DE960211C - Mit Funkmessgeraeten nach dem Rueckstrahlprinzip arbeitendes UEberwachungssystem fuer eine Luftstrasse - Google Patents

Description

Bei der ständig- steigenden Dichte des Luftverkehrs wird die Aufgabe der Überwachung der Luftstraßen zur Vermeidung von Kollisionen immer dringlicher. Es ist üblich, die Luftstraßen in Höhenschichten von einigen, hundert Metern abzustufen und den Verkehrsflugzeugen Weisung zur Einhaltung oder Änderung der Höhenstufe drahtlos zuzusprechen. Häufig werden die Luftverkehrsstraßen auch gekreuzt von Sportmaschinen oder anderen Maschinen·, die nicht als Verkehrsflugzeuge anzusprechen sind. Solche Maschinen sind meist nicht mit einem drahtlosen Empfangsgerät ausgerüstet. Es. können ihnen also keine Weisungen gegeben werden, vielmehr müssen die anderen Maschinen angewiesen werden, solche Höhen· zu meiden, in denen sich diese Flugzeuge befinden. Hieraus ergibt sich die Aufgabe, eine Höhenkontrolle sämtlicher Flugzeuge in der ganzen Luftstraße durchzuführen und das Ergebnis an eine zentrale Stelle, z. B. einen Flughafen, weiterzuleiten. Es ist so bekannt, eine solche Überwachung mit Hilfe von Fumkmeßanlagen, die nach dem Rückstrahlprinzip arbeiten, durchzuführen.

Es ist bereits vorgeschlagen worden, einem Funkmeßgerät einen bestimmten Streckenabschnitt der Luftstraße zuzuteilen und diesen mit Hilfe eines fächerartigen Diagramms 1, i_a in der in Abb. ι gekennzeichneten Weise abzutasten. Hat das Funkmeßgerät 2 beispielsweise eine Reichweite von 25 km, so wäre es entsprechend der Darstellung gemäß Abb. 2, in der die Breite der Luftstraße mit 3 bezeichnet ist, in der Lage, nach jeder Seite

hin eine Strecke von 25 km zu überstreichen, im ganzen also eine Strecke von 50 km abzutasten. Aus der mittels des Gerätes gemessenen . Entfernung e und dem jeweiligen Höhenwinkel γ läßt sich dann die Höhe des Flugzeuges aus der Beziehung h = e sin γ errechnen.

Diese Methode liefert jedoch erhebliche Fehler für Ziele, die sich in niedriger Höhe querab vom Funkmeßgerät 2 befinden. Im Extremfall würde für ein Flugzeug, das in Wirklichkeit die Höhe Null hat, im Gerät die Höhe e ermittelt. Solche Fehler würden sich zwar mit Hilfe einer Rechenvorrichtung in den meisten Fällen korrigieren lassen, doch ist diese Methode zu zeitraubend und zu kostspielig.

Es wird daher ein Überwachungssystem für eine Luftstraße vorgeschlagen, das aus längs dieser Straße aufgestellten, nach dem Rückstrahlpriinzip arbeitenden Funkmeßgeräten besteht, die derart ausgebildet sind, daß ihre in Straßenricbtung orientierten Strahlenbündel die zu überwachende Straße abschnittsweise in senkrechter Bewegungsebene abtasten. Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, den gegenseitigen Abstand der Funkmeßgeräte derart zu wählen und die jedem Funkmeßgerät zugehörige, die Entfernung· sowie den Höhenwinkel rückstrahlender Flugkörper anzeigende oszillographische Anzeigeeinrichtung derart auszubilden, daß auf dem Schirm dieser Änzeigeeinrichtung nur die Ziele eines solchen diesem Funkmeßgerät nicht benachbarten Straßenabschnittes abgebildet werden, für den. die in Frage kommenden Höhenwinkel der Ziele relativ klein sind. Durch diesen Vorschlag werden die in unmittelbarer Umgebung des Funkmeßgerätes* eintretenden Fehler vermieden, weil das Funkmeßgerät nunmehr nur die Ziele der weiter abliegenden Streckenabschnitte anzeigt, für die die ermittelten Höhenwinkel bei den in Frage kommenden Flughöhen relativ klein sind. Durch Wahl dieser jeweils abzutastenden Streckenabschnitte kann also der Fehler, mit dem die Anzeige eines nicht in der Mitte der Luftstraße fliegenden Zieles behaftet ist, in erträglichen Grenzen gehalten werden. Das Prinzip der Erfindung ergibt sich aus den zueinander senkrecht stehenden Darstellungen gemäß Abb. 3 und 4. Das Funkmeßgerät ist in diesen Abbildungen wiederum mit 2 bezeichnet. Die Länge des Strahlenbündels 1, das von diesem Funkmeßgerät erzeugt wird, ist in zwei Abschnitte 4 und 5 eingeteilt. Bei der Anzeige sollen lediglich diejenigen Ziele berücksichtigt werden, die sich innerhalb des Abschnittes 5 befinden. Aus Abb. 4 ist zu erkennen, daß auch ein außerhalb der Mitte der Flugstraße fliegendes Ziel 6 einen verhältnismäßig kleinen Seitenwinkel σ besitzt, so daß die Höhenanzeige dieses Zieles nur mit einem geringfügigen Fehler behaftet sein wird.

Die Anordnung von solchen Funkmeßgeräten längs einer Luftstraße größerer Länge ist in Abb. 5 wiedergegeben. Je zwei Funkmeßgeräte stehen Rücken an Rücken auf der Strecke. Jedes Gerät überwacht nicht den unmittelbar angrenzenden, sondern erst den darauffolgenden Streckenabschnitt. Für das Gerät 7 ist es der Streckenabschnitt 8, für das Gerät 9 der Streckenabschnitt 10, für das Gerät 11 der Streckenabschnitt 12, für das Gerät 13 der Streckenabschnitt 14, für das Gerät 15 der Streckenabschnitt 16 und für das Gerät 17 der Streckenabschnitt 18. Beträgt beispielsweise die Entfernung zwischen den Funkmeßgeräten jeweils 50 km, dann sind für eine gesamte Streckenlänge von 150 km insgesamt sechs Funkmeßgeräte erforderlich. In der Praxis werden die einzelnen Streckenabschnitte naturgemäß nicht alle gleich lang sein; je nach den Geländeverhältnissen werden sie eine voneinander unterschiedliche Länge besitzen.

Bei der Wahl der Streckenabschnitte und der Aufstellung der einzelnen Funkmeßgeräte gemäß dem in Abb. 6 dargestellten Prinzipschema sind die an das Funkmeßgerät angrenzenden, von diesem Gerät jeweils nicht zu überwachenden Streckenabschnitte kleiner als die zu überwachenden Abschnitte gewählt; in dem dargestellten Beispiel sind sie halb so lang. In Abb. 6 sind insgesamt vier Funkmeßgeräte dargestellt, von denen jeweils die Geräte 19 und 20 und die Geräte 21 und 22 Rücken an Rücken zueinander stehen. Das Gerät 19 tastet den Raum 23, das Gerät 20 den Raum 25, das Gerät 21 den Raum 24 und das Gerät 22 den Raum 26 ab. Der Vorteil eines solchen Systems liegt darin, daß das Vorgelände vor dem Aufstellungsort des Funkmeßgerätes nicht so weitläufig ist, so daß geographische Hindernisse, wie Höhenzüge, Berge usw., weniger störend in Erscheinung treten.

Abgesehen von dem Fortfall der oben beschriebenen großen Meßfehler hat das erfindungsgemäße System noch den weiteren Vorteil, daß die in der Nähe der Null-Entfernung auftretenden starken Rückstrahl impulse nicht mehr störend wirken.

Die beiden am gleichen Orte aufgestellten Funkmeßgeräte, beispielsweise 9 und 11 in Abb. 5, können mit der gleichen Impulsfrequenz aus dem gleichen Impulsgenerator betrieben werden, so daß nicht alte Teile der Anlage an dieser Stelle zweifach vorgesehen werden müssen. In. vielen Fällen ist es z. B. auch denkbar, den gleichen Sender zu benutzen und die Aussendung der Impulse durch die Geräte9 und 11 wechselweise, d.h. zeitlich nacheinander vorzunehmen.

Vielfach wird es zweckmäßig sein, zur Vermeidung von Doppeldeutigkeiten in an sich bekannter Weise die Impulszahl nicht so hoch zu wählen, wie es mat Rücksicht auf die Laufzeit möglieh wäre, sondern jeden zweiten oder auch jeden zweiten und dritten Sendeimpuls fortzulassen;. Dadurch wird vermieden, daß Ziele, die sich in einer Entfernung vom Funkmeßgerät befinden, die größer ist als die vorgesehene Reichweite, zur Anzeige kommen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird zur Darstellung· der Ziele ein Braunsches Rohr benutzt, das einen Ausschnitt aus der Seitenansicht der Luftstraße abbildet. Es ist "dann möglich^ eine Reihe von Rohren in der Zentralstelle nebenein-

ander anzuordnen, so daß dadurch· über die gesamte Länge der Luftstraße eine Übersicht gewannen wird. Abb. 8 zeigt die Art der Darstellung. Im Bildfenster der Braunschen Röhre 29 erscheinen über der Kilometerzahl (dargestellt durch Pfeil 31) die Flugzeuge in der richtigen Höhe (dargestellt durch Pfeil 32). Höhenlinien können auf dem Braunschen Rohr unmittelbar vorgezeichnet sein. Man erhält diese Anzeige dadurch, daß der Osziilographenstrahl in zwei zueinander senkrechten Richtungen einerseits in Abhängigkeit von einer mit der Impulsfolgefrequenz synchronisierten Zeitfunktion, andererseits in Abhängigkeit von, der Winkelbewegung des Abtaststrahles ausgelenkt wird, wobei der Auslenkmittelpunkt in Richtung des Pfeiles 30 verschoben ist. Die Intensität des Aufzeichnungsstrahles wird in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung des Funkmeßgerätes gesteuert.
Die Fernübertragung des Bildes in die Zentralstelle kann nach an sich bekannten Methoden erfolgen, wobei zur Übertragung des Bildinhaltes ein Fernsprechkanal genügt. Ein solcher Kanal erlaubt dia- Übertragung von etwa 6000 Bildpunkten, die mit Hilfe eines elektrischen oder optischen Verfabrens aus dem Bild herausgegriffen werden können. Es ist auch denkbar, das Bild in der unmittelbaren Nähe des Funkmeßgerätes überhaupt nicht darzustellen und somit nur an der Zentralstelle das Bild zu erzeugen.

Wenn die Bildpunktzahl von 6000 für eine genügend gute Wiedergabe des Bildes nicht ausreicht, ist es auch denkbar, mit einem Verfahren ähnlich dem aus dem Fernsehen bekannten Zeilensprungverfahren zu arbeiten, d. h. für das erste Bild nur die Bildpunkte 1, 3, 5 usw., für das zweite Bild' die Bildpunkte 2, 4, 6 usw., zu übertragen. Auf diese Weise ist es möglich, mit einem in der Bandbreite schmalen Kanal relativ gute Bilder zu erzeugen.

Aus der Darstellung gemäß Abb. 8 ist noch nicht ersichtlich, ob sich die angezeigten Ziele über der Mitte oder auf einer Seite der Luftstraße befinden. Wird diese zusätzliche Forderung betreffend die Anzeige erhoben, so wird vorgeschlagen, das Funkmeßgerät in an sich üblicher Weise so auszubilden^ daß es eine getrennte Abtastung der rechten und linken Luftstraßenhälfte ermöglicht, sei es mit Hilfe von zwei getrennten Antennen oder durch zeitlich aufeinanderfolgende Ausnutzung derselben Antenne. Ein Schema hierfür ist in Abb. 7 dargestellt. Mit einem solchen System ist es möglich, die in den beiden Strahlenbündeln 27 und 28 erhaltenen Rückstrahlimpulse auf getrennten Braunschen Röhren zu erfassen, so daß der Beobachter erkennen kann, ob· ein neu auftauchendes Ziel von rechts oder von links eingeflogen ist. Die gleiche Methode läßt sich sinngemäß auch mit mehr als zwei Spiegeldiagrammen durchführen.

Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Überwachungssystem für eine Luftstraße, bestehend aus längs dieser Straße aufgestellten, nach dem Rückstrahlprinzip arbeitenden Funkmeßgeräten,' die derart ausgebildet sind, daß ihre in Straßenrichtung orientierten Strahlenbündel die zu überwachende Straße abschnittsweise in senkrechter Bewegungsebene abtasten, dadurch gekennzeichnet, daß der gegenseitige Abstand der Funkmeßgeräte derart gewählt ist und daß die jedem Funkmeßgerät zugehörige, die Entfernung sowie den Höhenwinkel rückstrahlender Flugkörper anzeigende oszillographische Anzeigeeinrichtung derart ausgebildet ist, daß auf dem Schirm dieser Anzeigeeinrichtung nur die Ziele eines solchen diesem Funkmeßgerät nicht benachbarten Straßenabschnittes abgebildet werden, für den die in Frage kommenden Höhenwinkel der Ziele relativ klein sind.
2. 2. Überwachungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die oszillographischen Anzeigeeinrichtungen derart betrieben äo werden, daß der Oszillographenstrahl in zwei zueinander senkrechten Richtungen einerseits in Abhängigkeit von einer mit der Impulsfolgefrequenz synchronisierten Zeitfunktion, andererseits in Abhängigkeit von der Winkelbewegung des Abtaststrahles ausgelenkt und die Intensität von der Ausgangs spannung des Funkmeßgerätes gesteuert wird.
3. 3. Überwachungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer zentralen Überwachungsstelle Mittel vorgesehen sind, um die von den einzelnen Funkmeßgeräten erhaltenen Teilaufzeichnungen zu einem Gesamtbild der Luftstraße zusammenzusetzen.
4. 4. Überwachungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinr richtungen sämtlicher Funkmeßgeräte in der zentralen Überwachungsstelle aufgestellt sind.
5. 5. Überwachungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Fernübertragung der Bilddarstellungen der einzelnen Funkmeßgeräte zu der zentralen Überwachungsstelle vorgesehen sind.
6. 6. Überwachungssystem nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung des Bildinhaltes von den einzelnen Funkmeßgeräten zur zentralen Überwachungsstelle nach dem beim Fernsehen üblichen Zeilensprungverfahren erfolgt.
7. 7. Überwachungssystem nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufstellungsorte der einzelnen· Funkmeßgeräte derart gewählt sind, daß stets zwei einander entgegengesetzt liegende Abschnitte abtastende Funkmeßgeräte zu einer Einheit zusammengefaßt sind.
8. 8. Überwachungs system nach Ansprach 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkmeßgeräte derart ausgebildet sind, daß sie mehrere, z. B. zwei Diagramme erzeugen, die derart ausgerichtet sind, daß sie verschiedene, nebeneinanderliegende Teile des gleichen Längsabschnittes der Luftstraße abtasten.
9. 9. Überwachungssystem nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkmeß-

   geräte Einrichtungen besitzen, die es ermöglichen, ein einziges Richtdiagramm nacheinander in,· solche Lagen zu schwenken, daß verschiedene nabeneinanderliegende Teile, z. B. die rechte und die links Seite, der Luftstraße nacheinander abgetastet werden.

   io. Überwachungssystem nach Anspruchs oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Funkmeßgeräte mehrere oszillographiische An-zeigeeiinrichtungen besitzen, die es ermöglichen, die Bilder der verschiedenen· Teile der Luftstraßenabschnitte getrennt darzustellen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen!

   O 609 620/316 9.56 (609 843 3.57)