Procédé pour indiquer sur chacun de plusieurs mobiles la distance qui le sépare d'un poste répéteur unique et installation pour la mise en oeuvre de ce procédé.
La présente invention a pour objet un procédé pour indiquer sur chacun de plusieurs mobiles la distance qui le sépare d'un poste répéteur unique au moyen d'impulsions émises par lesdits mobiles et répétées par ledit poste ainsi qu'une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Des installations pour le contrôle de la navigation aérienne ont été proposées, dans lesquelles la position d'un mobile, par exem- ple un avion, par rapport à un ou plusieurs points fixes est obtenue par le décalage dans le temps d'impulsions transmises par l'avion aux points fixes et reçues à nouveau sur l'avion après répétition auxdits points fixes.
Toutefois, dans lesdites installations anté rieurement proposées, un degré élevé de stabilité de la fréquence de récurrence des impulsions est nécessaire. En outre, lesdites instal lations ne sont pas très adaptées pour l'utili- sation simultanée par plusieurs avions différents.
Le but de l'invention est de permettre la détermination simultanée sur plusieurs mo- biles de la distance de chacun d'eux par rapport à un poste répéteur unique sans que les indications obtenues sur chaque mobile se perturbent.
Le procédé selon l'invention qui peut être mis en oeuvre même lorsque lesdits mobiles se trouvent dans n'importe quelle direction par rapport audit poste répéteur, est earaetersé en ce qu'on émet depuis chaque mobile un train d'impulsions se distinguant d'un mobile à l'autre par la manière dont elles se répè- tent, en ce qu'on reçoit sur chaque mobile les impulsions retransmises par ledit poste répéteur, et en ce qu'on produit une indication sur chaque mobile en commandant la position de cette indication sur un dispositif indicateur au moyen des impulsions 6mises par le mobile correspondant, de manière que les impulsions émises par chaque mobile produisent sur le même mobile et après leur répétition des indications superposées qui se distinguent des indications produites par les impulsions des autres mobiles.
L'installation pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisée en ce qu'elle eomprend, premièrement, sur ehaque mobile, des dispositifs agencés pour émettre un train d'impulsions, des organes de commande agen cés et disposés de manière que les impulsions de chaque train se répètent de façon différente de celles des trains des autres mobiles, deuxièmement, audit poste répéteur, des orgeat nes agencés pour recevoir les impulsions de tous les trains émis et pour les retransmettre avec les mêmes fréquences de répétition que celles avec lesquelles elles sont reçues, en outre, sur chaque mobile, des moyens agencés pour recevoir les impulsions répétées, des organes indicateurs,
des autres organes dispo sés de façon à être commandés par les impul siens émises sur le mobile correspondant et agencés de façon à produire une base de temps. pour lesdits organes indicateurs et des moyens pour appliquer lesdites impulsions repues auxdits organes indicateurs, de manière que ceux-ei fournissent, sous la commande desdits autres organes, une indication constituée par la superposition des impulsions répétées du train d'impulsions émis par le mobile correspondant.
Da. ns la description qui suit, on exposera, à titre d'exemple et en regard du dessin annexé, une forme d'exécution d'une installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
La fig. 1 représente schématiquement une installation indiquant sur un avion la distance qui le sépare d'un poste répéteur.
La fig. 2 est un ensemble de courbes utiles à 1'explication du fonctionnement de l'installation représentée à la fig. 1.
La fig. 3 est un autre ensemble de courbes, à une plus grande échelle, expliquant également le fonctionnement de l'installation représentée à la fig. 1.
La fig. 4 est une vue partielle de l'écran d'un tube à faisceau cathodique sur lequel apparaissent uniquement des indications de distances.
L'installation représentée à la fig. 1 comprend un premier dispositif monté sur un avion et un second dispositif dit répéteurs placé à un point fixe. Le premier dispositif comporte un générateur 1 dont la fréquence présente des fluctuations et qui sert à exciter le générateur d'impulsions 2. Les impulsions provenant dudit générateur 2 sont appliquées à l'émetteur 3 de façon que des impulsions à haute fréquence soient émises par l'antenne 4.
Lesdites impulsions à haute fréquence sont reeues sur l'antenne 5 du répéteur et appliquées à un récepteur 6. Les impulsions de sortie du récepteur 6 servent à déclencher un émetteur 7 qui rayonne à partir de l'antenne 8 des impulsions correspondant à celles captées par l'antenne réceptrice 5. De préférence, le récepteur 6 est bloqué, d'une manière connue, pendant la courte période au cours de laquelle des impulsions sont émises par l'an- tenne 8, dans le but d'éviter la reproduction directe desdites impulsions. L'énergie pulsée provenant de l'antenne 8 est reçue sur l'an- tenne 9 de l'appareillage de bord, cette antenne peut être une antenne réceptrice diri- gée tournante, comme représenté.
Bien que l'antenne soit représentée, à titre d'exemple, sous forme d'un cadre unique, tout autre type connu d'antenne ou de système d'antennes di- rigé peut être utilisé. Les impulsions reeues en 9 sont appliquées au récepteur-détecteur 10 qui sert à produire des impulsions de sortie ayant la forme de l'enveloppe des trains d'impulsions repues sur l'antenne 9. Pour évi- ter que l'émetteur agisse directement sur le récepteur, un circuit de blocage 11, monté à la sortie du générateur d'impulsions 2, sert à bloquer le récepteur-détecteur 10 pendant les périodes d'émission de l'antenne 4.
Les impulsions détectées dans le récepteur 10 sont appliquées à la grille de commande 12 d'un tube à faisceau cathodique 13. La grille 12 est, de préférence, polarisée de façon telle qu'en l'absenee d'impulsions appliquées à partir du récepteur 10, l'intensité du fais ceau cathodique soit réduite. Pour que le tube fonctionne de façon à déterminer la distance, l'énergie de sortie du générateur d'impulsions 2 est appliquée à un générateur 14 qui applique une tension de déviation ou base de temps aux bobines déviatrices 15 et 16. Les bobines déviatrices 15 et 16 sont disposées de façon qu'elles tournent autour du tube à faisceau cathodique 13 simultanément à la rotation de l'antenne 9, comme indiqué par les lignes en traits interrompus 16 et 17.
Il en résulte que le faisceau cathodique est dévié radialement à travers l'écran du tube par l'application de cette base de temps aux bobines 15 et 16, et tourne angulairement autour de l'écran avec la rotation de l'antenne dirigée. Ainsi, en réponse à l'énergie reçue sur l'antenne 9, un spot ou une série de spots lumineux apparaissent eomme représenté en 19. La distance entre ledit spot et le centre du tube est fonction de la distance entre l'avion et le poste répéteur unique et la position angulaire de ce spot est fonction de la position angulaire du répéteur par rapport à l'avion. L'écran du tube comprend une échelle de distance constituée par des cercles concentriques 18.
Les autres impulsions répétées et les impulsions directement transmises par les autres avions, reçues sur l'antenne 9, n'apparaissent jamais aux mêmes endroits sur l'écran du tube, si bien qu'elles ne laissent que de faibles traces, cela est dû au fait que le générateur 14 n'est pas synchronisé par les fréquences de répétition des autres avions. D'autres avions, comme indiqué en 22, sont équipés de leur propre appareillage indicateur de distance et de direction analogue à celui décrit ci-dessus et sont munis d'antennes émettrices 23 et d'antennes réceptrices 24. Plusieurs avions peuvent ainsi transmettre au poste répéteur des impulsions à des fréquences de répétition différentes et chacun d'eux produit ses propres indications distinctes de celles des autres avions.
L'utilisation de l'antenne dirigée en com binaison avec le système répéteur d'impulsions permet d'obtenir une indication direc- tonnelle exempte d'erreurs de réflexion et plus précise que celle qu'on obtiendrait pour des ondes ininterrompues. Toute impulsion atteignant l'antenne 9 après réflexion par d'autres obstacles apparaît en un point de
L'échelle des distances différent du point d'apparition des impulsions directement transmises au récepteur sans réflexion. En outre, les impulsions réfléchies sont beaucoup plus faibles et ne donnent pas des indications aussi brillantes que les impulsions reçues directement.
On comprendra que pour la radiogoniomé- trie, les antennes 9 et 24 tournent à une vitesse relativement lente par rapport aux fré- quences de répétition des impulsions, de sorte que lesdites impulsions ont largement le temps de franchir la distance aller et retour entre l'avion et le répéteur avant que la position angulaire de l'antenne dirigée tournante
Mit modifiée de manière sensible.
La fig. 2 montre comment fonctionne l'installation représentée à la fig. 1. Les cour- bes 2a et 2b de la fig. 2 représentent en 25 et 26 deux ondes produites par deux générateurs différents sujets à des variations de fréquence, la courbe 2a représentant les ondes produites par le générateur 1 et la courbe 2b celles qui sont produites, par exem- ple, par le générateur correspondant du dis
positif 22. Le redressement desdites ondes produit les courbes 2c et 2d, indiquées respee- tivement par les chiffres de référence 25c et 26d.
Lesdites ondes redressées sont appli quées à des dispositifs à seuil travaillant res pectivement aux niveaux 27 et 28, et les impulsions qui en résultent se trouvent respec- tivement sur les courbes 2e et 2f. Sur] la courbe 2e, les impulsions qui résultent de la courbe 25c sont représentées en 29 et l'on voit en 30 les impulsions répétées correspondantes reçues par l'antenne 9.
Sur la courbe 2f, les impulsions 31 représentent les impulsions résultant de la courbe 26d et les chiffres de ré férence 32 indiquent les impulsions répétées qui correspondent aux impulsions 31 et qui arrivent également sur l'antenne 9. L'onde composite arrivant au récepteur 6 du poste répéteur unique est indiquée par la courbe 2g. On remarquera que les impulsions 29 et 31 n'ont ici aucune relation déterminée.
Le fonctionnement de. l'installation sera mieux compris à l'examen de la fig. 3. Sur cette figure, les courbes 3a et 3b représentent, à une échelle agrandie, les positions relatives dans le temps, lors de leur application sur l'antenne 5, des impulsions 29 et 31 et des impulsions 30 et 32 reçues sur l'avion sur le- quel se trouve l'indicateur 13. I] est à noter que, en 3a et 3b, 1'espacement entre les impulsions 29 et 30, d'une part, et 31 et 32, d'autre part, est identique étant donné que le temps nécessaire aux impulsions partant du répéteur pour parcourir la distance comprise entre ce répéteur et ledit avion est le même quelle que soit l'origine des impulsions qui déclenchent le répéteur.
Si l'on considère tout d'abord l'indicateur situé à bord de l'avion qui produit le train d'impulsions 29, le ba- layage de cet indicateur est représente par l'onde en dents de scie 33 de la courbe 3c qui est déclenchée-par les impulsions 29. Sur ladite onde en dents de seie, les impulsions 30 ont don. lieu à une distance fixe de l'ori- gine du balayage dans tous les cas, tandis que les impulsions 31c et 32, représentant respec- tivement les impulsions reçues directement depuis l'avion sur lequel est monté le dispo sitif 22 et les impulsions correspondantes reeues après réflexion, apparaissent en des points différemment espacés le long de ladite onde.
L'impulsion 31c a généralement une position différente de celle représentée sur la courbe 3b en raison de la distance différente des avions. En un seul point, les impulsions 30 et 32 coïncident. Toutefois, cette coinci- denee oeeasionnelle ne nuit pas à la lecture des indicateurs. La courbe 3d représente une onde en dents de scie 34 analogue à l'onde 33 et représentant le balayage de l'indicateur de l'avion d'où proviennent les impulsions 31. Il est à noter ici que les impulsions 32 ont lieu en des points fixes sur les ondes en dents de scie, tandis que les impulsions 29d et 30 sont décalées de façon variable.
La fig. 4 représente l'écran d'une simple forme d'indicateur de distance à faisceau ca- thodique dans lequel le balayage s'effectue de façon rectiligne sous la commande d'une onde en dents de scie telle que celle représentée en 33. En supposant qu'il s'agisse du balayage correspondant à la courbe 3c, les indications 30a correspondant aux impulsions 30 ont toutes lieu à une distance déterminée le long de la ligne de balayage. Il se produit ainsi un effet de superposition qui fait ressortir les impulsions 30s brillantes.
Au contraire, les impulsions 32a qui correspondent à la position variable des impulsions répétées 32 et les impulsions 31c représentant les impulsions reçues directement 31 sont étalées le long de l'échelle et, par suite, sont beaucoup moins brillantes que l'indication 30a.
Dans l'installation que l'on vient de dé- crire les impulsions sont émises à des fréquen- ces de répétition variables et différentes par des émetteurs distincts sous la commande d'un générateur dont la fréquence présente des fluctuations comme indiqué en 25 (fig.2) pour un avion et en 26 pour un autre avion.
Cette caractéristique n'est pourtant pas indispensable. Les émetteurs de chaque avion pourraient fonctionner à des fréquences de réer- rence fixes et différentes. Dans ce cas, les cir- cuits décrits séparent encore, dans une large mesure, les impulsions désirées des impulsions indésirables et l'on obtient ainsi l'indication recherchée. Un tel montage peut être réalisé en supprimant simplement le dispositif produisant les fluctuations de fréquence.
En variante, on pourrait aussi faire en sorte que tous les générateurs aient une fréquence de répétition moyenne identique et faire varier différemment chaque fréquence.
Il va de soi également qu'il n'est pas indispensable que les fréquences de répétition des générateurs d'impulsions présentent entre elles des relations nettement définies, ees fré- quences pouvant être choisies à volonté dans une certaine mesure. Dans une telle installa tion, la probabilité d'une réception simulta- née d'impulsions au répéteur est également assez restreinte. Il doit être également bien compris que des indicateurs de direction et de distance distincts peuvent être prévus au lieu de l'appareil combiné représenté en 13 à la fig. 1.
Method for indicating on each of several mobiles the distance which separates it from a single repeater station and installation for the implementation of this method.
The present invention relates to a method for indicating on each of several mobiles the distance which separates it from a single repeater station by means of pulses emitted by said mobiles and repeated by said station as well as an installation for the implementation. of this process.
Installations for the control of air navigation have been proposed, in which the position of a mobile, for example an airplane, with respect to one or more fixed points is obtained by the time shift of pulses transmitted by the aircraft at the fixed points and received again on the aircraft after repetition at said fixed points.
However, in said previously proposed installations, a high degree of stability of the pulse repetition frequency is necessary. In addition, said installations are not very suitable for simultaneous use by several different airplanes.
The aim of the invention is to allow the simultaneous determination on several mobiles of the distance of each of them from a single repeater station without the indications obtained on each mobile being disturbed.
The method according to the invention which can be implemented even when said mobiles are located in any direction with respect to said repeater station, is earaetersé in that a train of pulses is emitted from each mobile which differs from it. from one mobile to another by the way in which they are repeated, in that the pulses retransmitted by said repeater station are received on each mobile, and in that an indication is produced on each mobile by controlling the position of this indication on an indicating device by means of the pulses 6 emitted by the corresponding mobile, so that the pulses emitted by each mobile produce on the same mobile and after their repetition superimposed indications which are distinguished from the indications produced by the pulses of the other mobiles.
The installation for the implementation of this method is characterized in that it includes, firstly, on each mobile, devices arranged to emit a train of pulses, control members arranged and arranged in such a way that the pulses of each train are repeated in a different way from those of the trains of other mobiles, secondly, at said repeater station, organs arranged to receive the impulses of all the transmitted trains and to retransmit them with the same repetition frequencies as those with which they are also received on each mobile, means arranged to receive the repeated pulses, indicator members,
other units arranged so as to be controlled by the pulses sent to the corresponding mobile and arranged so as to produce a time base. for said indicating members and means for applying said sated pulses to said indicator members, so that they provide, under the control of said other members, an indication constituted by the superposition of repeated pulses of the pulse train emitted by the corresponding mobile .
Da. In the following description, an embodiment of an installation for carrying out the method according to the invention will be exposed, by way of example and with reference to the appended drawing.
Fig. 1 schematically represents an installation indicating on an airplane the distance which separates it from a repeater station.
Fig. 2 is a set of curves useful for explaining the operation of the installation shown in FIG. 1.
Fig. 3 is another set of curves, on a larger scale, also explaining the operation of the installation shown in FIG. 1.
Fig. 4 is a partial view of the screen of a cathode ray tube on which only indications of distances appear.
The installation shown in fig. 1 comprises a first device mounted on an aircraft and a second device called repeaters placed at a fixed point. The first device comprises a generator 1, the frequency of which exhibits fluctuations and which serves to excite the pulse generator 2. The pulses coming from said generator 2 are applied to the transmitter 3 so that high frequency pulses are emitted by the antenna 4.
Said high frequency pulses are received on the antenna 5 of the repeater and applied to a receiver 6. The output pulses from the receiver 6 serve to trigger a transmitter 7 which radiates from the antenna 8 pulses corresponding to those picked up by. the receiving antenna 5. Preferably, the receiver 6 is blocked, in a known manner, during the short period during which pulses are emitted by the antenna 8, in order to avoid direct reproduction. of said pulses. The pulsed energy coming from the antenna 8 is received on the antenna 9 of the on-board equipment, this antenna may be a rotating steered receiving antenna, as shown.
Although the antenna is shown, by way of example, as a single frame, any other known type of antenna or steered antenna system can be used. The pulses received at 9 are applied to receiver-detector 10 which serves to produce output pulses in the shape of the envelope of the pulse trains located on the antenna 9. To prevent the transmitter from acting directly on it. the receiver, a blocking circuit 11, mounted at the output of the pulse generator 2, serves to block the receiver-detector 10 during the transmission periods of the antenna 4.
The pulses detected in the receiver 10 are applied to the control grid 12 of a cathode ray tube 13. The grid 12 is preferably polarized such that in the absence of pulses applied from the receiver. 10, the intensity of the cathode beam is reduced. In order for the tube to operate to determine the distance, the output power of the pulse generator 2 is applied to a generator 14 which applies a deflection voltage or time base to the deflector coils 15 and 16. The deflector coils 15 and 16 are arranged so that they rotate around the cathode ray tube 13 simultaneously with the rotation of the antenna 9, as indicated by the broken lines 16 and 17.
As a result, the cathode beam is deflected radially through the screen of the tube by the application of this time base to the coils 15 and 16, and rotates angularly around the screen with the rotation of the directed antenna. Thus, in response to the energy received on the antenna 9, a spot or a series of light spots appear as shown at 19. The distance between said spot and the center of the tube is a function of the distance between the airplane and the single repeater station and the angular position of this spot is a function of the angular position of the repeater relative to the aircraft. The screen of the tube includes a distance scale formed by concentric circles 18.
The other repeated pulses and the pulses directly transmitted by the other planes, received on antenna 9, never appear at the same places on the screen of the tube, so that they leave only weak traces, this is due the fact that the generator 14 is not synchronized by the repetition frequencies of the other planes. Other airplanes, as indicated at 22, are equipped with their own distance and direction indicator equipment similar to that described above and are equipped with transmitting antennas 23 and receiving antennas 24. Several airplanes can thus transmit to the aircraft. repeater station pulses at different repetition frequencies and each of them produces its own indications distinct from those of other aircraft.
The use of the directed antenna in combination with the pulse repeater system provides a directional indication free from reflection errors and more precise than that which would be obtained for uninterrupted waves. Any impulse reaching antenna 9 after reflection by other obstacles appears at a point of
The scale of the distances differs from the point of appearance of the pulses directly transmitted to the receiver without reflection. Also, the reflected pulses are much weaker and do not give as bright indications as the pulses received directly.
It will be understood that for direction finding, the antennas 9 and 24 rotate at a relatively slow speed with respect to the repetition frequencies of the pulses, so that said pulses have ample time to cross the outward and return distance between the pulses. plane and the repeater before the angular position of the rotating directed antenna
Mit significantly changed.
Fig. 2 shows how the installation shown in fig. 1. The curves 2a and 2b of FIG. 2 show at 25 and 26 two waves produced by two different generators subject to frequency variations, curve 2a representing the waves produced by generator 1 and curve 2b those which are produced, for example, by the corresponding generator of the say
positive 22. The rectification of said waves produces the curves 2c and 2d, indicated respectively by the reference numerals 25c and 26d.
Said rectified waves are applied to threshold devices working respectively at levels 27 and 28, and the resulting pulses are found respectively on curves 2e and 2f. On] curve 2e, the pulses which result from curve 25c are represented at 29 and the corresponding repeated pulses received by antenna 9 can be seen at 30.
On curve 2f, the pulses 31 represent the pulses resulting from the curve 26d and the reference figures 32 indicate the repeated pulses which correspond to the pulses 31 and which also arrive on the antenna 9. The composite wave arriving at the receiver 6 of the single repeater station is indicated by curve 2g. It will be noted that the pulses 29 and 31 here have no determined relationship.
The operation of. the installation will be better understood by examining fig. 3. In this figure, the curves 3a and 3b represent, on an enlarged scale, the relative positions in time, when they are applied to the antenna 5, of the pulses 29 and 31 and of the pulses 30 and 32 received on the antenna. plane on which is the indicator 13. It should be noted that, at 3a and 3b, the spacing between the pulses 29 and 30, on the one hand, and 31 and 32, on the other hand, is identical given that the time required for the pulses leaving the repeater to travel the distance between this repeater and said aircraft is the same regardless of the origin of the pulses which trigger the repeater.
If we consider first of all the indicator on board the airplane which produces the train of pulses 29, the scanning of this indicator is represented by the sawtooth wave 33 of the curve 3c which is triggered by the pulses 29. On said seie-tooth wave, the pulses 30 have don. take place at a fixed distance from the origin of the scan in all cases, while the pulses 31c and 32, respectively representing the pulses received directly from the aircraft on which the device 22 is mounted and the corresponding pulses received after reflection, appear at differently spaced points along said wave.
Pulse 31c generally has a different position from that shown on curve 3b due to the different distance of the planes. At a single point, the pulses 30 and 32 coincide. However, this occasional coincidence does not affect the reading of the indicators. Curve 3d represents a sawtooth wave 34 similar to wave 33 and representing the scanning of the indicator of the airplane from which the pulses 31 originate. It should be noted here that the pulses 32 take place in fixed points on the sawtooth waves, while the pulses 29d and 30 are variably offset.
Fig. 4 shows the screen of a simple form of cathodic beam distance indicator in which the scanning takes place in a rectilinear fashion under the control of a sawtooth wave such as that shown at 33. Assuming whether it is the scan corresponding to the curve 3c, the indications 30a corresponding to the pulses 30 all take place at a determined distance along the scan line. There is thus a superposition effect which brings out the brilliant 30s pulses.
On the contrary, the pulses 32a which correspond to the varying position of the repeated pulses 32 and the pulses 31c representing the directly received pulses 31 are spread along the scale and, therefore, are much less bright than the indication 30a.
In the installation which has just been described, the pulses are emitted at variable and different repetition frequencies by separate emitters under the control of a generator, the frequency of which exhibits fluctuations as indicated in 25 (fig. .2) for an airplane and in 26 for another airplane.
However, this characteristic is not essential. Each aircraft's transmitters could operate at fixed and different reference frequencies. In this case, the circuits described further separate the desired pulses from the unwanted pulses to a large extent, and the desired indication is thus obtained. Such an arrangement can be achieved by simply removing the device producing the frequency fluctuations.
As a variant, it would also be possible to ensure that all the generators have an identical average repetition frequency and to vary each frequency differently.
It also goes without saying that it is not essential for the repetition frequencies of the pulse generators to exhibit clearly defined relationships with one another, these frequencies being able to be chosen at will to a certain extent. In such an installation, the probability of simultaneous reception of pulses at the repeater is also quite small. It should also be understood that separate direction and distance indicators may be provided instead of the combined apparatus shown at 13 in FIG. 1.