wenn
keine besonderen Maßnahmen zu ihrer Unterscheidung getroffen werden, im Empfänger,
gleichgültig, ob er als Maximum- oder Minimumpeiler ausgeführt ist, zusammentreffen
und sich derart überlagern, daß die Peilung auf einen scheinbarren Sender in einer
Richtung zwischen a und b schließen läßt. Es resultiert durch den Rückstrahler also
eine Mißweisung.
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Ähnlich Fehler treten bei Leitstrahlanlagen der bisher üblichen Ausführung
auf. In Abb. 2 ist -eine Leitstrahlanlage gezeigt, bei der der Leitstrahlsender
SL die beiden Diagramme I und II mit den kennungen a und b aussendet. Die Leitstrahlkennung
erfolgt, wie üblich, durch Intensitätsvergleich. Befindet sich nun im Bereich des
Leitstrahlsenders der Empfänger E, so wird er im wesentlichen nur Energie mit der
Kennung a und nur wenig mit der Kennung b erhalten. Das bedeutet. daß er um einen
gewissen Winkel vom Leitstrahl entfernt auf der a-Seite liegt. Ist aber noch der
Rückstrahler R wirksam, so reflektiert dieser auf den Empfänger Energie mit der
Kennung b. so daß sich der Beobachter scheinbar im Leitstrahl oder gar auf der b-Seite
zu befinden glaubt.
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Um diese Fehler zu vermeiden, ---ird der Leitstrahlsender nach der
Erfindung im Rhythmus von kurzen Impulsen getastet. Der Sender gibt beispielsweise
etwa alle millionstel Sekunde einen Impuls. Die Dauer dieser Impulse soll dann etwa
eine fünfmillionstel Sekunde betragen; dieser Fall ist in dem Beispiel nach Abb.
3 dargestellt.
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Auf der Empfangsseite bringt man nun auf irgendeine an sich bekannte
Weise, z. B. mittels Braunscher Röhre, diese Impulse zur Anzeige. so daß man die
zeitliche Entfernung zwischen den einzelnen Impulsen feststellen kann. Unter Verwendung
einer Braunschen Röhre würde das Bild auf dem Leuchtschirm der Röhre etwa so aussehen.
wie es in Abb. 4 wiedergegeben ist.
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Ist jetzt noch irgendein Rückstrahler wirksam, so werden nach Abb.
5 außer den direkt vom Sender kommenden Impulsen ,D wegen der größeren Weglänge
mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung die reflektierten Impulse R eintreffen.
Ein entsprechendes Schirmbild der Braunschen Röhre ist in Abb. 6 wiedergegeben.
Kennt man nun die Zeitfolge der einzelnen vom Sender gegebenen Impulse, so kann
man aus dem Abstand -l zwischen direktem und reflektiertem Impuls auf den Weglängenunterschied
beider Impulse schließen. Bei noch kürzerem Abstand A zwischen beiden Impulsen wird
der reflektierte Impuls als Verlängerung des direkten Impulses angezeigt.
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Da die reflektierten Impulse jetzt erkannt werden. können mit Hilfe
eines Richtempfängers die nicht gewünschten Impulse ausgeschieden und so die Richtungen
ermittelt werden, in denen sich Sender und Rückstrahler befinden. Es kann also unter
Ausschluß der Wirkung des Rückstrahlers eine einwandfreie Navigation erfolgen.
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Ist jetzt noch die Entfernung Sender - Empfänger. z. B. auf,Grund
einer Geschwindigkeitzeitmessung, bekannt. so kann man den Ort des Rückstrahlers
bestimmen. Da nämlich der Weglängenunterschied des direkt uled indirekt ankommenden
Signals bekannt ist, kennt man den geometrischen Ort für den Rückstrahler, nämlich
die Ellipse. deren Brennpunkte Empfänger und Sendeort und deren Radienvektorensummen
gleich der Summe der Entfernung Sender-Empfänger plus ÄVegl ängenunterschied sind.
Da auch die Richtung des Rückstrahlers. d. h. die Richtung, aus der die reflektierten
Impulse am Empfangsort eintreffen, mittels des Empfängers bestimmt wird, ergibt
der Schnittpunkt dieser Richtung und der Linie gleicher Weglängenunterschiede den
genauen Ort des Rückstrahl ers.
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Abb. 7 zeigt eine Flußmündung, deren Fahrstraße von dem durch den
Sender S erzeugten Leitstrahl LL markiert ist. Am Ufer, und zwar im Strahlungsfeld
des Senders S, sind als Ortsmarken dienende Rückstrahler R1 und R2 aufgestellt,
die beide charakteristisch moduliert sind, z. B. dadurch, daß ihr Strahlungswiderstand
in bestimmtem Rhythmus geändert wird. Die Rückstrahler sind mit ihrer
Kennung
in die Seekarte eingetragen und dienen zur zusätzlichen Ortsbestimmung von Fahrzeugen
aus. Die Kennung durch Modulation kann etwa so erfolgen, daß die Intensität des
von ihnen reflektierten Impulses in einem bestimmten Rhythmus, z. B. im 5-Sekunden-TIempo,
zwischen einem Maximum und einem Minimum schwanlt, wie Alb. 8 zeigt.
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Die Möglichkeit der Verwendung derartiger einfacher Rückstrahler
zur zusätzlichen Ortsbestimmung in Verbindung mit der Ley,tstrahlführung ist erst
durch die erflndungsgemäßen, impulsgetasteten Leitstrahlsender gegeben, deren direkte
Strahlung von der reflektierten Strahlung unterscheidbar ist. Wollte man derartige
Rückstrahler in dem Strahlungsfeld der bisher bekannten, eine kontinuierliche hochfrequente
Welle ausstrahlenden Leitstrahlsender aufstellen, so würden sie die ganze Anlage
unbrauchbar machen, da sie empfangsseitig eine Verlagerung der Leitlinie vortäuschen
würden.