NO118095B - - Google Patents

Description

Radionavigasj onssystem.

Denne oppfinnelse angår radionavigasj onssystemer og mer spesielt navigasjonssystemer av Rho-0 typen (R-cp), d.v.s. systemer som viser avstand og retning (azi-mut) for en mottager til et radiofyr.

Navigasjonssystemer av Rh-Q typen omfatter utstyr som er innrettet til å bestemme retning og avstand fra et fartøy eller fly til et kjent punkt, og derved tilveie-bringe den informasjon som er nødvendig for en pilot for å bestemme posisjonen. I noen systemer som har vært anvendt hittil, har piloten vært i stand til å bestemme sin avstand til et punkt og sin retning til et annet punkt. Slike kjente systemer krever at piloten avmerker sin posisjon ved å bestemme skjæringspunktet for sin retnings-linje og avstandssirkelen fra de kjente punkter. I andre kjente systemer av nevn-

te type mottar ikke piloten en kontinuerlig avstandmåling, men beregner sin avstand fra kjente punkter ved varierende tidsintervaller.

Den foreliggende oppfinnelse angår et navigasjonssystem av Rho-0 typen for til-veiebringelse av kontinuerlige og automa-tiske måleresultater for retning og avstand til et radiofyr. Ifølge oppfinnelsen består det amplitudemodulerte rundstråle-ret-ningsdiagram som sendes ut fra fyret av svarpulser, referansepulser og utfyllingspulser. Utfyllingspulsene sørger for at rundstrålediagrammet alltid er komplett, og disse pulser erstattes med svarpulser når radiofyret mottar spørrepulser. Både retningen og avstanden til fyret kan således bestemmes på fartøyet ved hjelp av pulsene i rundstråle-retningsdiagrammet.

Oppfinnelsen fremgår klarere av den følgende detaljerte beskrivelse i forbindelse med tegningene.

Fig. 1 er et blokkskjema av et kombi-nert rundstråle- og avstandsmålefyr og en tilhørende mobil sendermottager. Fig. 2 viser et mer detaljert blokkskjema av en foretrukken utførelsesform av et navigasj onssystem. Fig. 3 er en grafisk fremstilling av et sett kurver som er nyttige for forklaringen av denne oppfinnelse.

I fig. 1 er vist et forenklet blokkskjema av et navigasjonssystem ifølge oppfinnelsen omfattende et fast fyr 1 og et samarbeidende mobilt utstyr 2. En sender 3 i det mobile utstyr sender ut kodede spørrepulser som mottas av det faste fyrs mottager 4. En sender 5 i fyret påvirkes derved og sender ut avstandsmålesvarpul-ser som mottas av en mobil mottager 6. Samtidig kan fyrets sender 5 sende ut av-standssvarepulser på spørrepulser fra andre mobile stasjoner. Den mobile mottager 6 kan ved stroboskopisk undersøkelse i en stroboskopkrets 7 av signalene som er mot-tatt av mottageren 6, utskille de svar som har den samme kodede gjentagelsesfrekvens som spørrepulsene fra senderen 3. Stroboskopkretsen 7 måler nå den medgåtte tid mellom utsendelsen av spørre-pulsene og mottagelsen av svarpulsene og frembringer elektriske pulser som påvirker avstandsmåleren 8, som kontinuerlig viser avstanden til fyret fra den bevegelige stasjon.

Senderen 5 frembringer en mer eller mindre jevn strøm av avstandsmåle-svarpulser avhengig av hvor mange fly som sender spørrepulser til fyret. Svarsigna-lene blir ettersom det er nødvendig sup-plert av utfyllingspulser for å sikre at et visst minimum antall pulser blir sendt ut pr. sekund. Avstandspulsene og/eller sup-plerende eller tilfeldige pulser utstråles fra en antenne som amplitudemodulerer pulsene med en retningsomhyllingskurve som har en grunnfrekvens og en harmonisk frekvens. Referansesignaler introduseres ved hjelp av et antennerotorsystem 5a. Ampli-tudemoduleringen av pulsene forstyrrer på ingen måte avstandsmålingen som uteluk-kende avhenger av tidsforskjellen mellom spørre- og svarpulsene.

I omhyllingssignaldetektoren 9 mottar og adskiller det mobile utstyr komponen-tene av retningsomhyllingskurven for de amplitudemodulerte pulser som er utsendt i tilstrekkelig antall til å rekonstruere kur-veformen. Fasen av grunnfrekvensen av den mottatte omhyllingskurve er direkte proporsjonal med den mobile stasjons retning fra fyret. Fasen av den harmoniske frekvens varierer i en hurtigere grad med retningsvinkelen avhengig av hvilken harmonisk svingning som er utsendt. For å skaffe en referanse for fasebestemmelse på den mobile stasjon, utsender fyrets sender 5 kodede referansesignaler for grunnfrekvensen og den harmoniske frekvens av retningsomhyllingskurven. Referansesigna-let mottas av den mobile stasjon i en refe-ransesignaldetektor 10 og blir sammenlig-net i fase med sine tilhørende komponenter av omhyllingskurven fra detektor 9 i fase-sammenligningskrets 11. Fasesammenlig-ningen av de harmoniske frekvenser kan være flertydig avhengig av hvilken harmonisk svingning som er brukt, men sammen-ligningen med grunnfrekvensen løser denne flertydighet. Den resulterende retnings-inf ormas jon omdannes til elektriske signaler som påvirker retningsmåleren 12 slik at den viser retningen fra den mobile stasjon til fyret på bakken.

Fig. 2 viser det kombinerte retnings-og avstandsmåleutstyr mer i detalj. Bakkefyret 1 er utstyrt med et antennesystem 13 som tilføres en bærebølge på f. eks. 1000 Mp/s fra en høyfrekvenskilde 14 gjennom en antennekobler 15. Antennesystemet 13 omfatter en fast rundstråleantenne 16 som for enkelhets skyld er vist som én enhet. Det er klart at en vertikalt oppbygget antenne kan benyttes for å øke konsentrasjo-nen av energi i horisontal retning. På en skive 17 er montert en reflektor 18b for-skjøvet i forhold til antenne 16, og langs periferien på skive 17 er der anordnet en rekke symmetriske reflektorer 18a og 18c. Skiven 17 roterer med ønsket hastighet f. eks. 30 omdreininger i sekundet ved hjelp av en motor 19 og en mekanisk overføring 20. Når antennen 16 tilføres energi for-vrenger den roterende reflektor 18b strå-

lingsdiagrammet slik at det danner grunn-frekvenssignalet, og reflektorene 18a og 18c frembringer de harmoniske komponenter av retningssignalet. Motoren 19 driver en skive 21 som består av ikke magnetisk materiale, synkront med skiven 17, for å til-veiebringe pulser som skal gi referansesignaler. Skiven 21 har et stykke 22 som består av et magnetisk materiale innfelt i overflaten, slik at når stykket 22 passerer mellom polskoene på en magnetisk oppta-gerenhet 23 hver gang reflektoren 18b er i en forut bestemt stilling som f. eks. syd, blir det frembragt en puls. Metallstykket 22 passerer også mellom polskoene på magnetiske opptagerenheter 23a og 23c hver gang reflektorene 18a og 18c er i en forut bestemt stilling. Utgangsenergien fra den

magnetiske opptageranordning 23b føres

gjennom en kobler 24 for å nøkle en høy-frekvenskilde 25, f. eks. på 50 kp/sek., som gjennom pulskretsen 26 sender korte støt av energi fra høyfrekvenskilden 14 til antennen 16 med en hyppighet på 50 kp/s. Opptagerenheten 23a og 23c tjener til gjennom kobler 27 og 100 kp/s kilden 28 å levere 100 kp/s støt gjennom pulskretsen 26 til høyfrekvenskilden 14, slik at disse støt med pulser sendes over antennen 16 hver gang metallstykket 22 passerer gjennom mottagerenheten 23a eller 23c. Hver gang reflektor 18a, 18b eller 18c er rettet i en ønsket retning, blir således pulser med referanse-frekvens utsendt.

Pulskilden 29 styres av utgangen på bakkefyrets mottagerdetektor 30. Når det ikke sendes spørrepulser fra en mobil stasjon, er forsterkningen på mellomfrekvensforsterkeren 57 justert slik at støy i utgangen på bakkefyrets mottager vil påvirke pulskilden 29 til gjennom pulskretsen 26 å tilføre pulser av en mer eller mindre tilfeldig gjentagelsesfrekvens, f. eks. 2000 pr. sekund til høyfrekvenskilden 14, slik at disse pulser sendes i intervallene mellom utsendingen av referansepulsstøtene. Således vil, når det ikke sendes ut spørrepul-ser fra mobile stasjoner til bakkefyret, sig-nalet som utstråles fra bakkestasjonens sender, som vist i fig. 3, kurve A, omfatte en høyfrekvensbærebølge pulsmodulert med referansesignaler og med pulser av en mer eller mindre tilfeldig hyppighet når det ikke er referansesignaler av forutbestemt hyppighet, og amplitudemodulert ved ro-tasjonen av antennesystemet.

Det utstrålte signal fra bakkestasjonen mottas av den mobile antenne 31 og til-føres de vanlige høyfrekvens- og mellom-frekvenskretser 32 hvis utgang er koblet til detektoren 33 som er forbundet med forsterkeren 34. For å rekonstruere retningsomhyllingskurven, blir utgangen fra forsterker 34 koblet til en pulsforlenger 35 og en forsterker 36. Et grunnfrekvensfilter 37 passeres bare av grunnfrekvenskompo-nenten i retningsomhyllingskurven, d.v.s. 30 perioders komponenten. Et harmonisk frekvensfilter 38 passeres av 90 perioders komponenten eller den harmoniske komponent av retningsomhyllingskurven.

For å ta ut referansesignalene er utgangen fra forsterker 34 koblet til be-grenseren 39. Den klippede utgang fra be-grenseren 39, som er vist i fig. 3, kurve B, og som ikke har noen amplitudevariasjoner, tilføres et grunnfrekvensreferansefilter 42 og til et harmonisk frekvensreferansefilter 40, d.v.s. henholdsvis et 50 kp/s passfilter og et 100 kp/s passfilter. 50 kp/s filteret 42 passeres av grunnfrekvensreferansepul-sene som ble utsendt hver gang reflektoren 18b var i en bestemt stilling. Grunnfre-kvensreferansesignalene som passerer 50 kp/s filteret, styrer en 30 perioders pulsgenerator 41 som frembringer en puls som reaksjon på utgangen fra 50 kp/s filteret 42. Utgangen fra 100 kp/s filteret 40 styrer en 90 perioders pulsgenerator 41a som frembringer et referansesignal hver gang reflektorene 18a og 18c er i en bestemt stilling.

De adskilte komponenter, grunnsvingningen og den harmoniske av retningssignalet, kobles til de tilhørende faseforsky-vere 43 og 44 og er videre koblet til puls-samtidighetsmålekretser, henholdsvis 45 og 46, og for å få retningen fra den mobile stasjon til bakkefyret blir faseforskyveren 43 og 44 justert inntil pulssamtidighetsmå-lekretsene viser samtidighet mellom retningssignalet og referansepulsene. Puls-samtidighetskretsen 46 som sammenligner den harmoniske komponent av retningssignalet med referansepulsene for den harmoniske frekvens, vil indikere tre flerty-dige punkter. Flertydigheten avgjøres ved sammenligning av grunnsvingningskom-ponenten av retningssignalet og referansepulsene for grunnsvingningen. En mekanisk kobling 47 mellom grunnsvingningens faseforskyver 43 og den harmoniske sving-nings faseforskyver 44 har en oversetning 1—3 og løser automatisk flertydigheten i de harmoniske målinger.

For å oppnå en avstandsmåling blir den klippede pulsutgang fra begrenser 39

koblet til avstandsmålekretsene 49 hvor den medgåtte tid mellom utsendelsen av spørrepulsene fra en mobil sender og mottagelsen av svarpulsene fra bakkefyret blir omdannet til elektriske signaler som påvirker avstandsmåleren 50.

For å sette igang en avstandsmåling styrer modulator og koder 51 en sender 52 slik at denne sender ut kodede spørrepulser som mottas av antenne 53 på bakkefyret og er koblet til den vanlige mottagerkrets som omfatter en høyfrekvensforsterker 43, lokaloscillator 55, blander 56 og mellomfre-kvensforsterker 57. Utgangen fra mellomfrekvensforsterkeren 57 tilføres detektor 30 og er videre ført til pulskilden 29 for å påvirke bakkefyret til å svare i samme kode som de mottatte signaler. Hvis utgangen av senderen overskrider et forutbestemt nivå, vil begrenserkretsen 59 redusere følsomhe-ten av mellomfrekvensforsterkeren 57, hvorved man reduserer støyutgangen fra bakkefyrets sender.

Claims (2)

1. Radionavigasjonssystem hvor avstanden fra et fartøy til et fyr bestemmes på fartøyet ved å måle den medgåtte tid mellom utsendelsen av kodede spørrepul-ser og mottagelsen av svarpulser hvor retningen fra fartøyet til fyret bestemmes på fartøyet ved å sammenligne en grunnfrekvens og en harmonisk frekvens i de signaler som sendes ut fra fyret med referansesignaler som sendes ut fra fyret, og hvor de signaler som sendes ut fra fyret danner et roterende amplitudemodulert rundstråle-retningsdiagram, karakterisert ved at rundstråle-retningsdiagrammet består av svarpulser, referansepulser og utfyllingspulser, slik at både retningen og avstanden til fyret kan bestemmes på fartøyet ved hjelp av pulsene i rundstråle-retningsdiagrammet.

2. Radionavigasjonssystem ifølge på-stand 1, hvor fyret er utstyrt med en mot-tagerenhet for mottagelse av spørrepulsene, karakterisert ved at utfyllingspulsene av-ledes fra mottagerenheten når denne ikke mottar spørrepulser.