SE435554B - Navigationssystem - Google Patents

Description

8106798-5 10 15 20 25 och varierar med U.8-1.Û/1UD MHz. Detta kan ge en missvisning i bäring till radarfyren-och dessutom kraftigt reducerad räckvidd hos denna.

En annan lösning är den s k frekvensförskjutningsmetoden (frequency offset) där svarssändaren svarar med en bestämd frekvens som exempelvis ligger 50 MHz under den från radarn utsända frekvensen. Även i detta fall uppstår störsignalen av samma orsaker som härovan har nämnts i samband med fastfrekvensens raderfyrar. Jämför: Conceptual Rader Pilotlng Techniques using radar beacon (Raconltechnology and other advanced marine radar technology, EF. Greneker and J.E. Matthews, Georgia Institute of Technology, april 1981 och Fixed Frequency Recon, a performance analysis prepared for the Swedish Admi- nistration of Shipping and Navigation, Bo Morwing, P.O. Gustavsson.

REDOGÜRELSE FöR UPPFINNNGEN 'Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en klotterfri mottagning av svarssignalerna genom att mottagningen- sker vid en tidpunkt da klotter förekommer l minsta utsträckning och att svarssändaren enligt uppfinningen skall kunna arbeta tillsammans såväl med förefintliga konventionella fartyge- radaranordningar av godtycklig typ som med fartygsradaranordningar som genom kodsignaler kan omställa svarssändaren till sändningsmetoden enligt uppfinningen.

FIGURBESKRIVNING Uppfimingen beskrivas närmare härnedan med hjälp av ett utföringsexempel under hänvisning till bifogad ritning på vilken fig. 1 visar indikatorskärmen för en fartygsradar vid mottagning av konventionell typ, fig. 2 är ett frekvens- diagram som visar fartygsradarns och svarssignalens spektrum vid fastfrekvens- svar respektive förskjuten frekvenssvar, fig. 3 visar indikatorskärmen för en fartygsradar enligt uppfinningen, fig. 4 är ett blockschema över en fartygsradar enligt uppfinningen och fig. 6 är ett avstàndsdiegram som visar svarssignalens läge utan tillämpningen och med tillämpningen av uppfinningen. v» lÛ 15 2D 25 30 8106798-5 \el FüREoRAGl-:N uTFüRiNGsFoRM F ig. 1 visar schematiskt indikeringsskärmen av en' fartygsradar med svarssig- naier fran tva svarssändare A och B vilka är kodade med morse-tecknet w respektive k. Med C betecknas regnreflexer s k regnklotter och med __|_3 betecknas en kuststräcka som åstadkommer kraftiga landekon pa indikatorn.

Följden blir att svarssignalen fran svarssändaren B blir svart att urskilja pä grund av regnklottret och att en del av svarssignalen helt dränks av markekon från land.

De kända metoderna för att eliminera denna -oliigenhet bygger pe principen att svarssignalen har en annan frekvens än den fràn fartygsradarn utsände, de ger emellertid inte en tillfredställande lösning att kunna skilja svarssignalerna fran de mottagna ekona.

Fig. 2 visar ett frekvensspektrum .i det för civil-marin radartrafik använda s k X-bandet mellan 9300 och 9500 MHz där x=93DU-932U MHz är avsatta för fastfrekvensrakoner. Vid fastfrekvensprineipen sänder svarssändaren vid mot- tagning av fartygsradarns signal en avarspuls med bestämd frekvens i bandets nedre del exempelvis 9310 MHz. Om fartygsradarns frekvens ligger nära denna frekvens som exempelvis 9350 MHz kan uppste störande klotter som kan vara av samma storleksordning som svarssignalen och maakerar svarssändarens signal som är antytt i fig. 2. Vid den s k frekvensförslzj:Itningsprincipen (frequency offset) sänder svarssändaren sin signal med en frekvens som ligger med ett bestämt värde exempelvis 50 MHz under fartygsradarns frekvens som exempel- vis är 9465 MHz. av svarssändarens signal som det framgar av fig. 2. Vid bada dessa fall är Inte heller i detta fall kan man undvika klotter och maskering dessutom ingrepp i de existerande radarutrustningarna nödvändigt om dessa endast är byggda för mottagning av sina egna frekvenser.

Uppfinníngens grundtanke är att svarssändaren som kan vara av godtycklig typ dvs kan sända med den mottagna frekvensen, med en fast frekvens eller med en i förhållande till den mottagna frekvensen förskjuts-n frekvens sänder sin svarssignal med fördröjning. F ördröjningen skall vara sa stor att svarssignalen anländer till fartygsradarn först efter att samtliga ekon inom ett bestämt avständsomrade har anlänt. Pa detta sätt behöver svarssignalen endast kon- ajosvas-s lÛ 15 20 25 30 kurrera med svagare ekon och faran för maskering genom 'klotter och övriga ekon reduceras kraftigt.

Detta framgår av fig. 3 som visar samma indikatorskärni som fig. 1 'med den skillnaden att svarssändaren B enligt fig. l har enligt uppfinningen utrustats för sändning av en fördröjd svarssignal och sändaren har omkopplats till sändnings- moden enligt uppfinningen, da svepet startas med fördröjning. Signalen fran svarssëndaren A kommer inte att presenteras då den är av konventionell typ och 'dess svsrssignel har mottagits innan indikatorsvepet har startat. Detsamma gäller regnklottret C och kustkonturen D i fig. l. Signalen från svarssändaren B som är fördröjd en bestämd tid presenteras emellertid på riktigt avstånd från indikatorn da indikatorns svepstart har fördröjts samma tid som svarssändarens signal. Som framgår av fig. 3 har svarssignalen kodats med ett extra morse- tecken s (...) som talar om att svaret kommer från en svarssändare i fördröjd mod. Med G är antydda svaga ekon pa avstånd motsvarande fördröjningsav- ståndet. De presenteras alltsa pä falskt avstånd med detta är inte av intresse da det enda som eftersträvas är att kunna urskilja raconsvaret pâ rätt avstånd.

F ig. 4 visar schematiskt i form av ett blockschema en svarssändare av konven- tionell typ på vilken uppfinningens princip tillämpats. Med 1 betecknas en antenn, med 2 en sändar/mottagaromkopplare och med 3 en mottagare från vilken de mottagna signalerna lades till en sändare 4 genom en högfrekvens- generator 5. En modulator 6 är anordnad för att modulara sändarens högfre- kventa signal och den styrs av en synksignalgenerator 7- som aktiveras av den mottagna pulssignalen. Sadanasvarssändare är allmänt kända och beskrivna exempelvis i svenska patentet 419 D02. Enligt uppfinningen skall svarssändaren sända en fördröjd svarssignal om den identifierar en fràgesignal fran en fartygsradar som är utrustad för mottagning av en sådan fördröjd svarssignal.

Med 8 betecknas en fragesignalidentifierare som vid mottagning av fragesig- nalen över en styranordning ll påverkar en symboliskt antydd omkopplare 9 för att inkoppla en fördröjningskrets 10 mellan synksignlgeneratorn 7 och modula- torn 6. Genom att fördröja svarssignalen kommer denna att uppfattas av fartygsradarn» som om den skulle. komma från större avstånd än i verkligheten.

För att fartygsradarn inte skall avbilda svarssignalen pa fel avstånd är *den försedd med samma fördröjning som svarssändaren, så att bilden uppträder på korrekt avstand samtidigt som samtliga övriga ekon inom ett bestämt avstånds- 10 15 20 25 30 0.5 x 1n“3 s1osi§a-s område försvinner.

Om exempelvis pulsrepetitionsfrekvensen är l KHz och svarssändaren och radarsvepet fördröjs med 0.5 x 1 PRF = 0.5 ms kommer svaret från svarssänd- aren att konkurrera med radar-ekon som ligger bortom 2 x3x11r9=7s| vilket vid 1 Km eller mindre svar-ssändare-fartygsradar avstand ger en relativ förbättring av "klottertâligheten" av storleksordningen 75 dB.

För att kunna samarbeta med fartygsradar som inte är utrustad med fördröj- ningsanordningar förbikopplar omkopplaren 9 i sitt andra läge fördröjningskret- sen 10. F ig. 5 visar en konventionell pulsradar omfattande en synksignalgene- rator 20 som startar en modulator 21 för moduiering av en magnetrons 221 högfrekventa signaler. De puismodulerade signalerna matas över en sändarlmot- tagningsomkopplare 23 till en antenn 24. Vid mottagningen kommer maleko- signalen genom omkopplaren 23 till en HIF-förstärkare 25 vars utgangssignal matas till en blandare 26 tillsammans med signalen från en lokaloscillator 27 och från blandaren 26 matas signalen till en MF -förstärkare 28. Sedan kommer signalen till en detektor 29 och genom en videoförstärkare 30 till indikatorn 31.

Synksignaigeneratorn 20 aktiverar en svepgenerator 32 som alstrar svepet i indikatorn 31. Det är även möjligt att man later indirekt sändpulsen trigga svepgeneratorn. För att denna konventionella anordning skall kunna arbeta med en fördröjning som överensstämmer med svarssändarens fördröjning inkopplas en fördröjningskrets 33 som fördröjer svepsignalen med samma belopp som hos svarssändaren. För att svarssändaren skall omkopplas till. sändning av den fördröjda svarssignalen maste fartygsradarn sända en fraga-signal vilken exem- pelvis kan bestå av ett pulstag av speciell form eller en dubbelpuls. Om man antar att fràgesignalen exempelvis utgörs av _en förlängd puls, är detta antytt genom en kontakt 35 som vid påverkan åstadkommer en speciell längd av moduleringspulsen och samtidigt omställer en omkopplare 34 varigenom direkt- förbindelsen mellan synksignalgeneratorn 20 och svepgeneratorn 32 bryts och fördröjningskretsen 33 inkopplas mellan dessa. Härigenom kommer alltsa endast signalen fran svarssändaren B tillsammans med avlägsna ekon att avbildas på indikatorn och svarssignalen från svarssävidareii A kommer att mottas innan indikatorns svep startas som nämndes i samband med fig, 3. 8106798r5 V1 10 15 20 25 3D Det är att observera att för att förenkla framställningen har som-exempel valts fartygsradar och svarssändare av den enklaste formen där svarssignalen har samma frekvens som den från fartygsradarn mottagna signalen. Det är givetvis ' möjligt att tillämpa uppfinningen även vid anläggningar av andra typer, exempelvis vid svepfrekvens racon, fastfrekvensracon eller frekvensoffset ra- - COD- Det är möjligt att svarssändaren endast sänder fördröjda signaler närzden erhåller frågesignaler från sändaren medan den för övrigt inte sänder några signaler överhuvudtaget. Detta kan representeras av ett läge av omkopplaren 9 där den inte är ansluten till någon kontakt. Å andra sidan är det möjligt att både den ofördröjda och den fördröjda svarssignalen utsänds efter varandra och endast den fördröjda signalen kodas med ett särskilt' tecken.

De ovannämnda alternativen kan symboliseras medelst omkopplaren 9 som kan ansluta synksignalgeneratorns 7 utgång till olika kontakter a-d. Vid anslutning till kontakten a utsänds ingen signal, vid anslutning till kontakten b utsänds en normal svarssignal som inte har fördröjning, vid anslutning till kontakten c utsänds svarssignalen fördröjd och vid anslutning till kontakten d utsänds bade den» ofördröjda och den' fördröjda signalen. Dmställning mellan dessa lägen kan ske genom frågesignaler som svarar mot de olii-:s lägen och har exempelvis olika pulsfrekvenser, eller även för hand vid monteringen om man vet i vilken mod utrustningen skall arbeta. Fig, 6a är ett avståndsdiagram för en fartygsradar enligt uppfinningen. Om tidsavstandet mellan tva utsända pulser är l ms (1 KHz PRF) motsvarar detta ett avkännbart avstånd på 150 Km. Som är antytt i diagrammet minskar ekosignalen med avståndet men vid en svarssignal S1 på exempelvis 50 Km avstånd, kan denna helt maskeras av ekosignalerna. Fördröjer man däremot svarssignalen, så att den uppträder vid en tidpunkt motsvarande 7 75 Km större avstånd S2, kommer den att konkurrera med betydligt svagare ekosignaler. F ig. 6b och 6:: visar indikatorsvepet vid normal funktion respektive vid fördröjning i fartygsradarn. Det framgår att vid en fördröjning av 0.5 ms ökar kontrasten betydligt mellan svarssignalen och störekona samtidigt som svarssignalen avbildas på rätt avstånd.

Claims (7)

1. LH 10 15 20 25 810l6798~5 PATENTKRAV l Navigationssystem omfattande minst en pulsradar och minst en svars- sändare av sådan typ som vid mottagning av radarpulser sänder högfrekventa pulsmodulerade signaler, k ä n n e t e c k n a t därav att svarssändaren är an- ordnad att vid erhållande av en frågesignal fran pulsradarn utsända svars- signalen med en fördröjning som är sä vald, att vid normalt indikator-svep ekot från svarssändaren skulle förflyttas på skärmen bortom de föremål vilkas ekon uppträder störande på radarskärmen och att indikatorsvepet är fördröjt med samma värde som svarssignalen, så att de störande ekopulserna har mottagits innan svepet påbörjas och därmed ej presenteras, medan ekot från svars- sändaren uppträder på sin normala plats på skärmen, varvid ett eventuellt identitetstecken i signalen anger att den är fördröjd.

2. Navigationssystem enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a t därav att svarssändaren innehåller omkopplingsorgan som vid erhållande av en frågesignal omställer svarssändaren från ett vilotillstànd till ett arbetstillstånd, där den utsänder den fördröjda svarssígnalen.

3. Navigationssystem enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t därav att svarssändaren i vilotillstånd svarar på den normala radarpulsen utan fördröjning.

4. Navigationssystem enligt patentkrav 7., k ä n n e t e c k n a t därav att svarssändaren i vilotillstånd inte sänder några signaler.

5. Navigatíonssystem enligt patentkrav 2, k ä n n e t e c k n a t därav att omkopplingsorganet har ett läge i vilket svarssändaren sänder såväl den ofördröjda som den fördröjda svarssignalen.

6. Navigationssystem enligt nagot av föregående patentkrav, känne- teck nat därav att sändaren innehåller fràgesignaler alstrande organ och omkopplingsorgan som vid aktivering av de frågesígnaler alstrande organen inkopplar en fördröjningskrets för att fördröja indikatorsvepet.

7. Navigationssystem enligt patentkrav 3, k ä n n e t e o k n a t därav att omkopplingsorganen i sitt arbetstillstånd inkopplar en fördröjningskrets för att 81 Û679-8°-5 10 15 fördröja svarspulsen och möjliggöra samverkan med en radar som har för- dröjning i indikatorsvepet medan den i sitt vilotillstånd möjliggör samverkan med övriga radaranläggningar. _ 8 Navígationssystem enligt nagot av föregående patentkrav, kän n e- t ec k n at därav att svarssignalen som sändes med fördröjning är kodad på sådant sätt att den kan skiljas från ofördröjda svarssignaler. 9 Navigatíonssystem enligt något av föregående patentkrav, känne- te c k n a t därav att gfördröjningen såväl i svarssändaren som i radarn mot- svarar en bestämd andel av tídsavstândet mellan tvâ utsända radarpulser. llJ Navigationssystem enligt petentkrav 9, k ä n n e t e c k n a t därav att fördröjningen motsvarar ungefär hälften av tidsavstëndet mellan tvâ radar- pulser. 11 Navigationssystem enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k n a t därav att det omfattar atyrorgan som i beroende av den mottagna fràgesignalen ställer omkopplaren till önskat läge. 12 Navigationssystem enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e - t e c k na t därav att omkopplaren vid monteringen av svarssändaren är in- ställbar till önskat läge.