SE444864B - Forfarande och anordning for flygledning och navigation - Google Patents

Description

V... .-._ e--- ._ _ 7901103-7 _ 2 - vågor, varvid flygplanspositionen relativt lobkaraktäristikan kan ut- värderas. Flygplanspositionen utvärderas i beroende av lobpositionen, ty genon denna kan elevations- och/eller aziuutriktningarna sant sned- avståndet (sidoförskjutningen) från en given linje utvärderas i en flygplansplacerad anläggning. Signalnottagaren, känslig för lobkarak- täristikan, är sammankopplad med en analog eller digital signalbehand- lare (räknare). genoo vilken en mot en vinkelnässig sidoposition av- vikande från en rak eller krökt inflygningsbana, svarande positions- signal kan multipliceras ned ett värde lika med eller svarande lot sidoförskjutningen eller ett däremot korresponderande värde.

Ett ytterligare förfarande är tidigare känt genoo den tyska Offen- legungsschriften 2 424 l59 avsett att styra en farkost eller ett flyg- plan längs en vinkelkoordinat från en narkanläggning led hjälp av en mätkoppling, dr vinkelkoordinaten för varje flygplañ“fastställes genom en bearbetning av den från flygplanet kommande lottagningssignalen och med hjälp av en sändare som övertager utvärderingen av den genolförda mätningen, erhålles en utsändning av en föränderlig adressignal, son är binärkodad med orden 'tilldelat', eller 'förfogbar'.

Slutligen bör till teknikens tidigare ståndpunkt även hänföras den anordning_sou är visad och beskriven i den alerikanska patentskrif- -ten 3,8l6,832 där ett flertal stationer är anordnade att utsända olika frekvenser.

I denna anordning utnyttjas sändare vars frekvens är styrd av ett atouur men för anordningens funktion utnyttjas synkroniseringssignaler.

REDOEURELSE FÖR UP?FINNINGEN.

TEKIIISKT PROBLEM. , Den ovan angivna första utföringsforuen av de tidigare kända systemen, upçfisar den olägenheten att de ingående delarna i detta system blir mycket komplicerade och dessutom är det uppenbart att den genererar egna impulser och därigenon blir den lätt lokaliserbar, spe- ciellt av fiende.

Den ovan angivna andra utföringsforlen har till avsikt att koppla bort instabilitet i inflygningsprofilen, nen även här har det visat sig att anordningen blir tekniskt komplicerad och dessutol har det visat sig att en autonon inflygning not landningsplatsen inte är löjlig, vilket innebär att flygplanen kommer att vara beroende utav den anordning son umyztjas i mrueaningssyscane: och naste arbeta' synkmn: ma detta system. 7901103-7 Den ovan angivna tredje kända utföringsfornen avser att elininera ett problea vid landningsbanor, näafligen att 'övertaga flygplanet'.

Icke heller den anordningen tillåter en autonon inflygning av flygplan och flygplanet blirwpå grund av sin signalsändning lätt att lokalisera, speciellt av fiende.

Det har alltså varit ett problem, vilket föreliggande uppfinning avserfatt lösa, att åstadkomma ett förfarande och en anordning för flygledning och navigation, som är enkel till sin uppbyggnad och som kan möjliggöra en autonom inflygning till ett mål (landningsbana) dr flyg- ledningen inte behöver grunda sig på en sändning av impulser eller signaler från flygplanet till markstationen i synkroniseringssyfte.

LÖSNINGEN.

Föreliggande uppfinning avser att lösa de ovan angivna problelen, genom att vid ett förfarande enligt patentkravets 1 ingress anvisa de egenheter som anges i patentkravets 1 ingress anvisa de egenheter sol anges i patentkravets l kännetecknande del och/eller vid en anordning enligt patentkravets 7 ingress anvisa de konstruktionsdetaljer sol anges i patentkravets 7 kännetecknande dei, Uppfinningen grundar sig således på att en inpulsdifferensen al» vandlas till en distans och därur kan koordinaten för positionspunkten utvärderas. Hed hjälp av positionspunkten, i förhållande till en på förhand bestämd flyglinje, utvärderas avvikelsen och denna avvikelse kan tillföras en autopilot som en regleringsstorhet.

Förutom att uppfylla de ovan angivna önskemålen kolner, genol föreliggande åtgärder, det dessutom att uppnås att ett flygplan inte kan spåras. eftersom flygplanet inte själv behöver sända signaler av synkroniseringskaraktär.

Som en ytterligare fördel bör anges att föreliggande uppfinning väsentligen höjer tillförlitligheten, genom att det här erfordras en mindre elektronisk koppling och en :indre energikonsuntion.

Det som främst kan få anses vara kännetecknande för ett förfarande enligt föreliggande uppfinning anges i det efterföljande patentkravet l, man aa: saa är fram: kanneæcmnae rar en uni-aning enligt rare- liggande uppfinning anges i det efterföljande patentkravet 7. _ f. _ _ _; . _, "Ü“'"'-'"-ií i' I ~ 'I , 7901103-7 KORT FIGURBESKRIVNING.

Ytterligare fördelar med föreliggande uppfinning kommer att framgår från den efterföljande beskrivningen i vilken, fig. fig. fig. fig. fig. fig. fig. fig. fig. l 7a 7b 7c visar en schematisk framställning av mätförfarandet utnyttjande tvâ markstationer anordnade att sända radiosignaler. visar en schematisk framställning, där endast en markstation sänder radiosignaler medan den andra stationen tjänar som relästation, visar en schematisk framställning över hur posi- tionen för flygplanet skall utvärderas i förhållande till en "bör"-flyglinje, __ visar ett blockdiagram över en flygburen flygled- ningsanläggning, visar ett blockschema över sändaranläggningen ingående i en markstation, visar ett blockshema över en som relästationen tjänande markstation, visar ett blockschema över en progranändring, visar ett blockschema över en bankorrektion genom påverkan av fasläget, nedan visar ett blockschema över en bankorrektion som kan ske genom ändring av sändningstidpunkten.

BESKRIVNING UVER BÄSTA UTFURINGSFORMEN.

I fig- l visas en markstation "A" och en markstation "B" sant ett flygplan 'C' ned sin flyglinje 'F' placerad i spetsen för en triangel, där sträckan A-C är betecknad med 'a' och sträckan 8-C är betecknad led "b" och vilka sträckor skall mätas. Sträckan A-B är betecknad led 'c' och dess längd är exakt känd genom mätning på marken.

Mätförfarandet grundar sig på en tidsnornel gällande mellan punk- terna A, B och C, vilka innehåller klockor av hög precision. Dessutom utnyttjas en räknare eller datanläggning ombord pä flygplanet. Med denna anläggning kan vandringstiden eller löptiden för varje ilpuls øätas och som utsändes vid bestämda tidsavsnitt eller tidpunkter eller i en pa 7901103-7 - 5 - förhand bestämd tidsföljd. Impulserna sändes från markstationen och mottages i flygplanet vid punkten C, svarande mot det momentana läget över flygplanet. Vanligtvis kommer de utsända pulserna från de tvâ markstationerna att vid olika tidpunkter mottagas av i flygplanet befintlig utrustning. Endast när positionen C är belägen på lika avstånd från sändarna A och B skall signalerna inkomma samtidigt till den flyg- plansbundna signalmottagande anläggningen. Dä utvärderar den flygplans- bundna datorn de absoluta löptiderna och en däremot svarande tidsdif- ferens för impulserna, svarande mot avstånden "a" och "b" och uträknar från dessa uppgifter koordinaterna för den momentana positionspunkten "C" för flygplanet i förhållande till ett valt referenssystem. va: är eaenema najiign au; »en löptiden for ae mottagna sig- nalerna på tva olika sätt och där uppbyggnaden av mätsystemet blir beroende av det sätt som väljes. __ I det första utföringsexemplet enligt fig. l utnyttjas såväl i markstationen "A" som i markstationen "B" men även i flygplanet "C" samordnade klockor, varvid klockorna i markstationerna styr sina sändare att sända sina impulser vid samma tidpunkt, medan klockan i flygplanet utnyttjas för att utvärdera tidpunkten för mottagandet samt jämföra signalerna vid mottagandet och mata dessa informationer till dataen- heten. Hed samordnade klockor menas att klockorna går exakt lika och att signalsändning kan ske vid samma tidpunkt. Mottagningstidpunkten för signalen från "A" till "C" och från "B" till "C" kommer att utvärderas av den flygplansbundna klockan och inkomna signaler kan, utan åter- sändning till markstationerna, direkt utnyttjas för en utvärdering för flygledning.

I det andra utföringsexemplet enligt fig. 2 utnyttjas i såväl en markstation "A" som i flygplanet "C" samordnade klockor, under det att den andra markstationen "B" arbetar som relästation, och är då utan klocka.

Markstationen "A" sänder så kallade tidsberoende eller -styrda iir pulser i riktningen mot "C" och i riktningen mot "B". Markstationen "B" länkar dessa impulser från "A" vidare till "C". I flygplanet "C" koller, i förhållande till det första förfarandet, att utvärderas tva signaler med den ena signalens löptid förlängd med löptiden T, gällande för löptiden nellan stationen "A" och stationen "B". Son tidigare olnäunts är sträckan "c" känd med stor noggrannhet med hjälp av narknätning. Den 7901103-7 -5- förlängda och fasta löptiden T blir på detta sätt alltid en konstant storhet, och är inmatad i den flygplansburna datorn som ett fast värde.

Har nu flygplanet en momentan positionspunkt 'C', i koordinaterna x och y. så utvärderar datorn genom en enkel räkneoperation positionen för flygplanet i förhållande till den på förhand bestämda flyglinje F, den s.k. 'bör'-linjen. Detta förfarande visas schematiskt i fig. 3, dr flyglinjen har tilldelats formen I x cosf + y SiMP-l = 0.

Parametern *P och l är så valda, att den räta linjen passerar ge- nom målpunkten. Dess värde är fast lagrat i datamaskinen för flygplanet och anges .före flygningen.

Avvikningen eller sidofórskjutningen 'd'*, i förhàllande till den på förhand bestämda “bör"- linjen F , kan nu uträknas enligt formeln d =(x.| . cosif-r-y] . sinç-l).

Dessa värden komer periodiskt och löpande att ånyo utvärderas och tillföres som en regleringsstorhet en automatiskt reglering av flygplanet till målet. Det är självklart att som flygbana eller flyg- linje kan även en krökt flyglinje utnyttjas, där denna flyglinje kan anses motsvara en matematisk funktion. även flyglinjer med olika funk- tioner kan naturligtvis sanmanfóras.

Nu är det dessutom möjligt, att införa bankorrektion under flyg- ningen, varigenom man utgår ifrån att varje flygning sker automatiskt.

Denna uppgift om bankorrektion kan ske genom en oqirogramering av en flygplansbunden dator genom en trådlös överföring av omprogramerings- signaler från markstationen eller också genom en ändring av fasläget i ifrån sändama 'A' och "B" utsända mätimpulser, d.v.s. ändringar i sändningstidpunkten i förhållande till tidsnormalen.

Det enligt uppfinningen anvisade förfarandet erbjuder också en sam- tidig flygledning av ett flertal flygplan utan att det därför erfordras tekniskt komplicerade konstruktioner. Eftersom varje flygplan flyger efter ett eget program, i ett från markstationerrla fastlagt koordinat- system, kommer varje flygplan i förhållande till andra flygplan att ledas oberoende av och autonomt i förhållande till varandra. Därför kommer de s.k. rnultiplexanläggningarria att vara illusoriska. 7901103-7 _ 7 - Sammanfattningsvis kan sägas, att det ovan beskrivna flyglednings- och navigationsförfarandet utgör ett enkelt och autonomt förfarande för att tillåta en inflygning mot ett mål, varjämte en samtidig dirigering av ett godtyckligt antal flygplan är möjlig. Själva flygledningen er- fordrar ingen återanmälning eller återsändning av impulser från flyg- planet till markstationen och baserar sig inte heller på synkronisering mellan apparater i flygplanet och liknande apparater i markstationerna.

För stridsflygplan är det även väsentligt att de vid driften inte kan spåras, och detta har visat sig vara möligt, tack vare att de inte själva utsänder några pulser.

I fig. 4-6 i bifogad ritning visas olika utföringsexegpel för den elektroniska resp. anordningsmässiga utformningen för att genomföra förfarandena ovan.

I fig. 4 visas ett blockschem över den flygbundga anordningen.

Sålunda framgår att med hänvisningsbeteckningen l anges en första antenn kopplad till en första mottagare 2. En andra antenn 3 är kopplad till en andra mottagare 4. _ De två mottagarnas 2 och 4 utgångar 2a och 4a är kopplade till en fasjämförande krets 5, vilken är anordnad att göra en fasjälförelse mellan de mottagna signalimpulserna. _ En exakt inställd och hög precision uppvisande klocka 6 styr en iapulsgenerator 7, vars utgång 7a är kopplad till en andra fasjäle förande krets 8, vilken är anordnade att göra en fasjänförelse Iellan denna signal och utsignalen Sa från den fasjälförande kretsen 5.

Den fasjänförande kretsen 8 är anordnad att på en första utgång Ba alstra en signal svarande mot den mottagna signalens löptid och på en andra utgång 8b alstra en signal svarande lot en tidsdifferens lellan de mottagna signalerna.

Hed ledning av dessa uppgifter, son är Iatade till en dataanlägg- ning, utvärderas position för flygplanet.

Denna position (xl, yl) innatas i en andra datanläggning l0, so med hjälp av en inprogrannerad och lagrad kursfunktion l3 utvärderar kursavvikelsen 'd', so i sin tur via en ledning ll kan matas till en kursstyrning l2, som i sin tur kan påverka en ställnotor lä.

Fig. 5 visar i blockschena en sändaranläggning ingående i en markstation (A eller B). Denna anläggning uppvisar en exakt inställd och hög precision uppvisande klocka l5, son styr en inpulsgenerator l6, som i sin tur styr en sändare l7, till vilken är kopplad en antenn l8. Dena sändare 17 skall sända signaler till flygplanet C. 7901163-7 -3- I fig. 6 visas i blockschenaform en som relästation tjänande narkstation. Här antages att en signal emottages i antennen 20 från markstation A och att denna signal emottages i mottagaren 21. Mottagaren 2l är sammankopplad med en sändare 22, fdr att direkt länka mottagen signal vidare via en sändarantenn 23, som sändes signaler till flyg- planet C. __ I fig. 7a visas i blockschemaform hur en progranändring kan koma till stånd. Detta schema gäller för såväl station A som B.

I fig. 7a visas en exakt inställd och hög precision uppvisande klocka 25, vilken styr en impulsgenerator 26. Till inpulsgeneratorn 26 är kopplat en möjlighet att på olika sätt kunna införa en progranänd- ring. Denna anordning har givits hänvisningsbeteckningen 27.

Impulsgeneratorn 26 är kopplad till sändaren 28, som via en sändar- antenn 29 sänder signaler till flygplanet C. -.

I fig. 7b visas i blockschemaform hur en fasändring kan kolla till stånd. Detta schema gäller för såväl station A som B. liven hör visas en exakt inställd och hög precision uppvisande klocka 30, vilken styr en impulsgenerator 3l. Till impulsgeneratorn 31 är kopplat en möjlighet att på olika sätt kunna införa en fasfórändring.

Denna anordning har givits hänvisningsbeteckningen 32.

Impulsgeneratorn 3l är kopplad till sändaren 32, son via en sän- darantenn 33 sänder signaler till flygplanet C.

Fasfórändringen 32 skall ske i beroende av flygstyrningen.

Slutligen visas i fig. 7c i blockschelaforll nur en korrigering av klockans inställning kan koma till stånd. Detta schema gäller för såväl station A-sou B.

I fig. 7c visas en exakt inställd och hög precision uppvisande klocka 35, vilken styr en iqaulsgenerator 36, son i sin tur styr en sändare 37. Denna sänder impulser via antennen 38 till flygplanet C.

Till klockan 35 är kopplat en möjlighet att ändra klockans in- ställning. Denna anordning har givits hänvisningsbeteckningeri 39. uppfinningen är givetvis inte begränsad till de ovan sásm exempel angivna utfiiringsfomerna utan kan genmgâ modifikationer inon ramen för uppfinningstanken.

Claims (12)

7901103-7 PATENTKRÅV O

1. Förfarande för flygledning och navigation, arbetande enligt princi- perna för löptidsmätning, genom att ur en sådan mätning fastställa en aktuell position för ett flygplan i förhållande till en på förhand be- stämd flygplanet tilldelad flyglinje, vid vilket positionen för flygpla- net bestämmes genom trigonometrisk utvärdering av absolut löptid för im- pulser, vilka utsändes i bestämda tider från två referensstationer och som mottages i en flygplanet tillhörig mottagare och där minst en refe- rensstation och flygplanet är bestyckade med klockor av hög precision, var och en arbetande som'samordnade klockor, innebärande att de går exakt lika, varvid i flygplanet mottagna signaler, utan speciell synkronise- ringssignal och signalåtersändning till referensstationen, kan nyttjas för löptidsmätningen, k'ä n n e t e c k n a t därav, att en löptids- differens för signaler utsända från två referensstationer (A,B) utvär- deras i flygplanet genom en första fasjämförelse, att de absoluta av- stånden mellan referensstationerna och flygplanet utvärderas via en andra fasjämförelse av löptiderna med impulsläget för den flygplanet tillhöriga klockan och att därur utvärderas koordinaterna för flygplanets aktuella positionspunkter, med vars hjälp avvikelsen till en på förhand bestämd flyglinje kan utvärderas och vid behov tillföras en autopilot såsom en reglerstorhet.

2. Förfarapde enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att som tidsnormal för en eller flera markstationer (A och B) och för flyg- planet (C) förefinns samordnade klockor, där en den första Iarkstationen tillhörig klocka styr den tidslika utsändningen av iätilpulser via sän- dare Iedan den flygplanet tillhöriga klockan nyttjas son fasjäifiörelse för löptiderna.

3. Förfarande enligt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att son tidsnorual i en narkstation (A) och i ett flygplan (C) förefinns sal- ordnade och likagående klockor, nedan en andra Inrkstation (B) är ut- fonmad sou en relâstation (fig. 2). 7901103-7 IO

4. Förfarande enligt något av föregående patentkrav 1 till 3, k ä n - n e t e c k n a t därav, att värdet för avvikelsen (d) mellan flygplanet (C) och en på förhand bestämd flyglinje ('F') ständigt utvärderas ånyo under periodiska intervall och tillföres en autopilot såsom en regler- storhet.

5. Förfarande enligt något av föregående patentkrav 1 till 4, k ä n - n e t e c k n a t därav, att en bankorrektion under flygning sker genom omprogrammering av en flygplansburen dator, genom trådlös överföring från en markstation.

6. Förfarande enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k - n a t därav, att en bankorrektion under flygningen sker genom en påver- kan av fasläget för den från markstationer (A och B) utsända mätimpulsen eller genom ändring av sändningstidpunkten i förhållande till tidsnorla- len.

7. Anordning för möjliggörande av flygledning och navigation, arbetande enligt principerna för löptidsmätning, genom att från en sådan mätning i en beräkningskretsar innehållande beräkningsenhet genom trigonometriska utvärderingar kunna fastställa en aktuell position för ett flygplan i förhållande till en på förhand bestämd flygplanet tilldelad flyglinje, och där minst en referensstation och flygplanet är bestyckade led klockor av hög precision, var och en arbetande som samordnade klockor, innebä- rande att de går exakt lika, varvid i flygplanet mottagna signaler, utan speciell synkroni seri ngssi gnal och si gnal återsändni ng ti ll referenssta- tionen, kan nyttjas för löptidsnätningen, k ä n n e t e c k n a d där- av, att i en flygplanet tillhörig beräkningsenhet förefinns Iedel för utvärdering av en löptidšdifferens för två referensstationers (A,B) sig- naler, vilka utsändes vid bestälda tidpunkter, att löptidsdifferensen är anordnad att i beräkningsenheten ingående kretsar bli fastställd via en första fasjänfiörelse, att i beräkningsenheten förefinns Iedel för att utvärdera de absoluta avstånden nellan flygplanet och referensstatio- nerna, att dessa avstånd är anordnade att bli fastställda via en andra fasjäíörelse av löptiderna ned ilpulsläget för den flygplanet tilldelade klockan och att därur utvärderas, via de i beräkningsenheten ingående beräkningskretsarna, koordinaterna för flygplanets lolentana_ 7901103-7 11 positionspunkter, med vars hjälp avvikelsen till en på förhand bestämd flyglinje ävenledes kan utvärderas via nämnda beräkningskretsar.

8. Anordning enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k n a d därav, att som tidsnormal utnyttjas samordnade klockor tillhörande en eller flera markstationer (A och B) och flygplanet (C), där en den första marksta- tionen tillhörig klocka är anordnad att styra en tidslika utsändning av mätimpulser via sändare medan den flygplanet tillhöriga klockan är anord- nad att nyttjas för att via fasjämförelse fastställa löptiderna.

9. Anordning enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k n a d därav, att som tidsnormal nyttjas samordnade och likagâende klockor tillhörande en markstation (A) och flygplanet (C), medan den andra markstationen (B) är utformad som och tjänar som relästation (fig. 2).

10. ~10. Anordning enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k n a d därav, att värden för avvikelsen (d) mellan flygplandet (C) och en på förhand be- stämd flyglinje ('F“) är föremål för en ständigt beräkning gällande under periodiska intervall och att sålunda erhålla värden är anordnade för att tillföras en autopilot såsom en reglerstorhet.

11. Anordning enligt patentkravet 7 eller 8, k ä n n e t e c k n a d därav, att en bankorrektion under flygning är anordnad att ske genom omprogrammering av en flygplansburen dator genom trådlös överföring från en narkstatíbn.

12. Anordning enligt patentkravet 11, k ä n n e t e c k n a d därav, att en önskad bankorrektion under själva flygningen erhålles genol en påverkan av fasläget för den från narkstationen (A eller B) utsända lät- ilpulsen eller genom en ändring av sändningstidpunkten i förhållande till tidsnornalen.