SE428160B - Anordning for att fran en grovverdesgivande tacan-anleggning utvinna korrekt avstandsinformation - Google Patents

Description

7808107-2 10 15 20 25 30 35 eftersom det är direkt proportionellt mot tiden mellan anrops- och svarssändningarna (inbegripet den fixerade tidsfördröjning- en vartill hänsyn givetvis tas).

Tacan-anläggningen utgör ej något särskilt exakt in- strument och användes i första hand för att erhâlla allmänna angivelser på bäring och avstånd. Normalt flyger flygplanet från en Tacan-station till en annan och ett fel på 5 eller 10km är ej av betydelse. i I samband med helikopterstrid, speciellt i djungelom- råden, föreligger ett önskemål att helikoptern skall kunna flyga så nära trädtopparna som möjligt för att undvika upp- täckt och luftvärnseld från marken. I sådana situationer är det vanligt att en befintlig öppning i skogen eller en för ända- målet åstadkommen öppning användes som helikopterlandningsplats.

Det är nödvändigt att helikopterpiloten kan flyga till öpp- ningen och helt enkelt sätta ned sin maskin där. Eftersom han flyger på låg höjd kan han ej sikta öppningen på avstånd. På grund därav föreligger ett behov av ett landningssystem som leder piloten till öppningen med tillräcklig noggrannhet för att han därefter skall kunna göra en visuell landning.

Erforderligt landningssystem skulle_kunna vara en ny anläggning som fordrar ytterligare navigeringsutrustning i flyg- planet. En dylik lösning skulle öka både vikt och kostnad.

Eftersom varje flygplan är utrustat med en Tacan-mottagare för annat ändamål är det uppenbart att om Tacan-anläggningen skulle kunna göras mer noggrann så skulle den kunna användas i ett effektivt landningssystem. Det blir då endast nödvändigt att sätta upp en Tacan~sändare på avsedd landningsplats och använda den konventionella Tacan-mottagaren i flygplanet tillsammans med en liten tillsatsutrustning för att erhålla ett landnings- system. I princip föreligger för närvarande två modeller av Tacan-anläggningar i drift, en benämnas ARN/52 och den andra ARN/84. Den äldre anläggningens ARN/52 korrekthet är relativt dålig och uppgår till plus/minus 180 m, plus/minus 0,2 % av av- ståndet inom landningsbetjäningsområdet mellan 0 - 25 km. Ett användbart landningssystem fordrar en noggrannhet som är en storleksordning bättre. å Ändamålet med den föreliggande uppfinningen är att åstadkomma signaler ur en konventionell Tacan-utrustning, 10 15 25 30 7808107-2 antingen den äldre ARN/52 eller den modernare ARN/84, som har tillräcklig noggrannhet för att ge ett beräkningsavstând från markfyren med tillräcklig korrekthet för att kunna tillåta att Tacan-signalerna användes som grundsignaler i ett navigations- system för landning. Ett annat ändamål är att åstadkomma organ för att bearbeta dessa signaler på ett sådant sätt att det av- ger utsignaler som kan användas av en pilot för ledning av sitt flygplan mot landningsplatsen.

Generellt kan sägas att den föreliggande uppfinningen tillfredsställer nämnda krav på att ge korrekta signaler genom att utnyttja existerande signaler i en vanlig Tacan-utrustning vid en punkt med tillräcklig noggrannhet, vilka signaler modi- fieras i en korrigerare så att man uppnår noggranna signaler oavsett om man använder den gamla ARN/52 eller den nya ARN/84 anläggningen.

Uppfinningen kommer att beskrivas närmare nedan i samband med bifogade ritningar, där fig. 1 visar ett blockschema för anläggningen enligt den föreliggande uppfinningen, varmed man uppnår mycket nog- granna avståndsvärden ur en Tacan-anläggning av mindre nog- grant slag, fig. 2 visar kurvdiagram som underlättar förståelsen av anläggningen enligt fig. 1 och fig. 3 visar ett blockschema för ett mikrodatorfilter, som utvinner precisionsavståndsvärden och avståndsändringshas- tigheten ur det korrekta tidsvärdet mellan anrop och svar.

Innan den föreliggande uppfinningen beskrivs skall vissa grundläggande fakta beträffande det sätt varmed Tacan- systemet arbetar ges (denna redogörelse hänför sig till av- ståndsmätdelen (DME) av Tacan-anläggningen). När man önskar utföra avståndsmätningar sänder Tacan-sändaren i flygplanet en puls, eller mer korrekt ett par tidsförskjutna pulser. Mark- stationen mottar dessa pulser och sänder efter en bestämd tids- fördröjning returpulser. Inblandade i returpulserna till det sändande flygplanet är andra returpulser för andra flygplan och ytterligare bipulser, som utsändes av Tacan-stationen och är nödvändiga för korrekt funktion hos anläggningen vid bärings- bestämning. Tacan-anläggningen i flygplanet omfattar DME-upp- fångande utrustning, som tar ut den rätta pulsen och sedan . .___ -.--..__.:-_- 7608107-2 10 15 20 25 30 avkänner runt denna punkt för ytterligare pulser, d.v.s. åter- stoden av tiden är DME-insignalen utsläckt. Med andra ord bil- das en grind eller ett fönster och avsökaren söker pulser en- bart inom detta fönster. Tacan-anordningen skiftar automatiskt fönstret tills den når en punkt där den fortsätter att motta 'retursignaler inom grindområdet. När detta sker oavbrutet in- ser avsökaren att den ser de rätta returpulserna och tiden mellan det att frågan sändes till det att retursignalen mot- togs användes sedan för att beräkna avståndet. Med den fasta fördröjningen vid markstationen borträknad från tiden mellan sändning och mottagning blir det återstående tidsintervallet proportionellt mot dubbla avståndet och kan i motsvarighet därtill ges en skala i meter, km o.s.v. Trots det faktum att det beräknade avståndsvärdet som erhålles från Tacan-anlägg- ningen ej är korrekt så är videosignalen och grindsignalen, speciellt den del av grindsignalen som kallas den tidiga grind- bildaren, d.v.s. början av fönsteröppningen, tillräckligt noggrann för att identifiera de av returpulserna som är av in- tresse. I Pig. 1 visar i blockschemeform vissa av elementen inom en ARN/52 Tacan-anordning. Signalen bearbetas efter att ha mottagits via antennen 11 på konventionellt sätt och slutar som en utgående videosignal från ett videostegrör 13. I Tacan- anläggningen matas denna videosignal till en avståndsbehand- lingsmodul 15 vari den användes för att bestämma avståndet.

Vidare visas inom ARN/52 Tacan-anläggningen en "avstånd Axmodul" 17. En av utgångarna från denna modul utgör en ledning 19 som kan betecknas som den tidiga grindbildaren. Dess signal utgör tillsammans med videosignalen på ledningen 21 två grundsigna- ler som användes för anordningen enligt den föreliggande upp- finníngen. Förutom att konstatera att den tidiga grindbilda- ren kan utnyttjas i den form den uppträder i Tacan-anordningen så kan konstateras att den föreliggande uppfinningen erhåller en videoutsignal från videosteget 13 som är ren nog och är utan de fel som införs vid ytterligare elektromekanisk behandling, varigenom den kan användas för att erhålla signaler som medger korrekt avståndsbestämning.

Pig. 2 visar de vågformer som hör samman med Tacan- -systemet och anläggningen enligt den föreliggande uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 7868107-2 Nära överkanten av fig. 2 visas utsänd videosignal, som omfat- tar ett par pulser 23. Dessa kommer vanligen att ha en gauss- form, men för enkelhets skull visas de som stympade trianglar.

Alla funktioner utförs vid 50 %-punkten på den stigande puls- kanten, så att en linje to kan inläggas vid denna punkt. Denna signal mottas av markstationen eller fyren och efter en förut- bestämd fördröjning, som såsom anges i figuren är 50 mikro- sekunder i en X-läges Tacan och 74 mikrosekunder i en Y-läges Tacan, återsänder fyrsändaren svarspulserna 25. Dessa mottas som videosignalen 25. I fig. 2 visas även den tidiga grindbil- darsígnalen 27. Såsom visas uppträder den vid en tidpunkt före den andra pulsen i paret 25. Det föreligger en 12 mikrosekun- ders skillnad mellan de två pulserna. Även om Tacan-anläggning- en utnyttjar den andra pulsen i paret så är den första pulsen i själva verket mer korrekt och det är önskvärt att genomföra avståndsmätningen enligt den föreliggande uppfinningen med ut- gång från denna puls. _ Med dessa grundförutsättningar i minnet kommer den i fig. 1 visade anläggningen nu att beskrivas mer i detalj.

Under det att pulserna 23 enligt fig. 2 går genom antennen 11 avkännes de i en detektor 31, som mottar en insignal från en omkopplare 32 i ledningen till antennen 11. Den till antennen 11 matade signalen kommer givetvis att ha en avsevärd storlek.

Detektorn och omkopplaren uttar endast en liten del av denna signal av samma storleksordning som den mottagna videosigna- len. Denna signal från detektorn 31 kopplas via en buffertför- stärkare 33 till en ankomsttidskomparator (TOA) 35. Denna kom~ parator uppvisar en referensingång som motsvarar 50 %-punkten och avkänner tiden to enligt fig. 2. Signalen från komparatorn 35 kopplas via en OCH-grind 37, som också mottar en öppnings- signal från en pulsformare 39, vilken via buffertförstärkareg 41, 43 är ansluten till en frågesignal erhållen från Tacan- anordningen via ledaren 45. Utsignalen från OCH-grinden 37 ma- tas via ett fördröjningsorgan H9, som styrs av en multiplexin- signal från en multiplexerare (MUX) 51. Som insignaler på MUX 51 föreligger en X-lägesfördröjning på 48,5 usek och en Y-läges- fördröjning på 71,5 usek. Dessa utgör fasta konstanter i an- läggningen. Vilken av fördröjningarna som väljes bestämmes av signalen på ledaren 53, som i sin tur beror av vilket 7808107-2 10 15 20 .25 30 35 funktionsläge som valts. I fig. 2 visas TOA-utsignalen från TDA-komparatorn 35 som pulsen 55 och dess fördröjning genom fördröjningsorganen 45 visas med den fördröjda pulsen 57; Detta är den puls som uppträder på ledaren 59 betecknad START och går till en avstånds- och avståndsvärdesavsökare. TOA-utpulsen 57 eller É5 är exakt 2,5 usek lång. När den sålunda adderas till fördröjningen på 47,5 eller 71,5 usek kommer pulsens 57 slut- _kant att uppträda vid en tidpunkt som är exakt lika med den för' fyrfördröjningen på 50 eller 74 usek. Pulsens 57 slutkant anger sålunda nollfelpunkten för det tidmätvärde som utnyttjas vid bestämning av den tidiga eller sena mottagningen av videofram- 0 kantens~50 6-punkt. 7 _ ,Mottagen videosignal matas via antennen 11 till Tacan- anläggningen där den bearbetas på vanligt sätt och resulterar i videosignalen 21 från videosteget 13. Denna signal matas via en förstärkare 58 till en andra TOA-lägeskomparator 59, vars utsignal matas via en OCH-grind 65, som såsom utgång har en ledare 66 betecknad med STOPP. Givetvis mottas många pulser och var och en av dessa kommer att uppträda i videosignalen. Samt- liga av Tacan-anläggningen mottagna pulser kommer att uppträda där. De pulser som utgör svar på frågesändningen måste således utsorteras. Det är här som den tidiga grindbildningssignalen på ledaren 19 kommer med i spelet. Den inmatas via lämpliga buffert- ar till en pulsformare 67, vars utsignal utgör stopp-insignal på en räknare (CNT) 69. Räknaren 69, som är ansluten till en klocka 70, mottar en startinsignal från grindens 35 utgång. Den mottar en stopputsignal vid ungefär toppen på den andra pulsen i pulsparet, d.v.s. vid slutkanten på den tidiga grindbildnings- singalen. Räknarens talvärde är alltså proportionellt mot av- ståndsuppskattningen 81 enligt fig. 2. Detta talvärde matas in på en subtraherare 73, varifrån en konstant (antingen 16 eller. 98,5) subtraheras i enligl-Äer med ifall ARN/sz eller ARN/su är den använda anläggningen. (I ARN/84 uppträder den tidiga grind- bildningen även senare.) önskad konstant matas via multiplexe- raren 75 till subtraheraren. Denna utför subtraktionen 83 enligt fig. 2. Det värde som nu föreligger på subtraherarens 73 utgång motsvarar tiden mellan to och början på pulsen 85. Detta värde föreligger i subtraheraren 73 vid slutet av en cykel. Det på. detta sätt erhållna värdet från föregående cykel användes för 10 15 20 25 30 35 78108107-2 nästa cykel. Utsignalen på ledaren 87 från pulsformaren 39, vilken pulsformare utgör förutstyrorgan för frågesignalen (IPT) och vilken utsignal uppträder innan någon frågesignal utsändes, användes för att överföra subtraherarens värde till en räknare 93 och för att rensa räknaren 69. Båda räknarna 69, 93 mottar en insignal från en klocka 20. I räknaren 93 nedräknas värdet med början då utpulsen uppträder på grinden 37. Figuren visar en situation där det föreligger en nollfördröjning, d.v.s. sändare och mottagare ligger omedelbart bredvid varandra. I verkligheten kommer pulsen 85 att normalt uppträda något sena- re än pulsen 57. När värdet i räknaren kommer ned till +2,5 avges en utsígnal från en avkodare 97, vilken mottar sin in- signal från räknaren. Denna utsignal kvarstår tills räknaren har gått genom noll och uppnått värdet -2,5. Således erhålles en grind som kan betecknas tidig/sengrind (ELG) och som av- gränsar den punkt där 50 %-punkten i den mottagna videosigna- len för den första pulsen bör ligga. Denna puls återges som pulsen 99 i fig. 2 och utgör grindens 65 öppningssignal. Alltså kommer enbart en puls som mottas inom fem mikrosekunders- grinden att passera genom grinden 65 och åstadkomma den ome- delbara exakthetsstoppsignalen på ledaren 66; Den hittills åskådliggjorda anläggningen alstrar ut- signaler på ledarna 59 och 66. Tiden mellan slutkanten av pul- sen på ledaren 59, d.v.s. puls 57 i fig. 2, och framkanten av pulsen på ledaren 67, d.v.s. puls 100 i fig. 2, är direkt proportionell mot det dubbla avståndet mellan Tacan-mottaga- ren i flygplanet och markfyren. Dessa råsignaler har tillräck- lig exakthet för att medge en bestämning av det avstånd och avståndsvärde som kan användas i en landningsanläggning av det slag som angivits ovan.

Såsom visas i fig. 3 användes start- och stoppsignaler- na som insignaler på en mikrodator 101, vari avstånd och av- ståndsvärde framräknas. Avståndet och avståndsvärdet matas se- dan som utsignaler från mikrodatorn på ledarna 103, 105 till en återgivningsanordning 107.

Den givna beskrivningen anger en som hårdvara utförd anordning. I praktiken kan en stor del av den just beskrivna hårdvaran elimineras då en'mikrodator införs, vilket speciellt gäller de till hårdvaran förda räknarna och subtraheraren. 7søs1o7-2 När en mikrodator införs blir det även möjligt att utvinna samtliga erforderliga signaler från enbart tre Tacan- signaler: 7 7 den utsända RF-signalen via en omkopplare och videodetektor, 5 den tidiga grindbildningssignalen och den mottagna videosignalen.

Claims (10)

7808107-2 PATENTKRAV

1. Anordning för att från en grovvärdesgivande Tacan- anläggning utvinna korrekt avståndsinformatíon, vilken Tacan- anläggning innefattar organ (11) för att sända frågepulser (23) till en markstation, en mottagare med ett videosteg (13) samt en anordning (17) för bildning av en tidig grindsignal (27), varvid varje sändning av frågesignaler är dubblerad såsom ett pulspar, så att den tidiga grindsignalen är anordnad att upp- fånga mottagandet av en andra puls i pulsparet, som returne- rats från markstationen efter en bestämd tidsfördröjníng T från det att markstationen mottagit pulsparet, k ä n n e - t e c k n a d av a) organ (31-33) för att sampla en del av den första pulsen i varje utsänt pulspar, vilken del är i huvudsak av samma storlek som den mottagna signalen efter bearbetning i videosteget (13), b) första organ (35) för att omforma nämnda puls till en fyr- kantpuls, vars framkant uppträder vid ungefär 50 %-punkten för den utsända pulsen och vars slutkant uppträder exakt 2,5 usek senare,' c) fördröjningsorgan (49) för att fördröja fyrkantpulsen en exakt tidslängd så att dess slutkant uppträder vid den förvän- tade ankomsttiden för startkanten på den återvändande pulsen, d) andra organ (59) anslutna till Tacan-mottagarens videosteg (13) för att omforma därifrån erhållen puls till i huvudsak en fyrkantpuls; vars framkant och slutkant uppträder vid 50 9- punkten för videopulsen, e) en OCH-grind (65) vars ena ingång är ansluten till de andra organens (59) utgång samt f) organ (69,73,93) vilkas ingång är ansluten till Tacan-mot- tagarens tidiga grindsignalledning (19) för att alstra en ny tidig/sen grindsignal avsedd att uppträda före den förstnämnda tidiga grindsignalen (27) tillräckligt tidigt för att omge puls- parets första puls, som inmatas på nämnda OCH-grind (65) som en andra insignal.

2. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a d av att organen (69,73,93) för att alstra nämnda tidiga/sena grindsignal omfattar en första räknare (69) ansluten till en klocka (20) och uppvisande en startingång och en stoppingång, vilken startingång är ansluten till fördröjningsorganens (H9) i 7ses1o7-2- 10 'utgång medan stoppingången matas med den förstnämnda tidiga , grindsignalen (27), varvid den första räknarens utgång är an- sluten till en ingång på en subtraherare (73), som även matas med ett fast värde som är lika med tiden mellan pulsparets pulser och vars utgång är ansluten till en förinställningsin- gång på en andra räknare (93) uppvisande en laddningsingång som är ansluten till Tacan-mottagarens förutstyrorgan för frågesignalen (IPT), som även bildar slutningsingång för den ”första räknaren (69), och vilken andra räknare (93) uppvisar en startingång som bringar den att nedräkna från intaget läge och är ansluten till fördröjningsorganens (ngï utgång medan den andra räknarens (93) utgång är ansluten till en avkodare (97) anordnad att ge en utsignalpuls mellan talvärden som mot- svarar plus 2,5 usek och minus 2,5 usek, vilken utsignalpuls utgör andra insignal på nämnda OCH-grind (65).

3. I 7 f 3.- I eAnordning enligt patentkravet 2, varvid den är avsedd att arbeta såväl vid X-lägesfördröjning som vid Y-lägesfördröj- ning, Ik ä n n e t e c k n azd av en multiplexerare (51) som ger en insignal till fördröjningsorganen (37), varvid multi- plexeraren som bestämda insignaler ger en X-lägesfördröjning av 48,5 usek och en Y-lägesfördröjning av 71,5 usek samt som ingående styrsignal erhåller en utsignal från Tacan-anläggning- en som anger om den arbetar i X- eller Y-läge. _

4. Anordning enligt patentkravet 2 och avsedd att arbeta med antingen en ARN/52 eller en ARN/84 Tacan-anläggning, k ä n nde t e c k n a d fav en andra multiplexerare (75) med fasta tidsvärden 16 och 98,5 usek som insignaler i motsvarighet till den tid varmed starten av ett syntetiskt tidigt/sent grind- fönster måste öppnas efter start av påföljande frågesignal för ARN/52 respektive ARN/84 Tacan-anläggningen, varvid den andra multiplexeraren (75) har en styringång för att selektivt avge en av nämnda insignaler som utsignal, vilken matas som ett fast insignalvärde till subtraheraren (73). ,

5. » Anordning enligt patentkravet 1,l k.ä n n e t e c k - n a d av att de första och andra organen (35,59) omfattar kom- paratorer som såsom en första insignal har sändarsignalen respek- _tive mottagen videosignal och såsom en andra insignal ett värde I som motsvarar spänningen vid 50 %-punkten för nämnda pulser. _ ._ _.-.í.._.a 78081 07- 2 11

6. Anordning enligt patentkravet 5, k ä n nde t e c k - n a d av en andra OCH-grind (37) mellan nämnda första organ (35) och fördröjningsorganen (H9), vilken OCH-grind uppvisar en öppningsingång som är ansluten till Tacan-mottagarens för- utstyrningsorgan (IPT).

7. Anordning enligt patentkravet 6, k ä n n e t e c k - n a d av en pulsformare (39) mellan förutstyrningsorganen (IPT) och. OCH-grinden (3 7).

8. Anordning enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k - n a d av att utsignalen från pulsformaren (39) även utnyttjas för att rensa fördröjningsorganen (H9).

9. Anordning enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k - n a d av en ytterligare pulsformare (67) mellan den tidiga grindsignalanordningen (17) och den första räknaren (69).

10. Anordning enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k - n a d av att organen (31,33) för att sampla en del av den sän- da signalen omfattar en omkopplare (32) ansluten till antenn- matningen för sändarantennen (11) i Taoan-anläggningen och en detektor (31) matad från omkopplaren. Å»