IT8224266A1

IT8224266A1 - Sistema di navigazione

Info

Publication number: IT8224266A1
Application number: ITMI1982A024266A
Authority: IT
Original assignee: Ericsson Telefon Ab L M
Priority date: 1981-11-16
Filing date: 1982-11-16
Publication date: 1984-05-16
Also published as: SE8106798L; NO832582L; SE435554B; DE3272469D1; FI75938C; US4628319A; EP0093753B1; JPS58501967A; FI75938B; IT1153036B; NO157755B; CA1218134A; WO1983001838A1; IE53597B1; NO157755C; IT8224266A0; IE822651L; FI832478A0; FI832478L; EP0093753A1

Description

DOCUMENTAZIONE

RILEGATA

Descrizione dell ' invenzione avente per titolo ;

"SISTEMA DI NAVIGAZIONE"

a nome :TELEFONAKTIEBOLAGET LM ERICSSON a Stoccolma (Svezia) Inventori : Do Anders Morving , Bengt Lennart Anders son , Per-Olof Gerhard s Gustavsson

Depositata 18 N ov.tm 2 4 26 6/1/82

? RIASSUNTO

Sistema di navigazione comprendente almeno un radar ad impulsi ed un certo numero di radiofari ? risposta che quando ric evono impulsi radar trasmettono segnali modulati a impulsi, ad alta frequenza . Quando riceve un segnale di domanda proveniente dal radar ad impulsi , il radiofaro a ri sposta trasmette un segnale d i risposta con un certo ritardo. Il quale viene scelto in maniera tale che il segnale di r isposta arriva al radar a impulsi entro un int ervallo di tempo compreso tra il momento in cui tutti gli eco-s egnali che si trovano entro un campo definito sono stati ricevuti ed il momento in cui ha inizio il succes sivo impulso radar . L' esplorazione dello schermo del radar ? ritardato di tanto quanto ? ritardato il s egnale di r isposta. In questo modo il segnale di risposta si confronta con eco-segnali cons iderevolmente pi? deboli che nel caso di risposta non ritardata.

=== oOo ===?

La pr esente invenzione r iguarda un sistema di navigazione comprendente almeno un radar di bordo ed almeno un radiofaro radar il quale, quando riceye impulsi radar, trasmette segnali ad impulso ad alta frequenza a risposta modulata.

Nella maggior parte dei sistemi di navigazione di detto tipo noto, il radiofaro radar risponde ad una frequenza prossima a quella dell'impulso radar ricevuto e il.segnale di risposta si presenta sull'indicatore oppure schermo, sovrapponendo all?immagine normale radar. Un importante problema che si pone ? costituito dal fatto che potenti eco-disturbi derivanti dal mare, dalla pioggia oppure da terra possono mascherare completamente oppure parzialmente il segnale del radiofaro a risposta particolarmente se questo ? situato a breve distanza. Il fatto che il segnale del radiofaro radac i presenta sovrapposto sul normale indicatore radar pu? anche far s? che il segnale di risposta nasconde altri segnali eco di interesse, cio? che ? considerato un inconveniente. Per comunicazioni radar civili marittime, sono assegnate due bande di frequenza, la cosiddetta banda di 3 cm. oppure banda X compresa tra 9300 e 9500 MHz e la cosidetta banda di 10 cm oppure banda S compresa tra '2900 e 3100 MHz.

Nel.caso dei cosidetti radiofari radar a frequenza stabile, quando essi rilevano un impulso radar, trasmettono un impulso di risposta a frequenza permanente per esempio compresa nella porzione inferiore di detta banda di frequenza. Per ricevere detto segnale ? possibile regolare di nuovo il radar di bordo e in questo modo si fa un tentativo per distinguere il segnale di risposta dai segnali di disturbo che insorgono a causa del segnale radar trasmesso. Comunque In un radar di bordo con frequenze vicine a

quella di risposta, dei segnali di disturbo insorgono anche alla

frequenza di risposta sotto forma di eco-disturloi di terra e mare.

La ragione ? dovuta al fatto che il segnale radar trasmessoc i con?

seguenza 1'eco-disturbo ha una frequenza ampia che di conseguenza

sar? situata nel campo di frequenza del radiofaro a risposta.

Inoltre il ricevitore radar presenta un?attenuazione finita per la

frequenza dell?eco-disturbo anche quando detto ricevitore viene

regolato sulla frequenza di risposta. Per questi radar ? necessa?

ria anche un?effettiva selezione del ricevitore allo scopo di im?

pedire che si presentino segnali di radiofari a risposta a fre?

quenza poco diversa che interferiscono sul normale indicatore rail

dar. Quando il radar e/radiofaro radar inviano segnali a frequenza

differenti, si ha un altro inconveniente consistente nel fatto

che la maggior parte delle antenne radar esistenti oggi sono del

tipo a "guida d'onda a fenditura alimentata d?estremit?" che ha

la caratteristica che la direzione del fascio di antenna dipende

dalla frequenza e varia con 0,9 a 1,0?/100 MHz. Questo fatto pu?

dar luogo ad una deviazione di rilevamento per il radiofaro radar

oltre che ad un campo dello stesso fortemente ridotto.

Un?altra soluzione consiste nel cosidetto metodo della frequen?

za sfalsata, secondo cui il trasmettitore di risposta risponde con

una frequenza definita che ?, per esempio, 50 MHz al di sotto del?

la frequenza trasmessa dal radar. Anche in questo caso insorge il

segnale d?interferenza per le stesse ragioni ricordate a proposito dei radiofari radar a frequenza permanente. Si vedano: Conceptual per

Radar Piloting Techniques/l'uso delle tecnologie dei radiofari

radar (Racon), e di altre avanzate tecnologie per radar marini di

E.F : GRENEKER e J.E. METTHEWS, Georgia Institute of Technology,

Aprile 1981, e Fixed frequency Racon un'analisi di prestazioni

preparata dall'Amministrazione svedese per la Naviga*ione di Bo ;Morwing, P.O. Gustavsson. ;Lo scopo della presente invenzione consiste nell'ottenere una ;ricezione dei segnali di risposta priva di eco-disturbi dovuta al ;fatto che detta ricezione viene effettuata in corrispondenza del? ;l'estensione minima di detti eco-disturbi e nel consentire al ra? ;diofaro a risposta della presente invenzione di funzionare con ;esistenti apparecchiature radar di bordo di tipo convenzionale arbi? ;trario, nonch? con apparecchiature radar di bordo che attraverrso ;segnali in codice possono regolare di nuovo radiofaro a risposta ;secondo il modo di trasmissione della presente invenzione. ;Si passa ora a descrivere una realizzazione della presente in? ;venzione fatta con riguardo ai disegni allegati in cui: ;?fig. 1 mostra l'indicatore di un radar di bordo durante una ri? ;cezione di tipo convenzionale; ;fig. 2 ? un diagramma della frequenza che mostra lo spettro ;del radar di bordo e del segnale di risposta nel caso di una ri? ;sposta a frequenza permanente e di una risposta a frequenza sfalsa? ;ta, rispettivamente; ;?fig. 3 mostra l'indicatore di un radar di bordo della presente ruMtKU-b'.UDIO CONSULENZA BREVETTI s.n.c. ;;invenzione: ;fig. h ? uno schema a blocchi di un radiofaro a risposta secondo la presente invenzione ; ;fig. 5 ? uno schema a blocchi di un radaci bordo realizzato s econdo la presente invenzione ; e ;fig. 6 rappresenta un diagramma di campo che mostra la pos izione del segnale di risposta con e senza il ricorso alla presente invenzione . ;La fig. 1 mostra schematicamente l ' indicatore di un radar di bordo con segnali di ri sposta provenienti da due radiofari a risposta A e B che sono codificati con segnali Morse W e K rispettivamente . Con C vengono designate le riflessioni da pioggia , i cosidetti eco-disturbi da pioggia e con D viene indicato un tratto di linea costiera che sull ' indicatore determina un forte ritorno da terra . Ne consegue che sar? difficile distinguere il segnale di risposta dal radiofaro a risposta B a causa dell' eco-disturbo d erivante dalla pioggia ; inoltre parte del segnale d i risposta sar? annegato nel segnale di ritorno da terra. ;I metodi notifoer eliminare detto inconveniente si basano sul principio che la risposta, cio? il segnale di ri sposta ha una frequenza diversa da quella trasme ssa dal radar' di bordo ; in ogni caso , essi non danno alcuna soluzione soddisfacente per distinguere i segnali di ri sposta dall<??co ricevute . ;Fig. 2 mostra uno spettro di frequenza nella cos iddetta banda X, tra 9300 e 9500 MBz usata nel traffico radar per la marina mercantile in cui Y = 9300 a 9320 MHz viene disposto per radiof ari Secondo ;a risposta di frequenza permanente. / il principio della frequen? ;za permanente il radiofaro a risposta, quando riceve il segnale ;del radar di bordo, invia un impulso di risposta con una frequen? ;za definita nella porzione inferiore della banda, per esempio ;9310 MHz. Nel caso in cui la frequenza del radar di bordo sia vi? ;cina a questa frequenza, per esempio 9350 MHz, pu? insorgere un ;eco disturbo che pu? avere lo stesso ordine di grandezza del se- ;ganale di risposta e che maschera come mostraJujin fig. 2, il se- ;gna.e del radiofaro a risposta. Secondo il principio della cosid? ;detta frequenza sfalsata,? detto radiofaro a risposta invia il ;suo segnale con una frequenza il cui valore, per esempio 50 MHz ;? inferiore al valore di quella del radar di bordo che ?, per ;esempio, di 9^65 MHz. Neanche in questo caso ? possibile evitare ;eco-disturbi e mascheramenti del segnale del radiofaro a rispo? ;sta come risulta da fig. 2. Inoltre, in entrambi questi casi ? ;necessario cambiare le apparecchiature dei radar esistenti se ;esse sono costruite per ricevere solo le loro proprie frequenze. ;?L'idea fondament^ale della presente invenzione consiste nel ;fatto che il radiofaro a risposta che pu? essere di tipo arbi? ;tralo, cio? pu? trasmettere con la frequenza ricevuta, con una ;frequenza permanente oppure con una frequenza sfalsata rispetto ;alla frequenza ricevuta, trasmette il suo segnale con un certo ;ritardo. Detto ritardo dovrebbe essere cos? grande che il se? ;gnarle di risposta arriva al radar di bordo per la prima volta quando sono gi? arrivate tutte le eco, entro un raggio definito. ;In questo modo il segnale di risposta si trova a compe^tere con ;eco pi? deboli e il rischio di mascheramento da eco-disturbi e altre ;da/eco risulta fortemente ridotto. ;Questa situazione risulta dalla fig. 3, che ? la stessa rap? ;presentazione di fig. 1, ma con la differenza che il radiofaro a ;risposta B di fig. 3 ? equipaggiato per inviare un segnale di ri? ;sposta ritardato, mentre il trasmettitore ? commutato sul modo ;di trasmissione della presente invenzione in cui l'esplorazione ;comincia con ritardo. Il segnale proveniente dal radiofaro a ;risposta A non viene rappresentato in quanto esso ? di tipo con? ;venzionale e il suo segnale di risposta ? stato ricevuto prima ;dell'inizio della,esplorazione dello schermo. Lo stesso vale per ;l'eco-disturbo da pioggia ejper lajLinea costiera D di fig. 1. Il ;segnale proveniente eco dal radiofaro a risposta B, che viene ;ritardato di un certo intervallo verr?, in ognijcAso rappresenta? ;to dallo schermo in corrispondenza del giusto campo, dato che lo ;inizio dell?inzio dell'esplorazione dello schermo ? stato ritardel ;dato dello stesso intervallo di tenera del segnale/radiofaro a ;risposta. Come risulta da fig. 3, il segnale di risposta ? stato ;codificato con un addizionale segnale Morse s( . . .) che indi? ;ca appunto che la risposta proveniente dal radiofaro a risposta ;n?l modo ritardato. G sta ad indicare delle eco deboli in un cam? ;po corrispondente al campo di ritardo. Queste eco vengono cos? ;presentate ad una,falsa distanza, ma questo non ha importanza in quanto l'unico scopo consiste nel rendere possibile distinguere la risposta del radiofaro a risposta in un giusto campo. ;La fig. 4 mostra schematicamente per blocchi un radiofaro a risposta di tipo convenzionale cui ? stata applicata l'idea della presente invenzione. Con 1 ? indicata un'antenna, con 2 un commutatore trasmettitore-ricevitore e con 3 un ricevitore d^ uii i segnali ricevuti vengono inviati a un trasmettitore U attraverso un generatore 5 ad alta frequenza. E' previsto un modulatore 6 che ha appunto la funzione di modulare il segnale ad alta frequenza del trasmettitore; detto modulatore risulta controllato da un generatore 7 di segnali di sincronizzazione attivato dal segnale ad impulsi ricevuto. ;Radiofari a risposta del tipo ora indicato sono generalmente noti (e sono descritti per esempio nel brevetto svedese N. 419002). Secondo la presente invenzione il radiofaro a risposta trasmette un segnale di risposta ritardato quando identifica un segnale interrogativo proveniente da un radar di bordo equipaggiato per ricevere tale segnale di risposta ritardato. Con 8 viene designato un identificatore per segnali interrogativi, il quale quando riceve detto tipo di segnali, influenza, attraverso un disposi -tivo 11 di controllo, un commutatore 9 indicato simbolicamente, per collegare un circuito 10 di ritardo tra il generatore 7 ti segnali di sincronizzazione e il modulatore 6. Ritardando il segnale di risposta, quest'ultimo sar? interpretato dal radar di bordo come se venisse da una distanza maggiore di quella di quella da cui in realt? proviene. Per impedire che il radar di "bordo riproduca il segnale di risposta ad una distanza sbagliata, esso ? predisposto in melo da avere lo stesso ritardo del radiofaro a risposta di modo che l'immagine coniare ad una distanza esatta, mentre tutte le altre eco comprese in un dato campo scompaiono. ;Quando per esempio la.frequenza di ripetizione degli impulsi ? di 1 KHz ed il radiofaro a risposta e .l'esplorazione radar vengono ritardati di 0,5 JC 1 P R F = 0,5 ms la risposta dal radiofaro a risposta sar? in competizione con eco-radar che si troyano oltre ;-3 -9 ;0,5 x 10 x 3 x 10 = 75 Km ;2 ;per cui quando si ha una distanza 1 Km oppure, meno tra il radio^ faro a risposta e il radar di bordo si ha un miglioramento relativo tolleranza eco-disturbi dell'ordine di 75 dB. ;Allo scopo di consentire la cooperazione con un radar di bordo non corredato di dispositivo di ritardo, il commutatore 9 in corrispondenza della sua altra posizione, cow tocircuita il circuito 10 di ritardo. Figura 5 mette in evidenza.un radar a impulsi di tipo convenzionale comprendente un genertore 20 di segnali di sincronizzazione che fa partire un modulatore 20 in modo da modulare i segnali ad altra frequenza di un magnetrone 22. I segnali ad'impulsi modulati vengono inviati ad un'antenna 2U attraverso un commutatore trasmettitore/ricevitore 23. Al ricevimento, attraverso il commutatore 23, 1'eco-segnale dello obiettivo va ad un amplificatore H F indicato con 25 , la cui uscita viene inviata ad un misc elatore 26 unitamente al segnale proveniente da un oscillatore locale 27 ; dal mise elatore , il segnale viene inviato ad un amplificatore M F indicato con il numero di riferimento 28. A questo punto il segnale perviene ad un rivelatore 29 e attraverso un amplificatore video 30 , allo schermo 31. Il generatore 20 di segnali di sincronizzazione attiva un generatore 32 d' esploraz ione che esplora appunto lo schermo 31. E' anche pos sibile far si che .l' impulso di trasmissione faccia scattare indirettamente il generatore d' esplorazione.. Per far in modo che que sto dispos itivo convenzionale funzioni con un ritardo -corrispondente a quello del radiofaro a risposta viene collegato un circuito di ritardo 33 che^ppunto ritarda il segnale d'esplorazione dello stesso intervallo del quale ? ritardato quello del radiofaro a risposta. Allo scopo di commutare il radiofaro a risposta sulla trasmissione del segnale di risposta ritardato , il radar di bordo deve inviare un segnale interrogativo che, per esempio , pu? consistere in una serie d' impulsi di forma speciale oppure in un impulso doppio . Se si suppone che il segnale interrogativo consista, per esempio , in un impulso allungato , questo ? rappresentato con l' ausilio di un commutatore 35 che quando ? in funzione determina una lunghezza speciale dello impulso di modulazione e nello stesso tempo la commutazione del dispositivo 3h per cui si viene ad interrompere il collegamento diretto tra il generatore 20 di segnale di sincronizzazione ed FUMER?- STUDIO CONSULENZA BREVETTI s.n.c. ;il generatore d' esplorazione , 32 ed i]/:ircuito 33 di ritardo vien collegato tra questi generatori . A causa di ci? , sullo schermo sar? rappresentato solo il segnale proveniente dal radiofaro a risposta unitamente a eco remote ed il segnale di risposta dal radiofaro a risposta A sar? ricevuto prima dell ' ini zio dell ? esplorazione dello schermo , come ricordato con riferimento a fig. 3. ;E' importante notare che allq?copo di semplificare la descrizione sono stati scelti come esenqpio , un radar di bordo e radiofari a risposta della forma pi? semplice , in cui il segnale di risposta ha la stessa frequenza del segnale ricevuto da detto radar di bordo . Naturalmente ? possibile applicare la presente invenzione a configurazioni di altro tipo quali ad esempio i radiofari a risposta a frequenza di esplorazione , i radiofari a risposta a frequenza permanente oppure i radiofari a risposta a frequenza sfalsata. ;E ' possibile che i radiofari a risposta inviino s egnali ritardati solo quando ricevono segnali interrogativi (di domanda) dal trasmettitore , altrimenti essi non trasmettono alcun segnale . ;Questo fatto pu? essere rappresentato da lina posizione di detto commutatore 9 per la quale esso non ? collegato con nessun contatto . ;D ' altro lato ? possibile che sia il segnale di risposta non ritardato che quello ritardato vengano trasmessi l ' uno dopo l ' altro e che solo il segnale ritardato venga codificato con un carattere speciale . ;HWE??0-STUD?O CONSW ENZA BREVETTI 3.?.?. ;;Le alternative di cui sopra possono essere rappresentate simbolicamente dal commutatore' 9 che pu? collegare l ' uscita del generatore 7 di segnale di sincronizzazione con i diversi contatti con il contatto ;a ? d . Quando ha il collegamento/: non viene trasmesso alcun segnale ; quando si ha il collegamento con il contatto ]3 , viene trasmesso un normale segnale di risposta che non ha alcun ritardo ; quando invece si ha il collegamento con il contatto c_, il s egnale di risposta viene trasmesso con ritardo ; e quando infine si ha il collegamento con il contatto d_ vengono trasmessi sia il s egnale non ritardato che quello ritardato . La commutazione tra queste posizioni pu? essere effettuata attraverso segnali int errogativi corri spondenti a pos izioni differenti ed hanno per esempio diverse frequenze d' impulsi , oppure manualmente durante l ' installazione quando si sa secondo quale modo l'apparecchiatura funz ioner? . Fig. 6 rappresenta un diagramma di campo di un radar di bordo realizzato s econdo la presente invenzione. Se l ' intervallo di tempo tra due impuls i trasmessi ? di 1 ms (1 KHz FRF) questo corrisponde ad un raggio di rilevamento di l50 JCm. Come mostrato nel diagramma, 1 ' eco-segnale diminuisc e al crescere della distanza, ma con un segnale di risposta SI ad una distanza, per esempio , di 50 Km, questo pu? risultare completamente mascherato da ecosegnale . Se d ' altro canto il segnale S2 di risposta viene ritardato in modo da verificarsi in un istante corrispondente ad una distanza addizionale di altri 75 Km questo s egnale si trover? a competere con eco pi? deboli . Le figg. 6b e 6c mostrano l ? esplorazione dello schermo in funzionamento normale e quando si ritarda il radar di bordo. Si pu? notare che con ritardo di 0,5 ras il contrasto tra il segnale di risposta e gli eco-disturbi aumenta considerevolmente, unitamente al fatto che il segnale di risposta viene rappresentato ad una distanza corretta. ;RIVENDICAZIONI ;1) Sistema di navigazione comprendente almeno un radar ad impulsi ed almeno un radiofaro a risposta del tipo che, quando ri- . ceve impulsi radar, trasmette segnali ad impulsi modulati ad alta frequenza, caratterizzato dal fatto che detto radiofaro a risposta quando riceve un segnale interrogativo dal radar ad impulsi, ? in grado di trasmettere il segnale di risposta ritardato, il ritardo essendo scelto in maniera tale che detto segnale di risposta arrivi al radar ad impulsi entro un intervallo di tempo compreso tra il momento in cui tutti gli eco-segnali entro un campo definito sono,stati ricevuti ed il momento in cui ha inizio il successivo impulso radar, nonch? dal fatto che l?esplorazione dello schermo del radar viene ritardata dello stesso intervallo di tempo di cui ? ritardato il segnale di risposta. ;2) Sistema di navigazione come in l) in cui il radiofaro a risposta comprende mezzi di commutazione che quando ricevono un segnale interrogativo commutano il radiofaro a risposta da una posizione di riposo ad una di lavoro in corrispondenza della quale esso trasmette il segnale di risposta ritardato. ;3) Sistema di navigazione come in 2), in cui il radiofaro a ? risposta quando si trova nella posizione di riposo risponde sen-* za ritardo al normale impulso radar.

4) Sistema di navigazione come in 2), in cui il radiofaro a risposta quando ? in posizione di riposo non trasmette alcun segnale.

5) Sistema di navigazione come in 2) in cui i mezzi di commutazione hanno una posizione per la quale il radiofaro a risposta trasmette sia i segnali di risposta non ritardati che quelli ritardati.

6) Sistema di navigazione come in una qualsiasi 'delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che il trasmettitore comprende mezzi atti a generare segnali interrogativi e mezzi di commutazione che quando attivano i mezzi che generano segnali interrogativi, collegano un circuito di ritardo in modo da ritardare l'esplorazione dello schermo.

7) Sistema di navigazione come in 3), in cui i.mezzi di commutazione quando si trovano nella posizione di lavoro collegano un circuito di ritardo onde ritardare l'impulso di risposta e consentire l'operazione con un radar che ha un ritardo nell'esplorazione dello schermo, mentre quando detti mezzi di commutazione sono in posizione di riposo consentano la cooperazione con altre apparecchiature radar.

8) Sistema/navigazione come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che il segnale di risposta che vien trasmesso con un certo ritardo, vien codificato

Claims

in maniera tale da poter essere distinto dai segnali di risposta non ritardati .

9) Sistena di navigazione come in una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che il ritardo sia nel radiofaro a risposta che nel radar corrisponde ad una porzione definita dell' int ervallo di tempo tra due impulsi radar trasmessi .

10) Sistema di navigazione come in 9) , in cui il ritardo corrisponde a circa met? dell 'intervallo di tempo tra due impulsi radar.

11) Sistema di navigazione come in una qualsivoglia delle precedenti rivendicazioni , caratterizzato dal fatto di comprendere mezzi di controllo che posizionano i mezzi di commutazione in corrispondenza della posizione richiesta dipendentemente dal segnale interrogativo ric evuto .

12) Sistema di navigazione come in una qualsiasi delle rivendicazioni precendenti , caratterizzato dal fatto che i mezzi di commutazione pos sano essere regolati alla posizione richiesta , durante l ' installazione del radiofaro^, rispo sta.

pt/

l?Ufficiale Rodanti

(piefro ?/???????

>. Brevi'