DE885570C

DE885570C - Arrangement for determining the position of vehicles

Info

Publication number: DE885570C
Application number: DEC2569A
Authority: DE
Inventors: Rene Barthelemy
Original assignee: Compteurs Schlumberger SA
Current assignee: Compteurs Schlumberger SA
Priority date: 1946-10-03
Filing date: 1950-09-27
Publication date: 1953-08-06

Description

Anordnung zur Lagebestimmung von Fahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnutlg zur Lagebestimmung eines Fahrzeuges durch Messung der Differenz der Laufzeiten der von drei ortsfesten Sendern ausgesendeten Impuisfolgen. Wie bekannt, werden diese Impulse von dem Fahrzeug in verschiedenen Zeitpunkten empfangen, wobei auf Grund der Messung der Laufzeitdifferenz mit Hilfe von zwei Hyperbeln, deren E3rennpunlute die drei festen Punkte sind, ein Schnittpunkt gefunden werden kann, welcher der Ort des Fahrzeuges ist.Arrangement for determining the position of vehicles The invention relates to on an arrangement for determining the position of a vehicle by measuring the difference the transit times of the impulse sequences transmitted by three stationary transmitters. As known, these pulses are received by the vehicle at different times, wherein based on the measurement of the transit time difference with the help of two hyperbolas, whose E3rennpunlute the three fixed points, an intersection can be found, which is the location of the vehicle.

Die Differenz der Laufzeiten der Wellen wird im allgemeinen durch einen oder mehrere Isathodenstrallloszillographen gemessen, deren Zeitbasen durch die Sendung synchronisiert werden. The difference in the transit times of the waves is generally determined by one or more Isathodenstrallloszillographen measured, their time bases through the broadcast will be synchronized.

GemäG der Erfindung wird diese Anordnung zur Genauiglieitssteigerung der Anzeige in der Weise weitergebildet, daß die von einem der Sender, dem Leitsender, empfangenen Impulse einen Schwingungserzeuger steuern, welcher in einer im Empfänger auf dem Fahrzeug vorgesehenen Kathodenstrahlröhre ein den Leuchtfleck auf einer kreisförmigen Spur steuern des Drehfeld und außerdem an der gleichen oder einer zweiten Kathodenstrahlröhre ein weiteres Dreh feld für die Strahisteuerung erregt, dessen Frequenz ein die Skala dehnendes Vielfaches der Frequenz des ersten Drehfeldes ist, und daß die beiden kreisförmigen Leuchtspuren durch die empfangenen Impulse radial moduliert werden. Um die Meßgenauigkeit noch weiter zu steigern, können zusätzliche Maßnahmen getroffen werden. So kann nach einer Weiterbildung der Erfindung die dabei benutzte Anordnung so ausgebildet werden, daß der Schwingungserzeuger durch Differenzierung einer Flanke der vom Leitsender empfangenen Impulse gesteuert wird. According to the invention, this arrangement is used to increase accuracy the display in such a way that the signals from one of the transmitters, the master transmitter, received impulses control a vibrator, which in one in the receiver on the vehicle provided cathode ray tube a light spot on a circular track control of the rotating field and also on the same or one second cathode ray tube excites a further rotating field for the beam control, whose frequency is a multiple of the frequency of the first rotating field, which expands the scale is, and that the two circular traces of light through the received pulses be modulated radially. In order to increase the measurement accuracy even further, additional Measures are taken. Thus, according to a development of the invention, this can used arrangement so designed be that the vibrator controlled by differentiating an edge of the pulses received from the master transmitter will.

Ferner wird nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Anordnung zweckmäßig so gewählt, daß durch eine von Hand oder selbsttätig betätigte Einrichtung die Signalspur auf den Null punkt verschoben und die dazu erforderliche Drehung auf einer grßeren Ableseskala angezeigt wird. Furthermore, according to a further embodiment of the invention, the arrangement expediently chosen so that by a manually or automatically operated device the signal track is shifted to the zero point and the rotation required for this is displayed on a larger reading scale.

Schließlich kann die Erfindung ausgeführt werden in Verbindung mit einer Einrichtung zur mechanischen Umwandlung der in Winkeln gemessenen Zeitdifferenzen in Hyperbelaufzeichnungen, deren Schnittpunkte direkt durch einen Zeiger oder Lichtstrahl den Ort des beweglichen Fahrzeuges auf einer an Bord befindlichen Karte anzeigen.Finally, the invention can be practiced in conjunction with a device for the mechanical conversion of the time differences measured in angles in hyperbola records, the intersection points of which are directly indicated by a pointer or beam of light Show the location of the moving vehicle on a map on board.

Fig. I zeigt in einem vereinfachten Schema den Grundgedanken des Systems gemäß der Erfindung in einer beispielsweisen Ausführung, und zwar in einem Querschnitt, beschränkt auf die Steuerung der ersten Kathodenstrahlröhre. Fig. I shows the basic idea of the in a simplified scheme Systems according to the invention in an exemplary embodiment, namely in one Cross-section limited to the control of the first cathode ray tube.

Die Sendestationen A, B, C senden periodisch Wellenzüge in Form von rechteckigen Impulsen hoher Leistung. Nach Empfang durch den auf dem Fahrzeug angebrachten EmpfängerR stellen sich die Signale in Form von Rechteckfolgen A1, Bt, C, dar, die man voneinander z. B. durch ihre verschiedene Länge unterscheiden kann. The transmitting stations A, B, C periodically send wave trains in the form of rectangular pulses of high power. Upon receipt by the one attached to the vehicle ReceiverR represent the signals in the form of rectangular sequences A1, Bt, C, the one from each other z. B. can be distinguished by their different lengths.

Diese Schwingungen werden einerseits zu der Elektrode für die radiale Modulation der Kathodenstrahlröhre T und andererseits zu einem Wähler S geleitet. Dieser kann gegebenenfalls einfach einerseits aus einem Kreis mit einer gegen die Dauer des längsten Impulses A1 kleinen Zeitkonstante und andererseits aus einer Diode oder einer passend polarisierten Röhre bestehen, welche nur die Ableitung der hinteren Stirn des Impulses Ar durchläßt, welcher in der Amplitude dieeinige der beilden anderen merklich überschreitet. On the one hand, these vibrations become the electrode for the radial Modulation of the cathode ray tube T and on the other hand to a selector S passed. This can possibly simply on the one hand from a circle with one against the Duration of the longest pulse A1 small time constant and on the other hand from a Diode or a suitably polarized tube, which are only the discharge the rear forehead of the impulse Ar, which is unique in amplitude which noticeably exceeds two others.

Es kann auch irgendein anderes Wählsystein benutzt werden, welches von der für die Sendung gewählten Form. abhängt.Any other dialing system can also be used of the form chosen for the shipment. depends.

Der von A1 ausgegangene Impuls A' steuert demnach allein die Frequenz und die Phase des Schwingungserzeugers G, welcher die beiden sinusförmigen und gegeneinander um 72 ;/2 verschobenen Ströme liefert, die durch die Spulen und B2. der Kathodenstrahiröhre T gehen und erforderlich sind, um den Kathodenfleck auf dem Leuchtschirm E der Röhre .T eine Kreisbahn mit konstanter Geschwindigkeit beschreiben zu lassen, Die Impulse der drei Stationen erscheinen an drei Punkten,, b, c, und die Winkelabstände dieser drei Leuchtfiguren an der geteilten Skala O, I, 2, 3 entsprechen den Laufzeitdifferenzen der von den Stationen A, B und C gesendeten Wellen auf dem Fahrzeug. Zur Vereinfachung ist dabei angenommen, daß diese Sendungen gleichzeitig erfolgen. The pulse A 'emitted by A1 therefore controls the frequency alone and the phase of the oscillator G, which the two sinusoidal and against each other supplies currents shifted by 72; / 2 through the coils and B2. the cathode ray tube T go and are required to put the cathode spot on the fluorescent screen E of the tube .T to describe a circular path with constant speed, the impulses of the three stations appear at three points, b, c, and the angular distances between these three luminous figures on the divided scale O, I, 2, 3 correspond to the transit time differences of the waves sent by stations A, B and C on the vehicle. For simplification it is assumed that these broadcasts take place at the same time.

Man kann gemäß der Erfindung die Meßgenam'gkeit beträchtlich steigern, indem man durch den Generator G einen Frequenzvervielfacher steuert, welcher an einer zweiten Röhre oder gegebenenfalls durch Mitwirkung eines elektronischen Umschalters an der gleichen Röhre eine 50- oder 1 oomal schnellere Umdrehung des Fleckes ergibt, die eine sehr genaue Ablesung der Laufzeiten ermöglicht. According to the invention, the measuring accuracy can be increased considerably, by controlling a frequency multiplier by the generator G, which a second tube or, if necessary, with the help of an electronic switch on the same tube results in a 50 or 1 oom times faster rotation of the spot, which enables a very precise reading of the running times.

Die an der Teilung der Schirme abgelesenen Zahlen sind diejenigen, welche die vorher auf der Karte des Seefahrers oder Piloten aufgezeichneten Hyperbeln kennzeichnen, so daß dieser dauernd seine Lage durch den Schnittpunkt zweier Kurven erkennen kann, wie dies an sich bekannt ist. Um die Ablesung an einer kreisförmigen, häufig wenig beleuchteten Skala zu vermeiden, kann man das Drehfeld von Hand verschieben, entweder durch eine mechanische Drehung der Spulen oder durch eine elektrische Phasenverschiebung des Generators G, um nacheinander die Spuren b und c gegenüber der Null zu bringen. Diese Bedienung ergibt vor dem Bedienungsmann viel größere Zahlen, entweder auf einer Scheibe oder auf Rollen, und erleichtert die schnelle Ablesung. The numbers read on the division of the screens are those which are the hyperbolas previously recorded on the navigator's or pilot's chart mark, so that this permanently its position through the intersection of two curves can see how this is known per se. To take the reading on a circular, To avoid the often poorly illuminated scale, the rotating field can be shifted by hand. either by mechanical rotation of the coils or by electrical phase shift of the generator G in order to successively bring the tracks b and c towards zero. This operation yields much larger numbers in front of the operator, either on a disc or on rollers, and facilitates quick reading.

Ferner kann man gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Hand des Bedienungsmannes durch einen Motor ersetzen und mit Hilfe eines leicht herzustellenden Diskriminatorrelais die eine der Angaben dauernd vor der Teilung Null festhalten. In diesem Fall ist eine zweite Röhre erforderlich, um gleichzeitig und in gleicher Weise die Messung der dritten Sendung zu erhalten. Furthermore, according to a further development of the invention, you can use your hand Replace the operator with a motor and with the help of an easy to manufacture Discriminator relays that hold one of the information permanently before the division zero. In this case a second tube is required to be used simultaneously and in the same way Way to get the measurement of the third shipment.

Beispielsweise kann die Steuerung der Drehrichtung des Motors durch die Ausnutzung des Kathodenstrahles selbst erreicht werden, welcher auf zwei kleine zusätzliche Elektroden trifft, die auf jeder Seite der Null angeordnet sind, und welcher durch Vermittlung eines Röhrenrelais beispielsweise die Stromrichtung in dem Anker des Motors bestimmt. Man kann auch eine Lösung mit photoelektrischen Zellen vorsehen, die von der Lage der radialen Léuchtimpulse in der Umgebung der Null beeinflußt werden. For example, the direction of rotation of the motor can be controlled by the utilization of the cathode ray itself can be achieved, which on two small meets additional electrodes placed on either side of the zero, and which through the intermediary of a tube relay, for example, the current direction in determined by the armature of the engine. One can also use a solution with photoelectric cells provide which is influenced by the position of the radial light pulses in the vicinity of zero will.

Wie ersichtlich, ist es so möglich, die mechanische Verstärkung des Winkels zu erzielen, welcher der Differenz der Laufzeiten entspricht. Man kann dieses Ziel erreichen, ohne die Kathodenstrahlröhre zu Hilfe zu nehmen, deren Bedeutung jedoch als zusätzliche Ülberwachung bestehenlbleibt. As can be seen, it is thus possible to increase the mechanical reinforcement of the To achieve angle, which corresponds to the difference in the transit times. One can do this Achieving the goal without using the cathode ray tube, its importance however, it remains as additional monitoring.

Man kann zu diesem Zweck Meßgeräte nach Art eines Phasenmessers oder Synchronisierungsgeräte verwenden, wo sich in dem von dem Generator G gelieferten Drehfeid ein Rahmen verschiebt, der von einem Strom durchflossen wird, dessen Phase eine Funktion der Impulse Bt oder Ci ist. Dieser Rahmen stellt Kontakte her, welche den Hilfsmotor steuern. For this purpose, measuring devices in the manner of a phase meter or Use synchronization devices where in that supplied by the generator G. Drehfeid moves a frame through which a current flows, its phase is a function of the pulses Bt or Ci. This framework establishes contacts, which control the auxiliary engine.

Man kann auch mit einem elektronischen System durch eine periodische Anzeige mit einer von G ausgehenden Phase einer Spannung, deren Phase von B, oder C, abhängt, einen Gleichstrom erhalten, dessen Richtung von der Differenz der Phasen abhängt. Der auf die Phase der von G gelieferten Spannung einwirkende Hilfsmotor stellt eine Koinzidenz her, die dann dauernd aufrechterhalten wird und die Verschiebung 0 der Spannung G in bezug auf eine Ursprungs marke entspricht der Differenz der Laufzeiten. One can also use an electronic system through a periodic Display with a phase of a voltage starting from G, whose phase is from B, or C, depends on receiving a direct current, the direction of which depends on the difference in phases depends. The auxiliary motor acting on the phase of the voltage supplied by G. creates a coincidence, which is then permanently maintained, and the shift 0 of the voltage G with respect to an origin mark corresponds to the difference of Terms.

Ausgehend von dieser mechanischen Ausführung, welelle den Winkel 0 liefert, sieht eine Ausführungsform der Erfindung die fortlaufende Darstellung des Ortes des beweglichen Gegenstandes auf der Karte vor. Hierdurch wird im Sinne der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe die Meßgenauigkeit weiter verbessert. Based on this mechanical design, wave the angle 0, one embodiment of the invention sees the continuous representation the location of the movable object on the map. This is in the sense of the object on which the invention is based further improves the measurement accuracy.

Das erste zu lösende Problem ist die selbsttätige Konstruktion der Hyperbel, welche einer Verschiebung 0 der Impulse entspricht, die z. B. von A und B kommen. Fig. 2 zeigt eine Einrichtung zur Ausführung dieser Aufgabe. The first problem to be solved is the automatic construction of the Hyperbola, which corresponds to a displacement 0 of the pulses, which z. B. from A and B come. Fig. 2 shows an apparatus for performing this task.

Auf der Ebene der Karte im Empfänger stellen zwei senkrechte Öffnungen A2 und B2 die Orte der Stationen dar. Über den beweglichen Punkt P hinweg sind durch die Feder R die biegsamen Seile gespannt, welche durch die Löcher A2 und Be gehen und sich auf zwei Zylindern CA und CB aufwickeln, die auf derselben Achse X-X angebracht sind. Diese Zylinder sind in passender Weise gegeneinander verstellt und diese Verstellung ist genau von dem Winkel öl zwischen den empfangenen Zeichens und Bt abhängig. At the level of the card in the receiver make two vertical openings A2 and B2 represent the locations of the stations. Beyond the moving point P are through the spring R tensions the flexible ropes which go through the holes A2 and Be and wind up on two cylinders CA and CB mounted on the same axis X-X are. These cylinders are adjusted against each other in a suitable manner and this adjustment is exactly dependent on the angle ole between the received characters and Bt.

Bei dem gegebenen Winkel #1 können sich die Zylinder jedoch fest verbunden auf der Achse X-X drehen. Sie geben demnach jeder die gleiche Katellänge frei, und die Differenz PA2-PB2, welche proportional zu Oi ist, bleibt konstant. Der Punkt P kann demnach unter der Zugwirkung der Federt eine bestimmte Hyperbel H, beschreiben. Durch die Wirkung des Relaismotors wird die gegenseitige Verstellung der beiden Zylinder durch übliche memechanische Mittel, z. B. ein Differential oder ein Bremssystem, erreicht. However, given the angle # 1, the cylinders can become stuck connected to rotate on the X-X axis. They therefore give everyone the same length of catheter free, and the difference PA2-PB2, which is proportional to Oi, remains constant. The point P can therefore under the tensile effect of the spring a certain hyperbola H, describe. The mutual adjustment is made by the action of the relay motor of the two cylinders by conventional mechanical means, e.g. B. a differential or a braking system, achieved.

Ein drittes Loch C2 stellt die Station C dar, und ein Seil Po, geht durch dieses Loch hindurch, um sich auf einem Zylinder CC aufzuwickeln, der denselben Durchmesser wie CA hat und auf der Achse X-X angeordnet oder mit ihr verbunden ist. A third hole C2 represents station C, and a rope Po, goes through this hole to wind up on a cylinder CC of the same Has a diameter like CA and is located on or connected to the X-X axis.

Die Verstellung des Zylinders CC in bezug auf den Zylinder CA wird ebenfalls durch einen Relaismotor geregelt, welcher auf den Winkel #2 proportional zu der Differenz der Entfernungen des beweglichen Gegenstandes von den Stationen A und C anspricht.The displacement of the cylinder CC with respect to the cylinder CA becomes also controlled by a relay motor, which is proportional to the angle # 2 to the difference in the distances of the moving object from the stations A and C respond.

Der Punkt P befindet sich so auf einer Hyperbel H2.The point P is located on a hyperbola H2.

Da die drei Kabel in P vereinigt sind, kann dieser Punkt nur der Schnittpunkt der beiden Hyperbeln, d. h. der Ort des beweglichen Fahrzeuges auf der Karte sein.Since the three cables are united in P, this point can only be the point of intersection of the two hyperbolas, d. H. be the location of the moving vehicle on the map.

Wenn man den Punkt P mit einer Lichtquelle versieht, die man auf die Karte projiziert, wird eine sofortige und dauernde Anzeige des Ortes des Flugzeuges oder Schiffes erzielt. Wohlgemerkt wird diese rohe Ausführung in der Praxis verbessert, z. B. durch Verwendung von ausrichtbaren Rollen. If one provides the point P with a light source that one on projecting the map becomes an instant and continuous indication of the location of the aircraft or ship. Mind you, this raw execution is improved in practice, z. B. by using orientable rollers.

Die beschriebenen Einrichtungen sind nur als Ausführungsteispiele aufzufassen, und die Erfindung erstreckt sich auf jelde andere Umformung, welche die Winkel #1 und #2 zu demselben Zweck benutzt, z. B. Verwendung von Polarkoordinaten oder kartesischen Koordinaten. The facilities described are only given as examples to be understood, and the invention extends to any other forming which uses angles # 1 and # 2 for the same purpose, e.g. B. Use of polar coordinates or Cartesian coordinates.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Arrangement for determining the position of a vehicle, at which the difference in the transit times of the three stationary transmitters transmitted Pulse trains with the help of one or more cathode ray oscillographs located on the vehicle is measured, the time bases of which are synchronized by the broadcast, thereby characterized in that the pulses received from one of the transmitters, the master transmitter control a vibration generator (G), which in one in the receiver on the vehicle provided cathode ray tube a light spot on a circular track controlling rotating field and also on the same or a second cathode ray tube another rotating field for the beam control is excited, its frequency to increase the reading accuracy is a multiple of the frequency of the first rotating field, and that the two circular traces of light are modulated radially by the received pulses will.

2. Arrangement according to claim I, characterized in that the vibration generator (G) by differentiating an edge of the pulses received from the master transmitter is controlled.

3. Arrangement according to claim I or 2, characterized in that the signal track on the by a manually or automatically operated device Shifted zero point and the required rotation on a larger reading scale is shown.

4. Arrangement according to claim I to 3, characterized by means for mechanical conversion of the time differences expressed in angles into hyperbola records, whose points of intersection directly indicate the location of the movable by a pointer or beam of light Show the vehicle on a map on board.

Cited references: U.S. Patent No. I 983 254.