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Verfahren und VOrrichtung zur Bestimmung der Richtung und Entfernung
von Objekten nach der Echomethode Zusatz zum Patent 767 425 Die Erfindung bezieht
sich auf eine weitere Ausbildung des früher beschriebenen Verfahrens und der Vorrichtung
zur Bestimmung der Richtung und Entfernung von Objekten nahc der Echomethode. Das
Wesen des Hauptpatents besteht darin, daß die Lotimpulse im gesamten zu erfassenden
Umkreis gleichzeitig ausgesandt werden und daß durch eine Empfangsvorrichtung mit
einer der gewünschten peilschärfe entsprechenden schmalen Richtcharakteristik empfangen
wird, deren Richtvektor in so schneller Folge über den Bereich wandert, daß er ihn
in jedem Zeitintervall, das der Dauer eines Lotimpulses gleichkommt, mindestens
einmal durchläuft. Dadurch ist es möglich, in dem gesamten Bereich vorhandene reflektierende
Objekte sowohl nach ihrer Richtung als auch nach ihrer Entfernung gleichzeitig festzustellen
und z. B. an einem Braunschen Rohr abzubilden, derart, daß aus der Lage des Bildpunktes
gleichizeitig die Richtung und die Entfernung des reflektierenden Objekts entnommen
werden kann.
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Zum Drehen des Richtvektors der Empfangsvorrichtung ist im Hauptpatent
beispielsweise eine Blende vorgesehen, die sich um einen feststehenden
Empfänger
mit runder Empfangsfläche dreht. Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß bei einer
derartigen Anordnung die Schärfe der Entfernungsabbildung von der Zahl der Richtvektordurchläufe,
bei Verwendung einer Blende also von der Zahl der Umdrehungen der Blende je Zeiteinheit
abhängig ist.
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Das Wesen der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, ohne Steigerung
der Geschwindigkeit der Richtvektorbewegung durch den Empfangsbereich und damit
ohne erhöhte Drehzahl etwa vorhandener. zur Bewegung des Richtvektors vorgesehener
Drehteile die Meßgenauigkeit für die EDntfernung zu steigern.
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Dies läßt sich erfindungsgemäß dadurch errichen. daß bei Empfang aus
einem beschränkten Sektor des gesamten Umkreises. z.B. aus einem Sektor von 120°,
dieser Bereich unter Vermeidung einer Geschwindigkeitssteigerung der Richtvektorbewegung
in einer schnelleren Folge als bei Verwendung eines einzigen, mit gleichförmiger
Geschwindigkeit umlaufenden Richtvektors, beispielsweise von mehreren Richtvektoren
nacheinander durchlaufen wird. din um einen Winkel gleich oder größer als der Winkel
des Sektors gegeneinander versetzt sind.
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Man kann das Verfahren auf verschiedene Art und Weise durchführen,
beispielsweise dadurch, daß mehrere Empfünger, die um einen bestimmten Winkel gegeneinander
versetzt sind, nacheinander in den Winkelbereich eintreten, Bei nicht mechanischer,
sondern elektrischer Drehung des Richtvektors kann auch eine ungleichförmige Bewegung
des Richtvektors derart vorgesehen sein, daß der Richtvektor den Wirkbereich mit
vergleichsweise langsamer Geschwindigkeit durchläuft und sodann über den toten Winkelbereich
mit großer Geschwindigkeit bis zum Beginn des Empfangssektors weiterdurchgedreht
wird. Schließlich ist es auch möglich, dem Richtvektor, statt ihn im Kreis herumzuführen,
eine Pendelbewegung zu erteilen, so daß er überhaupt keinen Leerlauf ausführt. Bei
elektrischem Drehen ist en auch möglich, den Richtvektor nur in einer Richtung über
den Bereich zu führen und ihn dabei sprunghaft wieder zurückzuschalten. In jedem
Fall hat man den Vorteil einer erhöhten Meßgenauigkeit, ohne die Drehgeschwindigkeit
der zur Steuerung der, Richtvektorbewegung vorgesehenen Vorrichtung erhöhen zu müssen.
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Gegebenenfalls kann auch eine Vorrichtung zur Veränderung der Gröe
des Empfangssektors vorgesehen sine. Es besteht dann die Möglichkeit, zunächst mit
geringer Meßgenauigkeit den größeren Bereich oder gesamten Umkreis zu beobachten
und sodann ein etwa dabei festgestelltes reflektierendes Objekt in seineer Lage
durch Beschrängkung auf einen Kleineren Empfangssektor genauer zu ermitteln.
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In der Zeichnung ist die EDrfindung in einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
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Als Sender wird abweichend vom Hauptpatent ein gerichteter Schwinger
1 benutzt, der einen Winkelbereich von etwa 120°, also den deritten Teil des Umkreises
beschallt.
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Diesem gerichteten Sender sind drei Empfänger 2a, 2b, 2c zugeordnet.
Diese Empfänger erhalten eine möglichst scharfe Richtcharakteristik. Sie ins um
120° gegeneinander versetzt und um die gemeinsame Achse 4 drehbar angeordnet. Beim
Drehen dieses Empfängergebildes tritt somit jeder der drei Empfänger wechselweise
in den Wirkbereich des Seners 1 ein. Nimmt man zunächst einmal einen strichförmigen
Richtvektor, also eine außerordentlich scharfe Richtcharakteristik an, so tritt
der Richtvektor eines der Empfänger in den Wirkbereich des Senders ein wenn gerade
der Richtvektor des in der Drehrichtung der Welle + voraufgehenden Empfängers den
Wirkbereich verläßt.
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Durch die beschriebene Empfangsanordnung wird erriecht, daß ohne Erhöhung
der Drehzahl der Welle 4 der Wirkbereich dreimal so oft durchlaufen bzw. von der
Empfangseinrichtung abgesucht wird als bei Verwendung eines einzigen, mit derselben
Geschwindigkeit umlaufenden Empfängers. Die Schärfe der Abbildung der Entfernung
wird auf diese Weise gegenüber der Einrichtung nach dem Hauptpatent um das Dreifache
erhöht.
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Schaltung und Wirkungsweise der Echoloteinrichtung sind im übrigen
die gleichen wie im hauptpatent. Die Welle 4 wird von einem Motor 3 angetrieben.
Die Dauer der Lotimpulse ist entsprechend der erhöhten Tastfolge durch die drei
Empfänger dreifach kürzer gewählt, derart, daß die Richtvektoren den Wirkbereich
von 120° während Ablaufes einer der Lotimpulsdauer entsprechenden Zeitspanne einmal
durchlaufen. Dadurch wird erreicht, daß das Echo, aus welcher Richtung des Bereiches
es auch zurückkommen mag, für einen kurzenAugenblick einen der Empfänger in der
empfangsbereiten Lage vorfindet. Die] Umderrehungszahl der Welle 4 mbetrage beispielsweise
24 pro Sekunde und die Lotimpulsdauer 0,013 pro Sekunde. Die Dauer der Lotimpulse
wird durch den Sendekontakt 6 bestimmt, der durch den Nocken 7 von der Welle 8 aus
betätigt wird, die mit Untersetzung 50:1 von der Welle 4 aus angetrieben wird und
die Erregerstromquelle 9 kurzzeitig an den Sender 1 legt. 10 ist der Verstärker
für dur Echos, an den die drei Empfänger 2a, 2b, 2c hinitereinander angeschlossen
sind. Die Anzeige erfolgt wie im Hauptpatent an einem
Braunschen
Rohr 11, dessen Netzgerät 18 von dem Verstärker 10 aus gesteuert wird. Mittels eines
Kontaktes 12 wird der Verstärker während der Schallaussendung blockiert. Zur Vermeidung
von Schaltspannungen ist ein wieterer Blockierungskontakt 14 vorgesehen, der von
einem Nocken 13 gesteuert wird.
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Die Abbildung am Braunschen Rohr erflogt wie im Hauptpatent in Polarkoordinaten,
die durch eine mit der Drehachse 4 verbundene Drehspule 15 hervorgerufen werden,
die sich in einer Stroimspule 17 dreht. Zur Erzeugung der Kreisablenkung ist die
Drehspule 15 über eine 90°-Schaltung 17 mit zwei um 90° versetzten Plattenpaaren
19, 20, des Braundschen Rohres verbunden. Zur Radialablenkung des Kathodenstrahls
wird die Stromstärke in der Stromspule 17 durch ein mit der Achse 8 verbundenes
Drehpotentiometer 21 so gesteigert daß die in der Drehspule induzierte Spannung
vom Augenblick der Schallaussendung an proportional mit der Zeit anwächst.
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Natürlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt,
sondern es sind noch mancherlei Abänderungen und auch andere Ausführungsformen möglich.
Insbesondere kann auch eine Abbildu8ng in anderen Koordinaten erfolgen. Ferner ist
es bei der Abbildung in Polarkoordinaten unter Verzicht auf eine winkeltreueAbbildung
möglich einen großen Teil oder das gesamte Bildfeld des Braunschen ROhres zur Abbildund
auszunutzen. An Stelle von drei läßt sich auch eine andere Anzahl von Empfängern
benutzen.
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Ferner kann die Vielzahl der mulaufenden Richtvektoren auch dadurch
gewonnen werden, daß eine entsprechende Anzahl umlaufender Blenden benutzt wird.
Wird der Richtvektor nicht auf mechanischem, sondern auf elektrischem Wege gedreht,
so können entsprechend andere elektrische Mittel zur Steigerung der Meßgenauigkeit
durch Erhöhung der Tastfolge vorgesehen sein.