DE2525446C2 - Ortungseinrichtung mit hochkonstantem Zeitnormal - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Ortungseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art

Zur Ortung eines Senders mit Hilfe von Hyperbelortungseinrichtungen ist beispielsweise aus der US-PS 50178 bekannt, in jeder Empfangsstation einen Zeitpunkt für das Eintreffen eines Empfangssignals abzuleiten und diese Zeitinformation an eine Zentrale zu übermitteln. In der Zentrale werden aus den Laufzeitdifferenzen je zweier Empfangsstationen Hyperbelstandlinien errechnet und aus deren Schnittpunkt der Standort des Senders bestimmt Die einheitliche Ableitung eines charakteristischen Zeitpunkts in den verschiedenen Empfangsstationen ist allerdings aufwendig und empfindlich gegenüber Störungen, da aus dem Empfangssignal, dessen Struktur im allgemeinen nicht vorher bekannt ist, z. B. durch Autokorrelation ein Impuls zur Abtastung des Zeitnormals gebildet werden muß und das Autokorrelationssignai von Störungen stark beeinflußt wird.

Diese Fehler durch Signalauswertung in den Empfangsstationen werden vermieden, wenn die in den Empfangsstationen aufgenommenen Signale vollständig oder zumindest in ihrem wesentlichen Gehalt an die Zentrale übertragen werden. Die paarweise Kreuzkorrelation von Signalen verschiedener Empfangsstationen legt Hyperbelstandlinien fest deren Schnittpunkt als Senderart ermittelt wird. Ein derartiges Hyperbelortungssystem ist aus der US-PS 29 40 076 bekannt Problematisch dabei ist daß die Zeiten zwischen Empfang an den einzelnen Empfangsstationen bis zum Eintreffen an der Zentralstation genau bekannt und zeitlich konstant sein müssen. Insbesondere für den Signalweg zwischen Empfangsantenne und Sendeantenne der Empfangsstationen ist die Konstanthaltung der Weitergabezeit nur unter hohem Stabilisierungsaufwand der Geräte möglich.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Ortungseinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art anzugeben, welche weitgehend unanfällig ist gegen Störungen des Signals und der Übertragungswege zwischen Empfangsstationen und Zentrale.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 beschrieben. Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

Vorteilhafterweise wird die Eindeutigkeit der zu ermittelnden Laufzeitdifferenzen und somit der Ortung dadurch erreicht daß die Zentralstation die Laufzeitdifferenzen durch Kreuzkorrelation des dem zu ortenden Signal jeweils aufmodulierten Nachrichteninhalts bestimmt.

Gemäß einer günstigen Ausgestaltungsform ist vorgesehen, daß die Empfangsstationen die mit Zeitbezugszeichen versehenen zu ortenden Signale als Digitalwerte an die Zentralstation übermitteln und daß ein Digitalrechner in der Zentralstation die Ortungsauswertung durchführt

Als Empfangsantennen werden breitbandige Antennen vorzugsweise mit Richtwirkung verwendet Auch ist es zweckmäßig, das Zeitnormal und die Überlagerungsoszillatorfrequenz einer jeden Empfangsstation aus ein und demselben hochkonstanten Frequenznormal abzuleiten.

Zur Synchronisierung der Frequenznormale wird ein weiteres, in ausreichenden Zeitabständen von Empfangsstation zu Empfangsstation zu transportierendes Frequenznormal verwendet. Die Synchronisierung kann jedoch auch über einen einrichtungseigenen Sender durchgeführt werden.

Im folgenden soll ein wichtiges Ausführungsbeispiel näher erläutert werden mit beispielsweise zwei mit einfachen Rundantennen ausgestatteten Empfangsstationen, die in einem Abstand von 100 km voneinander aufgebaut sind. Die beiden Empfangsstationen bilden zwei Elemente eines Interferometers mit einer Basis von 100 km. Empfangen beide Stationen Signale eines zu ortenden Senders, so werden zur Bestimmung des Senderstandortes die Phasen der Empfangsspannungen beider Stationen verglichen. Die ermittelte Phasendifferenz ergibt eine Hyperbelstandlinie, d. h. eine Hyperbel, auf der der Sender liegen muß. Zum Phasenvergleich müssen die Empfangsspannungen beider Stationen zeitrichtig, d. h. mit korrektem Zeitbezug, in einer Zentrale zusammengebracht werden. Um zeitverzerrende bzw. -verschiebende Einflüsse auszuschalten, wird

in jeder Empfangsstation ein hochkonstantes Frequenznormal, z. B. eine Atomuhr, aufgestellt Die Frequenznormale der Empfangsstationen sind untereinander synchronisiert (beispielsweise wie im Loran-C-System). Sie liefern für die Empfangsspannungen den Zeitbezug in Form von Zeitmarken. Diese Zeitmarken werden entweder synchron mit der Empfangsspannung in den Empfangsstationen aufgezeichnet bzw. gespeichert und dann der Zentralstation übermittelt oder zusammen mit der Empfangsspannung direkt und ohne Zwischenspeicherung an die Zentralstation weitergeleitet In der Zentralstation kann dann, auch wenn zusammengehörende Empfangsspannungen beider Empfangsstationen mit Zeitverschiebung übermittelt werden, anhand der Zeitmarken eine Zeitsynchronisierung und damit eine Phasendifferenzmessung durchgeführt werden. Wird diese Messung an der Trägerphase vorgenommen, so ist das Meßergebnis mehrdeutig. Da dem Träger aber in der Regel ein Nachrichteninhalt aufmoduüert ist, der einen statistischen Phasen- und Amplitudenverlauf hat, ist es möglich, vermittels der Kreuzkorrelation eine eindeutige Laufzeitdifferenzmessung durchzuführen, wenn für den Empfang und die Korrelationsauswertung eine Zeitdauer zur Verfugung steht, auf die ein ausreichender Teil der Nachricht entfallt Die Ortung erfolgt durch Verwendung von wenigstens zwei räumlichen Basen der erläuterten Art. Man erhält dann zwei Hyperbelstandlinien, die sich im Senderstandort schneiden.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer Empfangsstation ist in der Figur dargestellt Ein hochkonstantes Frequenznormal 1 und ein von dessen Frequenz ableitbares Zeitnormal 2 sind mit Synchronisierungsanschlüssen 3 bzw. 4 versehen. Das Frequenznormal steuert einen Überlagerungsoszillator 7, um dessen Frequenz das in einer Antenne 5 empfangene zu ortende Signal in einem Mischer 6 herabtransponiert wird. Das in einem Empfänger 8 gewonnene NF-Signal wird in einem Analog-Digital-Wandler 9 digitalisiert und dann mit Zeitmarken des Zeitnormals 2 in einem Simultanspeicher 10 abgespeichert, aus dem es über einen Ausgang 11 der Zentralstation übermittelt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Ortungseinrichtung, bestehend aus mehreren Empfangsstationen mit frequenzgleich abstimmbaren Empfängern und hochkonstanten Zeitnormalen, die untereinander synchronisierbar sind, sowie einer Zentralstation, welche die Laufzeitdifferenzen zwischen je zwei Empfangsstationen ermittelt und den Standort eines zu ortenden Senders jeweils anhand des Schnittpunktes der den ermittelten Laufzeitdifferenzen entsprechenden Hyperbelstandlinien bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß jede Empfangsstation aus ihrem Zeitnormal (2) Zeitbezugszeichen ableitet, die zu ortenden Signale mit diesen Zeitbezugszeichen markiert und die so markierten Signale an die Zentralstation übermittelt

2. Ortungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentralstation die Laufzeitdifferenz durch Kreuzkorrelation des dem zu ortenden Signal jeweils aufmodulierten Nachrichteninhalts bestimmt

. 3. Ortungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsstationen die mit Zeitbezugszeichen versehenen zu ortenden Signale als Digitalwerte an die Zentralstation übermitteln und daß ein Digitalrechner in der Zentralstation die Ortungsauswertung durchführt

4. Ortungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Empfangsantennen breitbandige Antennen Vorzugsweise mit Richtwirkung vorgesehen sind.

5. Ortungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Zeitnormal und Überlagerungsoszillatorfrequenz einer jeden Empfangsstation aus ein und demselben hochkonstanten Frequenznormal ableitbar sind.

6. Ortungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Synchronisation der Normale ein weiteres, in angemessenem Zeitabstand von Empfangsstation zur Empfangsstation zu transportierendes Normal vorgesehen ist

7. Ortungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisation über einen einrichtungseigenen Sender durchführbar ist.