DE1548433A1 - Navigationssystem - Google Patents

Description

Dr. Ing. E. BERKl SLN, Universitätsstraße 31

Anlage Aktenzeichen

xurEingabevom 27. Juni 1966 VA. Name d. Ann, GENERAL DYNAMICS CORPORATION,

ONE ROCKEFELLER PLAZA,

NEW YORK, N.Y., 1OO2O, U.S.A.

NAVIGATIONSSYSTEM

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mit Komputern aufgebautes und zur Abstandsbestimmung vorgesehenes Navigationssystem.

Die Erfindung eignet sich besonders zur Anwendung in elektronischen Navigationssystemen, die eine Abfragestation zum Senden von Abfragesignalen und eine Transponderstation zur Aufnahme dieser Signale und zum Aussenden von Antwortsignalen in Abhängigkeit von den Abfragesignalen aufweisen. Die Stationen können in ortsbeweglichen Fahrzeugen oder an ortsfesten Stellen angeordnet sein. In einem typischen System ist die Abfragestation in einem Flugzeug und die Transponderstation an einer festen Bodenstelle, wie einem Landefeld, angeordnet. Ein Navigationssystem der vorstehenden Art, bei dem die Erfindung ganz besonders anwendbar ist, ist unter dem Namen TACAN bekannt, welches die Kurzbezeichnung für TACTICAL AIR NAVIGATING SYSTEM ist.

Komputerseysteme für TACAN und gleichartige elektronische Navigations systeme, die in der Fachwelt bekannt sind, verwenden Analog-Komputerelemente, wie Resolver und Potentiometer, die mechanisch gesteuert werden, um Rechnungen anzustellen, die auf der in den Abfrage- und den Antwortsignalen enthaltenen Information beruhen. Solche mechanisch betriebenen Analogkomputer sind infolge ihrer mechanischen Komponenten in bezug auf Ansprechgeschwindigkeit, Genauigkeit und Zuverlässigkeit beschränkt. Wegen ihrer mechanischen Komponenten ist die Größe und das Gewicht der Komputer, insbesondere bei Verwendung in Flugkörpern, in unerwünschtem Maße beschränkt.

In elektronischen Navigationssystemen, die Abfrage- und Transponderstationen enthalten, können Antwortsignale von Fremdquellen im Übermaß enthalten sein, die an der Abfragestation vom Empfänger aufgenommen werden. Diese Fremdsignale resultieren teilweise aus Antworten, ^{G 24/31} 909826/0781 -l-

die von dem Transponder an viele Abfragestationen übersendet werden, die mit der Transponderstation Verbindung aufnehmen wollen. Zusätzlich kann die Transponderstation kontinuierlich Impulse aussenden, die "Squitter"-Impulse genannt werden, die von der Abfragestation für verschiedene Zwecke, z. B. Peilmessungen, verwendet werden. Auch Geräuschquellen senden Impulse aus, die in ihrem Erscheinen den Antwortimpulsen der Transponderstation ähnlich sein können. Die Abstand^ Antwortsignale müssen von all diesen Fremdsignalen abgetrennt werden, damit der Abstand zwischen den Stationen von den Abstands-Antwortsignalen genau berechnet werden kann.

In Abfrage-Transponder-Navigationssystemen stellen fehlende Antwortsignale ein weiteres Problem dar. Der Transponder, wie z. B. eine Boden-Bake, die bei TACAN verwendet wird, kann einen bestimmten Teil seines Sendezyklus zum Senden von anderen als den Antwortsignalen verwenden. Während dieses Zeitabschnittes ist keine Antwortinformation zur Verwendung bei den Abstandsberechnungen verfügbar. Bei TACAN sendet ein Transponder, wie z. B. eine Boden-Bake, 3.600 Impulspaare pro Sekunde aus. Abschnittweise während jeder Sekunde, wenn einige 900 dieser Impulspaare ausgesendet werden, antwortet der Transponder nicht auf Abfragen, sondern verwendet diese 900 Impulse zum Aussenden von Azimuthbezugssignalen. Zusätzlich werden Abschnitte jedes Sendezyklus zum Aussenden von Identitäts-MCodesignalen reserviert, wobei es sich um Morsecode-Übertragungen handelt, welche die jeweilige Transponderstation identifizieren. Damit kommt es häufig vor, daß bekannte TACAN-Systeme ein gewünschtes Funkfeuer nicht aufnehmen. Während eine Suche nach dem Funkfeuer vorgenommen wird, kann eine Abstandsinformation verlorengehen.

Es ist erwünscht, daß die Abstands-Komputersuche die Antwortsignale von einer gewünschten Transponderstation sucht und aufnimmt und zwar innerhalb einer sehr kurzen Zeitperiode, z. B. innerhalb von etwa 1,0 Sekunden bei Hochgeschwindigkeitsflugkörpern und zwar trotz der Aufnahme von "Squitter"-Impulsen und anderen Fremdsignalen und unbeachtet fehlender Antwortsignale. Nach dem Auffinden der Antwortsignale und dem Auffinden der ausgewählten Transponderstation wird diese Station zweckmäßig kontinuierlich verfolgt, so daß die Abstandsinformation kontinuierlich durch den Komputer aufgerechnet werden kann. Das Fehlen von Antwortimpulsen von der Transponderstation kann während der Verfolgung auftreten und bildet im Fall eines Komputers beträchtliche Schwierigkeiten, der keine mechanischen Elemente mit

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ausreichender Trägheit enthält, um die fehlenden Antworten selbst bei einem Verlust an Genauigkeit auszugleichen.

Eine weitere Schwierigkeit bei elektronischen Navigationssystemen mit Transpondern und Antwortstationen liegt in ZeitSchwankungen oder dem "Zittern" der Antwortimpulse. Ein solches Zittern kann sich aus den Ausbreitungseigenschaften der Richtfunkverbindungen oder Schwankungen in der Verzögerung zwischen der Aufnahme und dem Senden in der Transponderstation ergeben. Da die Abstandsinformation eine Funktion der Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt des Aussendens eines Abfragesignals und dem Zeitpunkt des Empfangs eines Antwortsignales ist, schadet dieses zeitliche Zittern der Genauigkeit der Abstandsberechnung. Insbesondere bei TACAN-Systemen, die in Hochgeschwindigkeitsflugkörpern verwendet werden, ist es daher erwünscht, daß diese Systeme trotz des Zitterns der gleichen Größenordnung wie die Genauigkeit der Abstandsmessung genau sind.

In Anbetracht des vorstehenden ist es das Ziel der vorliegenden Erfindung, die Nachteile im wesentlichen dadurch zu vermeiden, daß das Grundproblem gelöst wird, genaue Abstandsmessungen selbst dann zu ermöglichen, wenn bestimmte Antwortimpulse fehlen.

Das obige Problem ist bei einem Navigationssystem zur Abstandsberechnung mit Komputern gelöst worden, bei dem eine Transponderstation und eine Sender-Empfänger-Station miteinander zusammenwirken, um ein Fahrzeug durch wiederholtes Berechnen der Entfernung oder des Abstandes zwischen zwei Stationen zu steuern, selbst wenn bestimmte Antwortsignale vom Transponder fehlen, die dieser in Beantwortung von vom Sender abgestrahlten Abfragesignalen aussenden sollte, gemäß der Erfindung dadurch,

daß eine Recheneinheit an Steuerschaltungen angeschlossen und mit ihren Ausgangsklemmen an eine Abstands-Tor-Steuerschaltung wie auch an eine Steuerschaltung für fehlende Antwortimpulse angeschlossen ist, die an den Eingang von sämtlichen Steuerschaltungen angeschlossen ist, wobei die Recheneinheit in Abhängigkeit von eine Information tragenden Signalen, die von den Steuerschaltungen aufgenommen werden, einen Ausgangswert erzeugt, welcher der Dauer der Zeitspanne zwischen einem Abfragesignal und einem Antwortsignal oder der erwarteten Dauer entspricht, falls das Antwortsignal fehlt, wobei diese Ausgangswerte den Steuersehaltungen zugeleitet werden, um die die Information tragenden und der Recheneinheit zugeführten Signale zu steuern. 909826/07St " ~³~

Vorteile des vorliegenden Systems werden u. a. darin gesehen, daß die Abstandsmessung zwischen solchen Stationen ohne Bedarf an mechanisch beweglichen Teilen möglich wird, daß ein höherer Grad an Genauigkeit als bei bekannten Navigationssystemen erreicht wird, daß das Suchen und das Aufnehmen von Antwortsignalen von einer ausgewählten Sendestation in einer kürzeren Zeitspanne bewirkt werden kann als dies bei den bisherigen Navigationssystemen möglich ist, daß das vorliegende System infolge der umfangsreichen Verwendung von digitalen Schaltelementen ein geringeres Gewicht, eine kleinere Größe und eine höhere Zuverlässigkeit hat als mit den bisher erhältlichen elektronischen Navigationssystemen möglich ist, daß erhöhte Sicherheit selbst dann erreichbar ist, wenn der Gütegrad des Antwortimpulses verhältnismäßig niedrig ist und selbst dann, wenn Störimpulse und auch sonst ein geringer Störabstand vorhanden ist, wie auch trotz zeitlicher Instabilität oder trotz eines Zitterns der Antwortimpulse. Ein weiterer Vorteil der Erfindung wird darin gesehen, daß sie eine gewünschte Transponderstation selbst dann aufnehmen und verfolgen kann, wenn eine große Anzahl aufeinanderfolgender Antwortsignale fehlt und selbst während von der Transponderstation Identitätssignale abgestrahlt werden.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese nun unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Dabei ist:

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Abstands-Komputersystems gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 ein stärker ins Einzelne gehendes Blockschaltbild des in Fig. 1 gezeigten Systems,

Fig. 3 eine schematische Darstellung von Wellenformen, die in dem System gemäß Fig. 2 während dessen Betrieb an verschiedenen Punkten auftreten,

Fig. 4 eine Folge von Schaubildern von Wellenformen, die den in Fig. 3 gezeigten ähnlich sind, welche die Wellenformen während der vier aufeinanderfolgenden Abschnitte der Suchphase des Betriebes des Systems zeigen,

Fig. 5 ein Blockschaltbild des in Fig. 2 gezeigten Aufnahmezählers oder der Steuereinheit,

Fig. 6 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Abstands-Komputersystems gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei dessen Komponenten gezeigt werden, die die über der Geschwindigkeit gemittelten Fehlersignal_e lj[^efernf und

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Fig. 7 ein Blockschaltbild des in Fig. 6 gezeigten Fehlersuchsystems.

Kurz beschrieben enthält eine Rechenanlage gemäß der vorliegenden Erfindung eine Recheneinheit zum Erzeugen einer Zahl, die der verflossenen Zeit zwischen einem Abfragesignal und einem Antwortsignal entspricht, die in die Rechenanlage eingegeben werden. Das Antwortsignal kann in der Forarm eines erzeugten Impulses vorliegen. Die Rechenanlage enthält auch eine Vielzahl von Steuereinheiten, die auf die Abfrage- und Antwortsignale ansprechen und auf Rechnungen, die in der Recheneinheit zwischen aufeinanderfolgenden Zyklen von Abfrage- und Antwortsignalen registriert werden. Ein Abfrage-Antwortsignalzyklus wird im folgenden "ein Zeitabschnitt" genannt. Eines der Steuereinheiten liefert einen synthetischen Antwortimpuls, der ein Füllimpuls genannt wird. Dieser Füllimpuls wird auf der Grundlage von Rechnungen gebildet, die von der Rechnereinheit mit aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten gemacht wird. Eine andere Steuereinheit, die ebenfalls auf solche Rechnungen anspricht, erzeugt ein Abstandstor, das während einer vorgewählten Zeitspanne während jedes Zeitabschnittes, in dem Antwortsignale erwartet werden, öffnet. Eine Eingangssteuereinheit, die von den Füllimpulsen und von Antwortimpulsen betätigt wird, die während der Zeitperiode durchgelassen werden, die von der Abstandstorsteuereinheit gebildet wird, hält die Rechnereinheit trotz des Fehlens von AntwortSignalen in kontinuierlichem Betrieb. Eine Suchoder Aufnahmesteuereinheit spricht auf die Füllimpulse und die Abstandsignale an, die während der Abstandstorintervalle durchgelassen werden, um sowohl die Abstandstorsteuereinheit als auch die Rechnereinheit auf solche Weise zu steuern, daß verschiedene Betriebsarten entstehen. Dies sind Suchphase und Verfolgungsphase. Die Aufnahmesteuereinheit liest die Rechnereinheit bei Empfang der aufeinanderfolgenden Antwortimpulse während der Verfolgungsphase aus und verhindert ein Auslesen während der Suchphase. Die Abstandsberechnung wird daher am Ende jedes Zeitabschnittes aufgerechnet.

Die Eingangssteuereinheit kann Mittel enthalten, die auf das Auftreten des Füllimpulses und eines wirklichen Antwortimpulses ansprechen, um der Rechnereinheit eine Geschwindigkeitsinformation zu liefern, auf deren Grundlage eine genaue Abstandsberechnung trotz des Zitterns in der Antwort möglich ist. In der Eingangssteuereinheit kann ein Geschwindigkeitsdetektor enthalten sein, der ein Fehlersignal liefert, welches in Richtung und Größe der Richtung und Größe des Unterschiedes zwischen dem erwarteten Zeitpunkt des Auftretens eines Antwort-

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impulses (d. h. dem Zeitpunkt des Auftretens des Füllimpulses) und des tatsächlichen Zeitpunktes des Auftretens eines Antwortimpulses entspricht. Von diesem Fehlersignal wird über einer Anzahl von Zeitabschnitten der Durchschnitt gebildet und zur Korrektur der Information verwendet, die der Rechnereinheit des Abstandskomputers zugeleitet wird. Es wurde· ebenfalls gefunden, daß die Verwendung von über der Geschwindigkeit gemittelten Fehlersignalen den Betrieb des Abstandskomputers vereinfacht, selbst bei Fehlen einer Folge von Antwortimpulsen, wie es auftreten mag, wenn das Abstandskomputersystem während des Aussendens eines Identitätssignales durch die antwortende Transponderstation auf Nachfolgebetrieb geschaltet ist.

Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Abstandskomputersystem, das sich zur Verwendung bei luftgestützten TACAN-Einheiten eignet. Das Komputersystem kann aus digitalen Schaltelementen aufgebaut sein, wie z. B. Torschaltungen und Flip-Flops in Form von mikroelektronischen Schaltungskomponenten. Ein gemäß der Erfindung aufgebauter Abstandskomputer kann in seiner Größe sehr klein sein.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß mechanisch veränderliche Elemente, wie Motorantriebe, Potentiometer, Relais und Resolver vermieden werden.

Dies erhöht die Zuverlässigkeit und reduziert die Größe noch weiter.

Fig. 1 enthält zahlreiche Untersysteme; nämlich eine Rechnereinheit 10, eine Eingangssteuereinheit 12, eine Abstandstorsteuereinheit 14, eine Aufnahmesteuereinheit 16, eine Steuereinheit 18 für fehlende Antwortimpulse, und einen Indikator 20. Von dem (nicht gezeigten) TACAN-Sender abgestrahlte Abfrageimpulse betätigen die EingangsSteuereinheit 12 und bewirken die übertragung der Zeitimpulse zur Rechnereinheit 10. Die Frequenz der Zeitimpulse steht in einer bestimmten

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Beziehung der Zeit für den Hin- und Rückweg, welche die Abfrageimpulse von der Abfragestation zu der Transponderstation und zurück von der Transponderstation bis zu der Abfragestation benötigen. Eine Zeitfrequenz von 8,092 MHz, die einen Pulsabstand entsprechend 0,01 nautischen Meilen oder einem Abstand von 18,52 m hat, hat sich als geeignet herausgestellt. Die Rechnereinheit 10 enthält digitale Schaltungen zum Zählen der Einheit der Zeitimpulse jedesmal dann, wenn ein Signal, das im erwünschten Fall ein Antwortimpuls von der Transponderstation ist, von der Ab stands tors teuereinheiit 14 auf die Eingangs-

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Steuereinheit 12 durchgelassen wird, um die Weiterleitung der Zeitimpulse zu der Rechnereinheit 10 zu unterbrechen. Während des ersten Zeitabschnittes spricht die Abstandstorsteuereinheit 14 auf die Abfrageimpulse an, so daß die Eingangssteuereinheit 12 die Übertragung der Zeitimpulse unterbricht, wenn das erste Signal nach dem übertragen des anfänglichen Abfrageimpulses empfangen wird. -

Während der folgenden Zeitabschnitte steuert die Rechnereinheit 10 die Abstandstorsteuereinheit 14, um den Durchtritt von Signalen während einer bestimmten Zeitperiode während eines Zeitabschnittes zu ermöglichen, wobei diese Zeitperiode auf den Zeitpunkt des Auftretens eines Signales im vorhergehenden Zeitabschnitt basiert. Dieser Zeitabschnitt wird "Abstandstor" genannt.

Die Steuereinheit 18 für die fehlenden Antwortimpulse empfängt von der Rechnereinheit 10 einen Ausgangsimpuls, wenn ein Antwortimpuls fehlt, was auf der in der Rechnereinheit während eines vorhergehenden Zeitabschnittes gespeicherten Information basiert, um einen synthetischen Antwortimpuls zu bilden, der Füllimpuls genannt wird, der die Stelle eines fehlenden Antwortimpulses einnimmt. Der Füllimpuls betätigt die Eingangssteuereinheit 12, die Abstandstorsteuereinheit 14 und die Aufnahmesteuereinhei't 16, als wenn er ein wirklicher Antwortimp#uls wäre. Folglich arbeitet die Rechnereinheit 10 weiter und bildet während eines Zeitraumes mehrerer fehlender Antwortimpulse die gleichen Abstandsangaben. Die Rechnereinheit 10 spricht auch für eine bestimmte Anzahl von Zeitabschnitten auf den Verlust von Antwortimpulsen an und zeigt anschließend an, daß die Transpondereinheit, die vorher die Antwortsignale geliefert hat, verloren worden ist.

Entweder Antwortimpulse, welche die Einheit 14 als gültige Antworten bezeichnet, oder Füllimpulse sind während jedes Zeitabschnittes vorhanden. Die Einheit 16 erkennt den Beginn eines Zeitabschnittes aus den Abfrageimpulsen. Die Einheit 16 berechnet eine Zahl, z. B. 6, weiche sechs Antwortsignalen entspricht, und welche die Aufnahme eines ausgewählten Transponders anzeigt. Diese Zahl wird durch die der Einheit 16 zugeführten und vom Abstand gesteuerten Antworten stufenweise erhöht und durch die Füllimpulse herabgesetzt. Wenn eine gewünschte Zahl angezeigt wird, wird die Einheit 14 von der Einheit 16 von Suchbetrieb auf Nachfolgebetrieb umgeschaltet. Wenn die Einheit 14 im Nachfolgebetrieb arbeitet und eine Anzahl von Füllimpulsen,

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welche fehlende Antwortimpulse darstellen, aufgenommen werden, die ausreicht, um die durch die Einheit 16 berechnete Zahl bis zu einem bestimmten Maß herabzusetzen, wird der Verlust des Antworteignales erkannt und die Einheit 16 stellt die Einheit 14 auf Suchbetrieb zurück .

Die Einheit 16 steuert die Einheit 14, um zu verhindern, daß die Füllimpulse während des Suchbetriebes das Abstandstor frühzeitig beenden. Die Einheit 16 schaltet die Recheneinheit 10 auch so, die Einheit 14 einmal pro Zeitabschnitt während des Suchbetriebes auszulesen. Der Integrator 20 kann einen Digital-Analog-Konverter enthalten, der ein digitales Ausgangssignal der Einheit 10 in ein Analogsignal umwandelt, um ein Meßgerät solcher Bauart, wie es in TACAN-Systemen verwendet wiörd, anzusteuern. Alternativ kann eine digitale Ausgabevorrichtung zur Anzeige der Abstandsrechnungen verwendet werden.

Gemäß Fig. 2 enthält die Rechnereinheit 10 einen Aufwärtszähler 22, der mit seinem Ausgang über übertragertorschaltungen 24 an einen a Abwärtszähler 26 angeschlossen ist. Andere übertrag^ßertorschaltungen 28 verbinden den Ausgang des Aufwärtszählers mit einem Speicherregister 30. Bei geöffneten übertragertorschaltungen 28 wird die Ausgabe des Registers 30 durch eine Decoder-Matrix 30 in eine digitale Codierung umgewandelt, die wie oben erwähnt, angezeigt werden kann.

Der Aufwärtszähler 22 kann ein binärkodierter Dezimalzähler sein, der bis zu 300.000 Zeitimpulsen zählt und sich dann selbst auf Null zurückstellt. Da die Zeitfrequenz 8,092 MHz ist, entsprechen 300.000 Zeitimpulse einem Abstand von 300 Meilen zwischen der Abfragestation und dem Transponder. Ein von der letzten Stufe des Aufwärtszählers 22 beim 300.000sten Impuls abgeleiteter Impuls zeigt diesen 300-Meilen-Abstand an. Dieser Impuls wird einem anderen Zähler 34 zugeführt, der eine Kapazität hat, um eine bestimmte Zahl von 300-Meilen-Impulsen zu zählen, z. B. acht solcher Impulse. Bei Zählen des achten Impulses wird der Speicher 30 durch* den Ausgang des Zählers 34 zurückgestellt, so daß der Indikator das Fehlen einer Ausgabe und damit den Verlust der Abstandsinformation anzeigt.

Der Abwärtszähler 26 kann ein binärkodierter Dezimalzähler mit der gleichen Kapazität wie der Aufwärtszähler 22 sein. Der Abwärtszähler 26 zählt in Abwärtsrichtung und verringert die in diesem gespeicherte Zählung bei Empfang jedes Eingangsimpulses um je ein Digit.

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Das Speicherregister 30 kann eine Vielzahl von Flip-Flops enthalten, die durch die Ausgaben des Aufwärtszählers eingestellt werden. Diese Ausgaben werden durch die übertragertorschaltungen 28 übertragen. Jedesmal bei öffnen der übertragertorschaltungen 28 wird die in dem Speicherregister 30 gespeicherte Zahl aufgerechnet. Diese ä aufgerechnete Zahl stellt den durch die Rechnereinheit 10 berechneten Abstand dar.

Die Eingangssteuereinheit 12 enthält eine Impulsfοrmerschaltung 36, die den Abfrageimpuls in zwei Impulse umwandelt, die zum Zeitpunkt der Vorder- und der Hinterflanke des Abfrageimpulses auftreten.

Differenziergeräte und Riehtungs-empfindliche Verstärker können in der Impulsformerschaltung 36 verwendet werden. Die Ausgabe, die der Vorderflanke des Abfrageimpulses entspricht, wird dem Rückstelleingang R des Aufwärtsrechners 22 zugeführt und stellt den Rechner 22 zu Beginn jedes Zeitabschnittes zurück, so daß die in ihm gespeicherte Zahl anfänglich Null sein wird. Die der Hinterflanke des Abfrageimpulses entsprechende Ausgabe wird einem Flip-Flop 38 zugeführt, um dieses Flip-Flop zu kippen. Das Flip-Flop 38 wird entweder durch die Abstands-gesteuerten Antwortimpulse oder die Füllimpulse zurückgekippt, wie dies im folgenden noch näher beschrieben wird. Die ¹¹I"-Ausgabe des Flip-Flop 38 öffnet eine Und-Schaltung 40, die die Zeitimpulse dem Eingang des Aufwärtsrechners 22 zuleitet. Da der Flip-Flop 38 den Zähler 22 steuert, wird es Zählersteuer-Generator-Flip-Flop genannt.

Die Eingangssteuereinheit 12 enthält auch einen Verzögerungskreis 42, dem die Abstands-gesteuerten Antwortimpulse und Füllimpulse zugeleitet werden. Diese Verzögerungsschaltung 42 kann ein monostabiler Multivibrator sein, der einen Ausgangsimpuls liefert, der für eine kurze Zeitspanne verzögert wird. Diese Verzögerung ermöglicht, daß die Antwort- oder Füllimpulse das Flip-Flop 38 vor dem öffnen der übertragertorschaltungen 24 zurückkippen.

Die Zeitimpulse werden durch die Und-Schaltung 40 auch noch dem Abwärtszähler 26 zugeführt und setzen die Zahl herab, die dem Abwärtszähler 26 über die Torschaltungen 24 zugeführt wurde.

Die Abstandstorsteuereinheit. 14 enthält ein Flip-Flop 44 mit einem Stelleingang S, der die Abfrageimpulse über eine Und-Schaltung 46

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eine Oder-Schaltung 48 empfängt. Der Flip-Flop 44 erzeugt das Äbstandstor. Die Und-Schaltung 46 wird zu Beginn des anfänglichen Zeitabschnittes geöffnet und sonst dann, wenn in dem Abwärtszähler eine Nullzählung gespeichert ist. Diese Nullzählung wird durch eine an den Abwärtszähler 26 angeschlossene Und-Schaltung 50 erkannt.

Der Flip-Flop 44 kann ebenso auch durch einen frühen Impuls gekippt werden, d. h. einen Impuls, der vor dem erwarteten Auftreten eines Antwortsimpulses auftritt, der vom Abwärtszähler 26 erhalten wird. Zum Erzeugen von frühen Impulsen sind andere Stufen des Abwärtszählers 26 vor derjenigen Stufe, die eine Hullausgabe bildet, an die Eingänge von verschiedenen Und-Schaltungen 52, 54 angeschlossen.

Im Abwärtszähler 26 ist zu Beginn jedes Zeitabschnittes die Zählung gespeichert, die in dem Aufwärtszähler 22 während des \orhergehenden Zeitabschnittes aufgespeichert war. Im folgenden wird noch eingehend erläutert werden, daß diese Zählung dem Zeitpunkt der Aufnahme eines Antwort- oder "Squitter"-Signales während des vorhergehenden Zeitabschnittes entspricht. Der Abwärtszähler 26 wird daher am erwarteten Zeitpunkt der Aufnahme eines Antwortimpulses auf Null heruntergebracht, da die Antworten im wesentlichen mit deren Abfragen synchron sind. Die Betätigung der Und-Schaltungen 54 und 52 geschieht zu verschiedenen Zeitpunkten vor der erwarteten Ankunft der Antwortimpulse.

Da sich die Stationen in bezug aufeinander rasch bewegen, sollte die Antwort beim folgenden Zeitabschnitt in einem etwas anderen Zeitzusammenhang mit dem Abfrageimpuls erfolgen als die Antwort in dem vorhergehenden Zeitabschnitt. Das Ausmaß der Änderung im zeitlichen Zusammenhang hängt von der Relativgeschwindigkeit der Stationen ab.

Demgemäß kann der erste frühe Impuls z. B. ein Impuls sein, der von dem Abwärtszähler 26 etwa 3 Mikrosekunden erzeugt wird, bevor der Abwärtszähler 26 auf Null heruntergezählt wird. Ein anderer früher Impuls erscheint zweckmäßig 12 Mikrosekunden vor dem Füllimpuls.

Die Und-Schaltungen 52 und 54 werden durch einen Zähler 56 betätigt, der die fehlenden Antwortimpulse zählt. Diese fehlenden Antwortimpuel se werden von den Füllimpulsen nachgebildet, die dem Zähler 56 von der Steuereinheit 18 für die fehlenden Antwortimpulse zugeleitet werden.

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Bei Empfang eines wirklichen Antwortimpulses wird der Zähler 56 auf Null zurückgestellt. Demgemäß wird der erste frühe Impuls durch die Und-Schaltung 52 dann übertragen, wenn keine Impulse fehlen. Der Zähler 56 betätigt die Und-Schaltung 54 und die anderen Und-Schaltungen, die nicht gezeigt werden, was von der Zahl der Füllimpulse abhängt, die nacheinander gezählt werden.

Der Zähler 56 ist zweckmäßig ein vierstufiger binärer Zähler und zwei Und-Schaltungen können zusätzlich zu den Schaltungen 52 und 54 verwendet werden.

Nach dem anfänglichen Zeitabschnitt tritt ein früher Impuls durch die Oder-Schaltung 48 durch und kippt das Flip-Flop 44. Das Abstandssteuer-Flip-Flop 44 wird durch Und-Schaltungen 58 und 62 und eine Oder-Schaltung 60 gekippt. Die Und-Schaltung 58 wird betätigt, wenn das Flip-Flop 44 gekippt ist. Die Und-Schaltung 62 wird über einen Inverter 64 von der Aufnahmesteuereinheit 16 betätigt, um die Abstandsschaltung 44 auf Suchbetrieb zu schalten. Während der Nachfolge-Betriebsphase wird das Flip-Flop 44 durch einen Nullimpuls oder einen verzögerten Füllimpuls zurückgekippt, der durch den Abwärtszähler 26 erzeugt wird, nachdem der Abwärtszähler bis auf Null heruntergeschaltet ist. Dieser verzögerte Füllimpuls ist eine zuverlässige Anzeige der Zeitspanne, nach der kein wirklicher Antwortimpuls während der Nachfolgephase des Betriebes angetroffen werden würde. Das Abstandssteuer-*FfeFlip-Flop 44 wird während der Zeitspanne zwischen dem Auftreten des frühen Impulses und dem Empfang eines tatsächlichen Antwortimpulses (während Suchbetrieb) oder eines verzögerten Füllimpulses (während Nachfolgebetrieb) gekippt, womit es die Abstandssteuerung bildet.

Die Steuereinheit 18 für die fehlenden Antwortimpulse .enthält zwei Und-Schaltungen 65 und 66. Die Und-Schaltung 65 ist an die letzte oder die Nullstufe des Abwärtszählers 26 angeschlossen. Die Und-Schaltung 66 empfängt den Nullimpuls über eine Verzögerungsschaltung 68, die ein monostabiler Multivibrator sein kann, der nach einer Verzögerung von etwa 3 Mikrosekunden einen Ausgangsimpuls liefert.

Der Nullimpuls wird während jedes Zeitabschnittes zum erwarteten Zeitpunkt des Auftretens des Antwortimpulses gebildet, wobei diese Bildung auf der Information beruht, die während des vorhergehenden Zeitabschnittes i^{n der} Rechnereinheit 10 gespeichert ist. Auch dann

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wird ein Nulliinpuls gebildet, wenn ein Antwort impuls an oder vor dem für den Empfang erwarteten Zeitpunkt nicht empfangen wird. Wenn er entweder über die Und-Schaltung 65 oder die Und-Schaltung 66 übertragen wird, bildet der Nullimpuls einen synthetischen Antwort- oder einen Füllimpuls. Die Eingänge der Und-Schaltungen 65 und 66 sind an die "1"- und "O"-Ausgänge eines Flip-Flop 69 angeschlossen, das einen Teil der Steuereinheit 18 für die fehlenden Antwortimpulse bildet. Das Flip-Flop 69 wird durch die Ausgabe der Und-Schaltung 58 in der Steuereinheit 14 gekippt. Die Und-Schaltung 58 wird nur während der Abstandssteuerung durchgeschaltet.

Wenn das Flip-Flop 69 gekippt ist, erzeugt und speichert es eine ¹¹I"-Ausgabe, die den Empfang eines Antwort- ("Treffer") -Impulses während eines Zeitabschnittes anzeigt. Das Flip-Flop (69) wird durch den Füllimpuls zurückgekippt, der entweder von der Und-Schaltung 65 oder von der Und-Schaltung 66 übertragen wird,und das Flip-Flop 69 erzeugt und speichert eine "0"-Ausgabe, um das Fehlen eines Antwortimpulses ("Fehlanzeige") während dieses Zeitabschnittes anzuzeigen. Bei folgenden Zeitabschnitt wird die Und-Schaltung 65 durchgeschaltet, falls während eines vorhergehenden Zeitabschnittes ein Antwortimpuls gefehlt hat, während die Und-Schaltung 66 durchgeschaltet wird, falls der Antwortimpuls während dieses Zeitabschnittes vorhanden war.

Der Null-Impuls wird durch die Verzögerungsschaltung 68 verzögert, wenn während des vorhergehenden Zeitabschnittes ein Antwortimpuls vorhanden war. Der Generator 44 wird daher für eine kurze Zeit nach der erwarteten Ankunftszeit des Antwortimpulses nicht zurückgekipptr Demgemäß wird ein Antwortimpuls, der sich von einem Zeitabschnitt zum nächsten verschiebt oder etwas zittert, selbst dann empfangen werden, wenn dieses Zittern eine Verzögerung des Antwortimpulses innerhalb der durch die Schaltung 68 gegebenen Verzögerung verursacht.

Falls der Antwortimpuls während des vorhergehenden Zeitabschnittes fehlte, wird der Füllimpuls zum Zeitpunkt der erwarteten Ankunft des Antwortimpulses von der Und-Schaltung 65 erzeugt, da in diesem Fall die Schaltung 65 und nicht die Schaltung 61 vom Steuergenerator 69 durchgeschaltet wird.

Der Antwortimpuls oder der Füllimpuls betätigt das Zählersteuer-Generator-Flip-Flop 38 in der Exngangssteuereinheit 12 und hält die Recheneinheit 10 am Ende jedes Zeitabschnittes an. Auch wird entwe-

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der der Antwortimpuls oder der Füllimpuls die übertragungsschaltun-

gen fo^ betätigen, um die in dem Aufwärtszähler 22 gespeicherte Zählung, am Ende des Zeitabschnittes in den Abwärtszähler 26 zu übertragen. Der Betrieb der Recheneinheit läuft daher trotz der fehlenden Antwortimpulse weiter.

Die Aufnahmesteuereinheit 16 empSngt den Abfrageimpuls, den Abstandsgesteuerten Antwortimpuls und den Füllimpuls. WälTend eines Zeitabschnittes tritt entweder der Abstands-gesteuerte Antwortimpuls oder der Füllimpuls auf. Der Abfrageimpuls kippt ein Flip-Flop 70, welches eine Und-Schaltung 72 durchschaltet. Diese Und-Schaltung 72 empfängt auch den Füllimpuls als Eingabe. Der Abstands-gesteuerte Antwortimpuls von der Und-Schaltung 58 wird zum Zurückkippen des Flip-Flop 70 zugeführt. Da das Flip-Flop 70 nur bei Empfang eines Antwortimpulses zurückgekippt wird und bis zur übertragung eines Abfrageimpulses zu Beginn des nächsten Zeitabschnittes zurückgekippt bleibt, kann das FliprFlop 70 ein Antwortgedächtnis-Flip-Flop genannt werden.

Bei gekipptem Flip-Flop 70 ist die Und-Schaltung 72 für den Füllimpuls durchgeschaltet. Der Füllimpuls wird von der Und-Schaltung 72 dann nicht übertragen, wenn ein Antwortimpuls im gleichen Zeitabschnitt wie der Füllimpuls empfangen wird. Der Abstands-gesteuerte Antwortimpuls wird einem "Aufwärts"-Eingang und der Füllimpuls wird, wenn er am Ausgang der Und-Schaltung 72 verfügbar ist, einem "Abwärts}' Eingang eines Aufwärts-Abwärts-Zählers 74, siehe Fig. 5, zugeführt.

Der Zähler 74 wird durch die Antwortimpulse herauf- und durch die Füllimpulse heruntergezählt. Es mag erwünscht sein, zum Herunterzählen des Zählers 74 in Fällen, in denen der Gütegrad der Antwortimpulse relativ niedrig ist, nur jeden zweiten Füllimpuls zu verwenden, um damit zu verhindern, daß die Aufnahmesteuereinheit den Komputer von Nachfolgebetrieb auf Suchbetrieb umschaltet, wenn eine große Anzahl fehlender Antwortimpulse zu erwarten ist. Eine Und-Schaltung 76 ist an die Stufen des Zählers 74 angeschlossen, der Ausgangsspannungen erzeugt, wenn eine vorgegebene Anzahl von Impulsen in dem Zähler gezählt ist, um den Empfang von Transponderantworten anzuzeigen. Als geeignete Zahl hat sich sechs herausgestellt.

Eine andere Und-Schaltung 78 ist an die Stufen des Zählers angeschiqs sen, die Ausgangsspannungen bilden, wenn der Zähler auf Null herab-

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fit

gezählt ist. Die Und-Schaltung 78 bildet ein Ausgangssignal, wenn in dem Zähler 74 eine Nullzählung gespeichert ist. Ein Flip-Flop 80 wird durch die Und-Schaltung 76 gekippt und durch die Und-Schaltung 78 zurückgekippt. Das Flip-Flop 80 erzeugt eine "1"-Ausgangsspannung, wenn es gekippt ist, um die Einheit 10 über eine Und-Schaltung 82 auf Suchbetrieb zu schalten. Verzögerte Nullimpulse v/erden von der Und-Schaltung 82 durchgelassen und schalten die Übertragerschaltungen 28 durch, um den Inhalt des Aufwärtszählers 22 in das Speicherregister 30 durchzulassen. Demgemäß werden das Register 30 und die Anzeigemittel bei jedem Zeitabschnitt und nur während des Suchbetriebes des Komputers aufgerechnet.

Auch die Aufnahmesteuereinheit 16 erfüllt die Funktion der Verlängerung der Dauer der Abstandssteuerung während des Suchbetriebes. Die Nullausgae der Und-Schaltung 78 wird über einen Inverter 64 dem Eingang einer Und-Schaltung 86 zugeführt, die den Durchgang der Füllimpulse zu der Oder-Schaltung 60 steuert, wobei diese Füllimpulse bei Suchbetrieb durch die Und-Schaltung 62 durchtreten und die Abstandssteuerung unterbrechen.

Wenn durch die Ausgabe der Und-Schaltung 78 eine Nullzählung angezeigt wird, wird die Und-Schaltung 86 unwirksam gemacht und die Füllimpulse können die Abstandssteuerung nicht anhalten. Demgemäß wird die Dauer der Abstandssteuerung gedehnt, bis ein "Squitter"- oder Antwortimpuls auftritt, der dann das Flip-Flop 38 anhält und eine Rechenfolge beendet.

Falls das Antwortsignal verschwinden oder sich aus dem Bereich der Abstandssteuerung wegbewegen sollte, empfängt der Aufnahmezähler 74 eine ausreichende Anzahl von Füllimpulsen, um bis auf Null herabzuzählen, wobei dann die Und-Schaltung 78 eine Ausgabe erzeugt, das Flip-Flop 80 zurückkippt und wieder auf Suchbetrieb schaltet. Die in dem Speicherregister 30 enthaltene und damit von den Indikatoren angezeigte Information wird nicht gelöscht, bis das Speicherregister durch die erforderliche Anzahl von 300-Meilen-Ausgangsimpulsen vom Zähler 22 zurückgestellt wird, der das Speicherregister 30 über den Verlustsignalzähler 34 zurückstellt.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Abstands-Komputersystems wird unter Bezug auf die in Fig. 3 gezeigten Wellenformen besser ver-

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ständlich. Der Abfrageimpuls (a) kippt mit seiner Hinterkante das Flip-Flop 38, das bis zum Auftreten des Antwortimpulses (b) in diesem Zustand bleibt; Die Hinterkante dieses Antwortimpulses (b) kippt das Flip-Flop 38 zurück. Somit bildet das Flip-Flop 38 einen Ausgangsimpuls (c), dessen Breite von der Hinterkante des Abfrageimpulses bis zu der Hinterkante des Antwortimpulses verläuft. Die Zeitimpulse werden für die Dauer des Ausgangssignales (c) durch die Und-Schaltung 40 getastet. Die gestasteten Zeitimpulse (d) werden an den Eingang des Aufwärtszählers 22 angelegt.

Die Anzahl der während des Zeitabschnittes gezählten Impulse ist ein Maß für den Abstand zwischen der Abfragestation und der Antwortstation. Der verzögerte Füllimpuls wird während des Suchbetriebes durch die Und-Schaltung 82 durchgelassen und überträgt die Ausgabe des Aufwärtszählers 22 in den Speicherregister 30, um die Zählung anzuzeigen.

Beim nächsten Zeitabschnitt sei angenommen, daß der Antwortimpuls fehlt. Ein früher Impuls (g) wird vor der erwarteten Ankunftszeit des Antwortimpulses erzeugt und über die Oder-Schaltung 48 weitergeleitet, um das Flip-Flop 44 zu kippen. Da der Antwortimpuls fehlt, wird ein Füllimpuls (e) zur erwarteten Ankunftszeit des Antwortimpulses plus einer in der Verzögerungsschaltung 68 bewirkten Verzögerung erzeugt. Diese Verzögerung wird erzeugt, da die "Treffer"-Ausgabe des Flip-Flop 69 vorhanden ist. Das Flip-Flop 69 hat ein Gedächtnis für das Vorhandensein oder das Fehlen des Antwortimpulses, der im vorhergehenden Zeitabscfcritt empfangen wurde. Dieser verzögerte Füllimpuls unterbricht die Abstandssteuerung. Die am "1"-Ausgang des Flip-Flop erzeugten Abstandssteuerungen werden in einer Wellenform h als ausgezogene Impulslinie gezeigt. Der Füllimpuls überträgt nach einer durch de Schaltung 42 bewirkten Verzögerung die Ausgabe des Aufwärtszählers 22 in den Abwärtszähler 26. Der Füllimpuls unterbricht auch die Eingabe der Zeitimpulse in den Aufwärtszähler durch Betätigen des Flip-Flop 38 gerade vor der übertragung der Ausgabe des Aufwärtszählers 22 in den Abwärtszähler.

Die Wellenform (f) erläutert den besonderen Fall, wenn ein Antwortimpuls innerhalb der Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung 68 auftritt. Für den Fall, daß der Antwortimpuls während des vorhergehenden Zeitabschnittes empfangen v/urde, wird der "Treff er "/"Fehlanzeige "-Steuergenerator-Flip-Flop 69 gekippt. Demgemäß macht die

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"Fehlanzeige"-Ausgabe die Und-Schaltung 65 unwirksam und verhindert das Erzeugen des Füllimpulses.. Da der Antwortimpuls vor dem verzögerten Füllimpuls empfangen wird, bleibt das Flip-Flop 44 gekippt, so daß der Antwortimpuls Abstands-gesteuert wird und die übertragung der Zeitimpulse in die Rechnereinheit 10 unterbricht, ebenso wie auch die übertragung der Ausgae des Aufwärtszählers 22 in den Abwärtszähler 26 und auch in den Speicherregistern 30 während des Suchbetriebs des Flip-Flop.

Die Arbeitsweise des Abstandskomputers bei Suchbetrieb wird unter Bezug auf Fig. 4 besser verständlich werden, die vier Gruppen von Wellenformen zeigt, die während vier aufeinanderfolgender Zeitabschnitte erzeugt werden. Der erste Abfrageimpuls (a,) tritt auf, nachdem der Betrieb des AbStandskomputers begonnen hat. Die Signale, die an der Signaleingangskleirane nach der übertragung des ersten Abfrageimpulses empfangen werden, werden in der Wellenform (b,) gezeigt. Das erste dieser auftretenden Signale soll ein "Sguitter"-Impuls sein. Der zweite Impuls ist der Antwortimpuls (RP). Der erste Abfrageimpuls startet die Eingangssteuereinheit und beginne die Zählung in dem Aufwärtszähler 22. Der erste Abfrageimpuls betätigt auch die Steuereinheit 14, so daß der erste "Sguitter"-Impuls Abstands-gesteuert wird und das Flip-Flop 38 zurückkippt und damit den Aufwärtszähler 22 anhält.

Der Abstands-gesteuerte "Squitter"-Impuls kippt auch das Flip-Flop 44 zurück und beendet die Abstands-Auftastung. Die während des ersten Zeitabschnittes erzeugte Abstandsauftastung wird als Wellenform (h,) als ein Impuls gezeigt, der an der nacheilenden Kante des ersten Abfrageimpulses ausgelöst und an der nacheilenden Kante des ersten "Sguitter"-Impulses beendet wird. Da die Abstandsauftastung an der nacheilenden Kante des ersten "Sguitter"-^Impulses endet, wird der während des ersten Zeitabschnittes empfangene Antwortimpuls nicht benötigt. Der erste "Squitter"-Impuls betätigt auch die Übertragerschaltungen 24, so daß die-in dem Aufwärtszähler während des Abstands-Auftastintervalles des ersten Zeitabschnittes registrierte Zählung zu Beginn des zweiten Zeitabschnittes in dem Abwärtszähler 26 gespeichert wird.

Der erste Abfrageimpuls kippt auch das Flip-Flop 70 in der Aufnahmesteuereinheit 16. Der erste "Squitter"-Impuls wird Abstands-gesteuert und kippt das Flip-Flop 70 zurück, so daß die Aufnahmesteucr-

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einheit 16 am Empfang von Füllimpulsen gehindert wird. Der AbstandsgeSteuerte "Squitter"-Impuls wird jedoch dem "Aufwärts"-Eingang des Zählers 74 zugeführt und bewirkt, daß eine Zählung von Eins registriert wird.

Der zweite Zeitabschnitt wird durch den zweiten Abfrageimpuls ausgelöst, der als Wellenform (a₂) gezeigt wird, die die Eirigangssteuereinheit 12 betätigt, so daß der Aufwärtszähler 22 und der Abwärtszähler 26 zu zählen beginnen. Der Abwärtszähler 26 erzeugt einen frühen Impuls, der von der Und-Schaltung 52 und der Oder-Schaltung 48 übertragen wird, um das Flip-Flop 44 zu kippen. Die Abstandssteuerung wird durch den frühen Impuls ausgelöst. Diese Abstandssteuerung wird in Wellenform (h₂) gezeigt. Das erste Signal, das ein "Squitter"-Impuls ist und welches in Wellenform (b₂) gezeigt wird, tritt vor dem Beginn der Abstandssteuerung auf und wird damit von der Steuereinheit 14 an einer Betätigung der Eingangssteuereinheit 12 gehindert.

Der nächste Impuls, der als Signal empfangen wird, ist der Antwortimpuls (RP). Der Abwärtszähler 26 erzeugt jedoch vor dem Empfang dieses Antwortimpulses einen Nullimpuls. Dieser Nullimpuls wird in der Schaltung 68 verzögert und unterbricht die Abstandssteuerung. Da der Antwortimpuls noch nach Beendigung der Abstandssteuerung auftritt, wird er durch die Und-Schaltung 58 vom Flip-Flop 44 ν ferngehalten .

Auch der verzögerte "Squitter"-Impuls läuft durch die Und-Schaltung 72 in der Aufnahmesteuereinheit 16 durch. Diese Und-Schaltung 72 wird durch das Flip-Flop 70 durchgeschaltet, welches durch den zweiten Abfrageimpuls gekippt worden ist. Der Aufnahmezähler 74 wird dann durch den verzögerten Füllimpuls bis zu einer Anzeige Null heruntergezählt. Diese Nullanzeige wird durch eine Spannung am Augang der Und-Schaltung 78 dargestellt, wodurch verhindert wird, daß die übertragung von Füllimpulsen, die während des dritten Zeitabschnittes empfangen werden können, die Abstandssteuerung beendet.

Dertiritte Zeitabschnitt wird durch den dritten Abfrageimpuls ausgelöst, der in Wellenform (a.,) gezeigt wird. Die Eingangssteuereinheit 12 wird betätigt und die Zähler 22 und 26 beginnen aufwärts bzw. abwäkrts zu zählen. Der von dem Abwärtszähler erzeugte frühe Impuls kippt das Flip-Flop 44 und startet die Abstandssteuerung, die in WeI-

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lenform (h₃) gezeigt wird. Der Abwärtszähler 26 erzeugt vor dem Zeitpunkt des Empfangs des Antwortimpulses (RP) einen Nullimpuls. Dieser Nullimpuls wird als Füllimpuls verwendet, der wieder dem Zähler 74 in der Aufnahmeeinheit 16 zugeleitet wird. Die Aufnahmeeinheit wird während des zweiten Zeitabschnittes bis auf Null herabgezählt. Demgemäß liefert die Einheit 16 weiter in Abhängigkeit von dem Füllimpuls, der während des dritten Zeitabschnittes erzeugt wird, eine einer Nullzählung entsprechende Ausgangsspannung. Diese Spannung macht die Und-Schaltung 36 unwirksam und verhindert, daß der Füllimpuls in die Steuereinheit 14 eintritt. Demgemäß wird das Flip-Flop 44 nicht vom Füllimpuls zurückgekippt. Der Antwortimpuls (Wellenform b_), der nach dem Füllimpuls auftritt, wird daher abstandsgesteuert und der Eingangssteuereinheit zugeführt und kippt das Flip-Flop 38 zurück. Der Aufwärtszähler 22 und der Abwärtszähler 24 v/erden dann angehalten. Der Abstands-gesteuerte Antwortimpuls beendet auch die Abstandssteuerung durch Zurückkippen des Flip-Flop 44. Der Antwortimpuls wird ebenso noch dem Aufnahmezähler 74 zugeführt, und bewirkt, daß der Zähler eine Zählung Eins registriert. Die eine Nullanzeige wiedergebende AusgangsSpannung wird deshalb beendet.

Die vierte Abfrageimpulswellenform (a.) startet den vierten Zeitabschnitt. Der Abwärtszähler 26 erzeugt gerade vor dem Zeitintervall, das zwischen dem dritten Abfrageimpuls und dem dritten Antwortimpuls gemessen wird, einen frühen Impuls. Die Abstandssteuerung (Wellenform h^) wird durch den frühen Impuls ausgelöst. Diee "Squitter"- oder anderen Fremdsignale, die vor dem Beginn der Abstandssteuerung auftreten, werden ausgeschlossen. Der Antwortimpuls tritt auf, bevor die Steuereinheit 18 für die fehlenden Impulse einen Füllimpuls erzeugt und bewirkt, daß die Abstandssteuerung beendet wird. Der Antwortimpuls betätigt auch die Eingangssteuereinheit 12, die die Zählung unterbricht und die Zählung vom Aufwärtszähler 22 in den Abwärtszähler 26 überträgt, wie dies oben erläutert wurde. Der Abstandsgesteuerte Antwortimpuls (Wellenform(b.) - Impuls RP) wird der Aufwärtsklemme des Zählers 74 in der Aufnahmesteuereinheit 16 zugeführt. Die Aufnahmesteuereinheit registriert dann eine Zählung der Zahl 2.

Wenn der Aufnahmezähler eine Zählung der Ziffer 6 registriert, liefert die Und-Schaltung 76 einen Ausgangsimpuls, der das Such/Nachfolge-Generator-Flip-Flop 80 kippt. Die "1"-Ausgabe von diesem Flip-Flop 80 schaltet die Und-Schaltung 82 durch, so daß die Recheneinheit 10 ausgelesen werden kann, und macht die Und-Schaltung 62 unwirksam, so

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daß der verzögerte Nullimpuls zum Äfowärtszähler 26 das Flip-Flop 44 während der Verfolgungsphase zurückkippt. Die Abstandssteuerung wird daher während der Verfolgungsphase eine Zeitdauer haben, die vom Auftreten des frühen Impulses bis zum Zeitpunkt der Erzeugung des verzögerten Nullimpulses anhält.

Der Zähler 74 in der Aufnahmesteuereinheit 16 wird in Fig. 5 gezeigt und hat z. B. vier Stufen. Weitere Stufen können hinzugefügt werden.

Die Stufen 100, 102, 104 und 106 sind in Kaskade geschaltet. Jede Stufe enthält ein Flip-Flop 108 mit einem Triggereingang, der bewirkt, daß das Flip-Flop bei Empfang eines Impulses kippt. Eine Oder-Schaltung 110 ist mit ihrem Ausgang an den Triggereingang des Flip-Flop 108 angeschlossen. Eingangssignale werden der Oder-Schaltung 110 über zwei Und-Schaltungen 112 und 114 zugeführt. Die Und-Schaltungen 112 und 114 der ersten Stufe 100 empfangen als Eingangssignale abstandsgesteuerte Antwortsignale und Füllimpulse. Die abstandsgesteuerten Antwortsignale werden der Aufwärtsklemme zugeführt, während die Füllimpulse der Abwärtsklemme des Zählers zugeführt werden. Die Abwärtsklemme kann mit dem Triggereingang eines Flip-Flop 166 verbunden sein, dessen "1"-Ausgang an den Eingang der Und-Schaltung 114 angeschlossen ist. Dieses Flip-Flop 116 bildet für je zwei Eingangsimpulse einen Ausgangsimpuls. Entsprechend werden zwei Füllimpulse zum Registrieren einer einzigen Zählung in der Abwärtsrichtung benötigt, während nur ein einziger Antwortimpuls zum Erhöhen der Zählung erforderlich ist. Die Verwendung des Flip-Flop 116 zum Dividieren der Anzahl der Füllimpulse ist erwünscht, die dem Abwärtszähler in der Hälfte in Anwendungen zugeführt werden, bei denen der Gütegrad der Antwortimpulse niedrig ist und eine große Anzahl von fehlenden Impulsen erwartet wird.

Der Zähler 74 enthält eine Und-Schaltung 118, die Eingangssignale von den "!"-Ausgängen der Flip-Flops in jeder der Stufen 100, 102, 104 und 106 aufnimmt und über einen Inverter 113 an den Eingang der Und-Schaltung 112 angeschlossen ist. Die Und-Schaltung 114 empfängt über einen Inverter 115 ein Ausgangssignal von einer Und-Schaltung 120. Die Eingänge der Und-Schaltungen 120 sind an die "Null"-Ausgängeder Flip-Flops jeder der Stufen 100, 102, 104 und 106 angeschlossen. Die Und-Schaltungen in den Stufen 102, 104 und 106 sind in Kaskade geschaltet. Die Und-Schaltungen in den Stufen 104 und 106 sind an den

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Ausgang der Und-Schaltungen 112 und 114 in der ersten Stufe angeschlossen.

Wegen der Zwischenverbindung der Und-Schaltungen wird ein Antwortimpuls, der der Aufwärtsklemme am Eingang der Schaltung 112 zugeführt wird, den Zustand des erststufigen Flip-Flops 108 und auch den anderer Flip-Flops ändern, die ihren Zustand zum Erhöhen der Zählung I ändern müssen. Falls sich alle Flip-Flops in ihrem "1"-Zustand befinden, was die höchste in dem Zähler zu speichernde Zählung anzeigt (z. B. 8 beim dargestellten Zähler), wird die ünd-Schaltung 112 in der ersten Stufe 100 unwirksam gemacht. Der Zähler wird daher keine höhere Zählung als 8 erreichen. Ebenso wenig werden zusätzliche Aufwärtskimpulse bewirken, daß der Zähler zurückgeführt wird, da die Abwärts-Und-Schaltungen ähnlich an die Aufwärts-Und-Schaltungen angeschlossen sind. Ein Abwärtsimpuls, der der erststufigen Und-Schaltung 114 zugeführt wird, ändert den Zustand des erststufigen Flip-Flop 108 und wird durch die Und-Schaltungen der folgenden Stufen weitergeleitet, um die Zustände der betreffenden Flip-Flops zu ändern, so daß die in dem Zähler gespeicherte Zählung heruntergezählt werden kann. Die Und-Schaltung 120 ist v/irksam, um die Und-Schaltung 114 unwirksam zu machen, wenn in dem Zähler eine Nullzählung gespeichert ist. Impulse, die der Abwärtsklemme zugeführt werden, nachdem der Zähler auf Mull heruntergezählt worden ist, beeinflussen die Zählung nicht weiter. Die Ausgabe der Und-Schaltung 120 kann dazu verwendet werden, die Nullzählungs-Ausgabe des Zählers zu liefern. Diese Nullzählungs-Ausgabe wird zum Dehnen der Abstandssteuerung verwendet, wie dies oben in Verbindung mit Fig. 2 erläutert wurde. Der Zähler 74 hat den Vorteil einer schnellen Zählfolge, da die Impulse gleichzeitig allen Stufen zugeleitet werden. Ein v/eiterer Vorteil des Zählers liegt darin, daß ein Minimum an logischen Elementen erforderlich ist, nämlich zwei Und-Schaltungen, eine Oder-Schaltung und ein einziges Flip-Flop pro Zählerstufe.

Fig. 6 erläutert eine weitere Ausführungsform des Abstandskomputers. Der in Fig. 6 gezeigte Abstandskomputer ist dem in Fig. 2 gezeigten ähnlich ausgenommen insoweit, als die EingangsSteuereinheit betrof- ' fen ist. Entsprechend werden nur Teile der Recheneinheit 10 und der Steuereinheit 18 für die fehlenden Impulse in Fig. 6 gezeigt. Die Eingangssteuereiriheit von Fig. 6 kann Elemente der Eingangssteuereinheit 12 verwenden. Z. B. können das Flip-Flop 38 un=d die Und-Schaltungeflr 40 verwendet werden.

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Die Hauptvorteile des in Pig. 6 gezeigten Abstandskomputers sind die Verarbeitung des Zitterns des Antwortimpulses und seine wirkungsvolle Arbeitsweise trotz einer großen Anzahl fehlender Antwortimpulse, wie es beim Nachfolgebetrieb während der übertragung der Identitätssignale vorkommen kann. Die dem System gemäß Fig. 6 zugeführten Ein— gangsssignale sind die abstandsgesteuerten Antwortimpulse, die am Ausgang der ünd-Schaltung 58 (Fig. 2) erhalten werden und die Hinterkante der Abfrageimpulse, die von der Impulsformerschaltung 36 erhalten werden können. Eine Schaltung, wie die Impulseformerschaltung, kann dazu verwendet werden, die Hinterkanten der Abstands-gesteuerten Antwortimpulse dem System nach Fig. 6 als Eingangsimpulse zuzuführen. Die Füllimpulse und die verzögerten Füllimpülse, die an dem Nullimpulsausgang des AbwärtszHhlers 26 bzw. an dem Ausgang der Verzögerungsschaltung 68 zur Verfügung stehen, werden auch in Fig. 6 verwendet. Die nacheilenden Kanten der Füllimpulse können auch in der gleichen Weise wie die nacheilenden Kanten der Antwort- und der Abfrageimpulse verwendet werden, um in das System nach Fig. 6 eine Zeitsteuerung hineinzubringen. Die Ausgangsspannung des Such/Verfolgebetriebgenerator-Flip-Flops 80 wird auch verwendet.

Die Füllimpulse und die Änwortimpulse werden einem Zeitsteuerdetektor 130 zugeführt, der eine Ausgangsspannung mit einer Polarität und einer Größe ableitet, die von der Richtung und Größe der Differenz zwischen dem Auftreten der Füllimpulse und den Antwortimpulsen während jedes Zeitabschnittes abhängt. Da diese Zeitdifferenz sehr klein sein kann, z. B. wenige Nanosekunden, enthält der Zeitfehlerdetektor 130 Schaltungen, um während jedes Zeitabschnittes entweder eine Folge von Impulsen einer Polarität oder eine Folge von Impulsen entgegengesetzter Polarität zu bilden. Die durchschnittliche Spannungsgröße dieser Impulsfolge wird durch den Integrator 132 gebildet und entspricht der Zeitdifferenz. Der Integrator 132 kann eine Widerstands-Kapazitäts-Schaltung mit einer Zeitkonstante sein, die ausreicht, um den verhältnismäßig langsamen Spannungsänderungen zu folgen, die von dem Fehlerdetektor 130 bei Verfolgerbetrieb des Komputers erzeugt werden und damit die Fehlerspannung über einer großen Anzahl von Zeitabschnitten mitteln, wobei 50 für Verfolgerbetrieb geeignet ist. Falls der Komputer die in Fig. 6 gezeigte Eingangssteuereinheit sowohl für Such- als auch für Verfolgerbetrieb enthält, ist die Verwendung einer Vorrichtung 134 zum Reduzieren der Zeitkonstante des Integrators 132 um mehrere Größenordnungen erwünscht, so daß die Fehlerspannung zum Erzielen einer raschen Aufnahme sich schnell von Zeitabschnitt zu Zeitab-

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schnitt verändern kann. Man kann dies dadurch erreichen, daß man einen Widerstand geeigneter Größe parallel zu dem Widerstand des Integrators 132 schaltet, der die Zeitkonstante bestimmt. Die verzögerten Füllimpulse kippen den Zeitfehlerdetektor 130 am Ende jedes Zeitabschnittes zurück.

Der Integrator 132 führt die Fehlerspannung einer Prüfschaltung 136 zu, die bei einem Auftreten der Abfrageimpulse und der Abstands-gesteuerten Impulse wirksam wird.

Von der Prüfschaltung 136 werden die Ausgangsimpulse einstellbaren VerzögerungsSchaltungen 138 und 140 zugeführt. Die Abfrageimpulse werden an eines dieser einstellbaren Verzögerungsschaltungen 138 angelegt, während die Füllimpulse der anderen der einstellbaren Verzögerungsechaltungen 140 zugeführt werden. Diese Verzögerungsschaltungen können auf bekannte Weise ausgebildet sein.

Die Ausgangsimpulse von den einstellbaren Verzögerungsschaltungen 138 bzw. 140 werden den Stell- und Rückstellklemmen eines Flip-Flop 142 zugeleitet, das für den Aufv/ärtszähler 22 die Funktion des Steuer generators übernimmt. Bei Kippen des Flip-Flop 142 schaltet dieses die ünd-Schaltung 144, die der Ünd-Schaltung 40 (Fig. 2) ähnlich ist, durch und ermöglicht, daß diese Schaltung Zeitimpulse durchläßt, die in dem Aufwärtszähler 22 gezählt werden. Da ein Zeitfehler infolge eines frühen Antwortimpulses den Abfrageimpuls verzögert, wird das Zählersteuergenerator-Flip-Flop 142 den Beginn der Berechnungen durch den Aufwärtszähler 22 verzögern. Der Aufv/ärts zähler 22 wird durch den Füllimpuls angehalten, der nicht verzögert ist, wenn der Fehlerdetektor 130, der Integrator 132 und die Prüfschaltung 136 eine Ausgangsspannung erzeugen, was einen frühen Antwortimpuls anzeic/t, Demgemäß wird die von dem Aufwärtszähler 22 erreichte Zählung herabgesetzt, um der frühen Ankunft des Antwortimpulses zu entsprechen. Umgekehrt wird die späte Ankunft eines Antwortimpulses den Start des AufwärtsZählers 22 nicht verzögern, sondern den Zeitpunkt verzögern, an dem der Aufwärtszähler 22 angehalten wird. Die Zählung wird deshalb erhöht, um die späte Ankunft eines Antwortimpulses anzuzeigen. Der oben erläuterte Zustand entspricht dem Zustand, bei dem sich ein Flugkörper von einem Transponder entfernt/ so daß Antwortsignale, die verfolgt werden, zu späteren und späteren Zeitintervallen ankommen.

Das Zdtintervall zwischen dem Abfrageimpuls und dem Füllerimpuls

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stellt die Abstandsmessung bei einem Zeitabschnitt dar, während das Zeitintervall zwischen dem Abstands-gesteuerten Antwortimpuls und dem Abfrageimpuls den Abstand des folgenden Zeitabschnittes darstellt. Die Differenz zwischen diesen Zeitintervallen ist ein Maß für die Änderung des Abstandes oder der Geschwindigkeit des mit der Abfragestation ausgerüsteten Flugkörpers. Der Zeitfehlerdetektor liefert ein Signal, welches dieser Geschwindigkeit proportional ist. Die. Geschwindigkeit wird durch den Integrator 132 über einer Anzahl von Zeitabschnitten gemittelt. Dieser durchschnittliche Geschwindigkeitsfehler wird in den einstellbaren Verzögerungsschaltungen 138 und 140 verwendet, um der Recheneinheit eine Information zur Korrektur der Zählung zuzuführen. Falls keine Geschwindigkeitsänderung vorgelegen hat, hängt die in der Reicheneinheit berechnete Zählung von der Zeit zwischen dem Zeitpunkt des Auftretens des Abfarageimpulses und dem abstandsgesteuerten Antwort- oder Füllimpuls während jedes Zeitabschnittes ab. Die abstandsgesteuerten Antwort- oder Füllimpulse schalten die Übertragerschaltungen durch und übertragen- am Ende jedes Zeitabschnittes die Zählung aus dem Aufwärtszähler in den Abwärtszähler, wie dies in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben wurde. Die Signal-korrigierten Füllimpulse werden ebenfalls den Übertragerschaltungen 28 zugeführt, um die Rechnung auszugeben. Das die Geschwindigkeit mitteLe-a?nde Merkmal ermöglicht, daß der Komputer die Antwortsignale selbst bei Fehlen einer großen Anzahl von Antwortsignalen, z. B. während eines Identitätssignales, verfolgt, da der Integrator 132 eine Ausgangsspannung liefert, die über der großen Anzahl von Zeitabschnitten, während der solche Antwortimpulse fehlen können, beibehalten bleibt. Während dieser Zeitabschnitte wird eine Signalausgabe durch die Füllimpulse verwirklicht, die von der Verzögerungsschaltung 140 erhalten werden.

Der Abwärtszähler 26 wird durch ein Flip-Flop 146 in Betrieb gesetzt, welches eine Und-Schaltung 148 durchschaltet, um dem Abwärtszähler 26 die Zeitimpulse zuzuführen. Das Flip-Flop 146 wird durch die Abfragebzw. Füllimpulse gekippt und zurückgekippt. Entsprechend erzeugt der Abwärtszähler 26 einen Nullimpuls, der unabhängig von der Erzeugung einer Abstands-gesteuerten Antwort bei jedem Zeitabschnitt in einen Füllimpuls übersetzt wird.

Die in dem Aufwärtszähler 22 während eines Zeitabschnittes registrier te Zählung stellt den berechneten Abstand dar, der gemäß dem Durchschnittswert der Abstandsänderung (d. h. Geschwindigkeit) über einer

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Anzahl von Zeitabschnitten korrigiert wird. Mit anderen Worten, die Geschwindigkeit des mit dem Integrator ausgerüsteten Flugkörpers wird ebenso wie die Antwortsignale erfaßt, die durch den Komputer in AbStandsmessungen umgesetzt werden. Die Zählung in dem Aufwärtszähler 22 wird durch die Übertragerschaltungen 24 bei Eintreten eines Füllimpulses auf den Abwärtszähler 26 übertragen. Der Füllimpuls wird beim nächsten Zeitabschnitt zu einem Zeitpunkt erzeugt, der der in dem Abwärtszähler im vorhergehenden Abschnitt registrierten Zählung entspricht. Da diese Zählung über der Geschwindigkeit gemittelt ist, wird der Füllimpuls zu einem Zeitpunkt in dem Zeitabschnitt erzeugt, an dem der Antwortimpuls im Durchschnitt erscheinen würde. Der Zeitpunkt des Auftretens des Füllimpulses wird bei jedem Zeitabschnitt in Übereinstimmung mit dem durchschnittlichen Zeitfehler zwischen ihm und dem Antwortimpuls korrigiert. Der Zeitpunkt des tatsächlichen Auftretens des Füllimpulses schwankt, wenn sich der Abstand des mit der Abfragestation ausgerüsteten Flugkörpers dem Transponder nähert oder sich von diesem entfernt.

Der Zeitfehlerdetektor 130 wird in Fig. 7 gezeigt. Die Antwort- und Füllimpuls bilden die Eingangsspannungen für den Zeitfehlerdetektor. Auch der Verzögerungsfüllimpuls wird als eine Eingangsspannung zugeführt. Die Zeit zwischen dem Antwort- und dem Füllimpuls ist im allgemeinen sehr, sehr kurz. Zum Beispiel, falls die Geschwindigkeit des Flugkörpers nicht besonders ist, fallen der Antwort- und der Füll, impuls praktisch zusammen. Im Nachfolgebetrieb liegt die Zeitspanne zwischen den Antwort- und den Füllimpulsen unter einer Mikrosekunde. Dieser Zeitabschnitt ist um mehrere Größenordnungen kleiner als die Dauer eines Zeitabschnittes. Das in Fig. 7 gezeigte Fehlerdetektorsystem hat gemäß der Erfindung das Merkmal, daß eine Fehlerspannung in Abhängigkeit von dem Zeitfehler zwischen den Antwort- und den Füllimpulsen erhalten wird. Diese Fehlerspannung wird während des gesamten Zeitabschnittes trotz des Umstandes erzeugt, daß die Zeitdauer, an der der Zeitfehler erzeugt wird, um mehrere Größenordnungen kleiner als der Zeitabschnitt ist.

Logische Elemente, die die Richtung der Zeitdifferenz ableiten, wandeln diese Differenz in einen digitalen Ausdruck um. Zu diesen logischen Elementen gehört ein erstes Flip-Flop -3#-θ 160, das durch den Antwortimpuls gekippt und durch den verzögerten Füllimpuls zurückgekippt wird. Ein zweites Flip-Flop 162 wird durch den Füllimpuls gekippt und durch den verzögerten Füllimpuls zurückgekippt. Wenn der

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Antwortimpuls führ ist, wenn er vor den Eüllimpulsen auftritt, wird eine Und-Schaltung 164 durch das erste Flip-Flop 160 durchgeschaltet. Das zweite Flip-Flop 162 schaltet die Und-Schaltung 164 durch bis der Füllimpuls ankommt. Die Zeit zwischen dem Auftreten des Antwortimpulses und dem Auftreten des Füllimpulses wird durch die Breite des Ausgangsimpulses der Und-Schaltung 164 wiedergegeben.

Eine zweite Und-Schaltung 166 bildet gleichzeitig einen Ausgangsimpuls mit einer Breite, die der Zeitdifferenz zwischen dem Auftreten des Füllimpulses und dem Auftreten des Antwortimpulses entspricht, wenn der Antwortimpuls spät ist, wenn er nach dem Füllimpuls auftritt. Entweder die Und-Schaltung 164 oder die andere Und-Schaltung 166 bildet während jedes Zeitabschnittes, in dem ein Antwort- und ein Füllimpuls erzeugt wird, einen Impuls. Die verzögerten Füllimpulse kippen die Flip-Flops 160 und 162 vor dem Beginn der nächsten Zeitspanne zurück.

Ein Gedächtnis-Flip-Flop 168, das durch das Ausgangssignal der frühen Antwort-Und-Schaltung 164 gekippt wird und durch den Ausgangsimpuls von der die späte Antwort ^bildenden Und-Schaltung 166 zurückgekippt wird, stellt einen Speicher für den Zustand dar (entweder eine späte Antwort oder eine frühe Antwort) , die zuletzt von den Und-SchajL tungen 164 und 166 erfaßt wurde. Damit wird ein Zustand entsprechend einer frühen Antwort oder einer spaten Antwort, was während eines Zeitabschnittes gemessen wird, während des nächstfolgenden Zeitabschnittes in ein Gedächtnis eingebracht.

Die Größe des Zeitintervalles zwischen dem Auftreten der Antwort- und der Füllimpulse wird mit einer logischen Schaltung abgeleitet, die eine Oder-Schaltung 170 enthält, welche die Ausgangsimpulse von den Und-Schaltungen 164 oder der Und-Schaltung 166 einer anderen Und-Schaltung 172 zuführt. Diese Impulse schalten die Und-Schaltung 172 für die Dauer der von den Schaltungen erzeugten Impulse durch, um die Zeitimpulse durchzulassen. Diese Zeitimpulse können wie vorstehend eine Frequenz von 8,092 MHz pro Sekunde haben.

Die Zeitimpulse werden durch eine Teilerschaltung 174 dividiert, die ein Flip-Flop-Teiler sein kann, der durch 8 dividiert, um Pulse mit einer Frequenz von etwa 1 MHz pro Sekunde zu erzeugen. Diese letzteren Impulse werden durch eine andere Und-SchaLtung 176 durchgeleitet, wenn die Und-Schaltung 176 von dem Flip-Flop 44 (Fig. 2) durchge-

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schaltet ist. Der Nullausgang des Flip-Flop eignet sich für diesen Zweck. Die Ausgangssignale der Und-Schaltungen 172 und 176 v/erden über eine Oder-Schaltung 178 geführt, welche die beiden Ausgangsfrequenzen liefert, die während zweier aufeinanderfolgender Intervalle auftreten können, nämlich (a) ein Impulszug mit etwa 8 MHz während des Intervalls zwischen den Antwort- und Füllimpulsen oder (b) ein Impulszug mit etwa 1 MHz während des Intervalls außerhalb der Abstandssteuerung, wenn die !Antwort- und Füllimpulse erzeugt werden.

Der Impulszug mit 1 MHz wird einem ersten Zähler 180 und über die Oder-Schaltung 178 einem zweiten Zähler 18 2 zugeführt. Der Impulszug mit 8 MHz wird auch dem zweiten Zähler 182 über die Und-Schaltung 172 und die Oder-Schaltung 178 zugeführt. Beide Zähler sind zweckmäßig binäre Zähler, die bis 32 zählen.

Die Zähler werden durch den frühen Impuls über eine Oder-Schaltung 184 zurückgekippt. Die Zähler können alternativ von dem verzögerten Füllimpuls zurückgekippt werden, welcher der Oder-Schaltung- 184 über eine Und-Schaltung 186 zugeführt wird. Diese Und-Schaltung 186 wird nur dann durchgeschaltet, wenn während des vorhergehenden Zeitäoschnittes ein Antwortimpuls gefehlt hat. Dieser frühe Impuls stellt die Zähler 180 und 182 zu Beginn der Abstandssteuerung in jedem Zeitabschnitt zurück. Der verzögerte Füllimpuls beendet die Abstandssteuerung während des Verfolgungsphase, wie dies oben in Verbindung mit Fig. 2 erläutert wurde. Falls der Antwortimpuls demnach v/ährend des vorhergehenden Zeitabschnittes fehlt, v/erden die Zähler nach der Abstandssteuerung zurückgestellt und die in ihnen registrferten Zählungen geben nicht mehr die Zählungen an, die während der Periode der Abstandssteuerung gespeichert wurden. Da die Zählungen, die während der Abstandssteuerung registriert werden, die Größe des Zeitfehlers zwischen dem Zeitpunkt des Auftretens zwischen den Antwort- und Füllimpulsen wiedergeben, wird die Größe des Zeitfehlers nicht wiedergegeben, ausgenommen v/ährend des Empfangs der Antwor timpulse, und es wird lediglich ein Antwortsignal erzeugt, welches die Richtung des Fehlers anzeigt.

Die Ausgangssignale werden von den beiden Und-Schaltungen 188 und erzeugt, die ein Ausgangssignal bilden, wenn die Antwort früh und wenn die Antwort spät ist. Ein Inverter 192 ist an den Ausgang der Und-Schaltung 192 angeschlossen, so daß das frühe und das späte Ausgangssignal entgegengesetzte Polarität haben. Diese Ausgangs signale

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können dann dem Integrator 132 aus Fig. 6 zugeführt werden, der eine Fehlerspannung mit einer Polarität und Größe erzeugt, die die Richtung und die Größe des durchschnittlichen Zeitfehlers anzeigt. Die Eingangsspannungen für die Und-Schaltungen 188 und 190 werden von dem Gedächtnis-Flip-Flop 168 und den Zählern geliefert.

Im Betrieb werden die Zähler 180 und 182 durch den frühen Impuls zurückgestellt. Die Oder-Schaltung 184 läßt in dem Intervall zwischen dem Zeitpunkt des Auftretens der Antwort- und Füllimpulse einen Entladungsstoß von Zeitimpulsen mit 8 MHz durch. Die Zahl der Impulse in diesem Entladungsstoß und deshalb die in dem Zähler 182 während der Abstandssteuerung registrierte Zählung entspricht dem Zeitfehler zwischen dem Zeitpunkt des Auftretens zwischen den Antwort- und Füllimputen. Der Zähler 182 registriert daher am Ende des Intervalls der Abstandssteuerung eine Zählung, die dem Zeitfehler entspricht. Am Ende dieses Intervalles wird diese Zählung durch die Ein-Megahertz-Zeit impulse erhöht.. Auf der anderen Seite empfängt der Zähler 180 nur die Ein-Megahertz-Zeitimpulse während der Intervalle außerhalb der Abstandssteuerung. Die Zähler liefern daher eine Anzahl von Impulsen an die ünd-Schaltungen 188 und 190 über dem Zeitabschnitt, der eine Funktion des Zeitfehlers zwischen dem Auftreten der Antwort- und Füllimpulse ist. Nur eine dieser Und-Schaltungen 188 und 190 wird durchgeschaltet. Wenn der Antwortimpuls früh ist, wird die Und-Schaltung 188 durchgeschaltet und erzeugt eine Impulsfolge einer Polarität z. B. positiv, während bei einer spaten Antwort die Und-Schaltung 190 durchgeschaltet wird und eine Impulsfolge entgegengesetzter Polarität, z. B. negativ, erzeugt. Die Anzahl der Impulse in diesen Impulsfolgen hängt von der Größe des Zeitfehlers ab. Wenn demnach der Durch schnittswert dieser Impulsfolgen über einer Antzahl von Zeitabschnitten, Zi B. 50 Zeitabschnitten, erhalten wird, ist die Ausgangsspannung des Integrators eine Gleichspannung mit einer Größe, die von dem Zeitfehler abhängt.

Es ergibt sich aus der vorstehenden Beschreibung, daß ein verbessertes Komputersystem geschaffen worden ist, das sich insbesondere zur Verwendung in TACN- und gleichartigen Navigationssystemen eignet.

Pate ntansprüche ;

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Claims (18)

Dr. Ing. E. BERKENFELD, Patentanwalt, KÖLN, Universitätsstraße 31 Anlage Aktenzeichen zur Eingabe vom 27. Juni 1966 vA. Name d. Anm.GENERAL DYNAMICS CORPORATION, ONE ROCKEFELLER PLAZA, NEW YORK, N.Y., 10020, U.S.A. PATENTANSPRÜCHE

1. Navigations-Komputersystem zur Abstandsberechnung, in dem eine Transponderstation und eine Sender-Empfänger-Station zum Navigieren eines Fahrzeuges zusammenarbeiten durch wiederholtes Berechnen der Entfernung oder des Abstandes zwischen den beiden Stationen,selbst wenn bestimmte Antwortsignale vom Transponder zur Beantwortung von von dem Sender ausgestrahlten AbfrageSignalen fehlen sollten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Recheneinheit (lo) an Steuerschaltungen (12, 16) angeschlossen ist und mit ihren Ausgangsklemmen an eine Abstandstorschaltung-Steuerschaltung (14) wie auch an eine Steuerschaltung (18) für fehlende Antwortimpulse, die an die Eingänge aller Steuerschaltungen (12, 14, 16) angeschlossen ist, wobei diese Recheneinheit (10) in Abhängigkeit von eine Information tragenden Signalen, die von den Steuerschaltungen (12, 14) empfangen werden, einen Ausgangswert erzeugt, welcher der Dauer des Zeitintervalles zwischen dem Abfragesignal und einem Antwortsignal oder einer erwarteten Dauer, wenn das Antwortsignal fehlt, entspricht, und wobei diese Ausgangswerte der Steuerschaltung (14 oder 12, 14, 2?6') zugeführt werden, um die die Information tragenden Signale, die der Recheneinheit (10) zugeleitet werden, zu steuern.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer schaltungen (12, 16) eine Eingangssteuereinheit (12) und eine Aufnahmesteuereinheit (16) enthalten, die Eingangssteuereinheit (12) mit ihren entsprechenden Eingangsklemmen an die Aufnahmesteuereinheit (16) angeschlossen ist, an die Abstandstorschaltung-Steuerschaltung · (14), an die Steuerschaltung (18) für die fehlende Antwort, an die Zeitimpulslinie, und an die Abfragesignallinie, und die Eingangssteuereinheit (12.) den Betrieb der Recheneinheit (10) bei Auftreten jedes Abfragesignales auslöst.

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3. System nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandstörschaltung-Steuerschaltung (18) an eine Ausgangs- wie auch an eine Eingangsklemme der Aufnahmesteuerschaltung (16) angeschlossen ist, an die Abfragesignallinie, an die Antwortsignallinie, an die Steuerschaltung (18) für die fehlende Antwort, und an die Recheneinheit (10), um einen Steuerwert in Abhängigkeit von Berechnungen zu erzeugen, die in der Recheneinheit (16) während einer früheren Betriebsphase gespeichert werden, um die EingangsSteuereinheit (12) während dieser Dauer in Betrieb zu setzen, und um den Betrieb der Recheneinheit in Abhängigkeit von einem folgenden Antwortsignal zu beenden.

4. System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (18) für die fehlende Antwort von der Recheneinheit (10) betrieben wird, um eine zusätzliche Information in Form von« synthetischen Antwortsignalen der Eingangssteuereinheit (12) zuzuleiten, um den Betrieb der Recheneinheit (10) zu beenden, falls das Antwortsignal nicht während dieser Zeitdauer auftritt.

5. System nach irgendeinem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmesteuereinheit (16) von der Steuerschaltung (18) für das fehlende Antwortsignal und von der Abstandstorschal· tungssteuerschaltung (14) betrieben wird, um die Recheneinheit (10) so zu^betätigen, daß sie die während jeder Betriebsphase gemachte Abstandsberechnung ausgibt, solöange wie die Anzahl der während aufeinanderfolgender Dauern empfangenen Antwortsignale die Anzahl der innerhalb dieser Dauern fehlenden Antwortsignale um eine vorgegebene Zahl übersteigt.

6. Schaltung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit einen Aufwärtszähler (22) , einen Abwärtszähler (26) und ein Speicherregister (30) enthält, um diese Abstandsberechnungen mindestens während eines folgenden Betriebszyklus zu speichern, und die Rechner und das Register durch übertragerschaltungen (24, 28) verbunden sind.

7. System nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Recheneinheit (10) den Ausgangswert in digitaler Form erzeugt, und daß Anzeigemittel an die Recheneinheit (10) angeschlossen sind, um diese digitalen Werte anzuzeigen.

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8. System nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssteuereinheit (12) in Abhängigkeit von den Abfrage- und Antwortsignalen und in Abhängigkeit von den synthetischen Antwortsignalen, die von der Steuerschaltung (18) für die fehlende Antwort erzeugt werden, ein Steuersignal bilden, welches der Recheneinheit (10) zugeführt wird, um die Abstandsberechnungen auf der Grundlage des Durchschnitts der Zeitdifferenz zwischen dem Auftreten eines synthetischen Antwortsignales und eines wirklichen Antwortsignales über einer vorgegebenen Anzahl von Abfrage-Antwort-Empfangszyklen zu ändern.

9. System nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmesteuereinheit (16) die Recheneinheit (10) steuert, um eine Abstandsausgabe zu verursachen, wenn die Anzahl der Antwortsignale die Anzahl der synthetischen Antwortsignale um eine vorgegebene Zahl übersteigt.

10. System nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmesteuereinheit (16) einen Zähler (74) umfaßt der über logische Schaltungen seine Zählung in Abhängigkeit von Antwortimpulsen erhöhen kann und seine Zählung in Abhängigkeit von synthetischen Antwortimpulsen erniedrigen kann, und der Zähler (74) über weitere logische Schaltungen angeschlossen ist,

11. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandstorschaltungssteuerschaltung (14) logische Schaltelemente umfaßt, um der Eingangssteuereinheit (12) in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Anzahl von Abwärtszählungen in der Recheneineheit (10) Antwortsignale zuzuführen, um die Abstandstorschaltungssteuereinheit

(14) in Abhängigkeit von synthetischen Antwortsignalen unwirksam zu machen, und um dies zu verhindern, wenn in den Zähler (74) eine Nullzählung gespeichert ist. ·

12. System nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Zähler (56) für synthetische Antwortimpulse.

13. System nach irgendeinem der Ansprüche 6 bis 12, gekennzeichnet durch einen in der Recheneinheit (10) vorgesehenen Zähler (34) für ein verlorenes Signal, um den Speicherregister (30) in Abhängigkeit von etier vorgegebenen Anzahl von Zählungen in dem Aufwärtszähler (22) zurückzustellen.

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14. System nach Anspruch 10, 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (74) mehrere Stufen (100, 102, 104 und 106) umfaßt, jede Stufe ein Speicherelement (108) zum Speichern eines Digits einer Zählung der nächst höheren Größenordnung enthält, und logische Schaltelemente (110, 112 ,und 114). in jeder der Stufen (100, 102, 104 und 106) vorgesehen sind, um die Stufen miteinander in Kaskade zu schalten, die logischen Schaltelemente (110, 112 und 11.4) in der Lage sind, nacheinander aufeinanderfolgenden Stufen getrennt voneinander erste Eingangsimpulse und zweite Eingangsimpulse zuzuführen, die logischen Schaltelemente (112 und 114) an Speicherelemente ihrer betreffenden Stufe angekoppelt sind, um die ersten Eingangsimpulse zu übertragen, wenn in ihnen ein Digit gespeichert ist, und die zweiten Eingangsimpulse, wenn kein Digit in ihnen gespeichert ist, die logischen Schaltelemente (112 und 114) in der ersten Stufe (100) an entsprechende logische Schaltelemente (112 und 114) in den Stufen (102, 104 und 106) angekoppelt sind, die der ersten Stufe (100) folgen, um gleichzeitig die ersten und die zweiten Eingangsimpulse den logischen Schaltelementen (112 und 114) der folgenden Stufen (102, 104 und 106) zuzuleiten und dass erste Tormittel (118) vorgesehen sind, um ein logisches Schaltelement (112) der ersten Stufe (100) unwirksam zu machen, wenn alle Stufen (100, 102, 104 und 106) in sich Digits gespeichert haben, und daß zweite Torschaltungsmittel (120) vorgesehen sind, um ein anderes logisches Schaltelement (114) der ersten Stufe (100) unwirksam zu machen, wenn in keiner der Stufen Digits gespeichert sind.

15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherelemente (108) triggerbare Flip-Flops sind mit einem Eingang und zwei Ausgängen, die Ausgangssignale liefern, wenn in den Stufen (100, 102, 104 und 106) Digits gespeichert sind, und keine Ausgangssignale liefern, wenn in den Speichern (100, 102, 104 und 106) keine Digits gespeichert sind, und daß die logischen Schaltelemente (112 und 114) Torschaltungen sind, deren Ausgänge an die Eingänge der Flip-Flops ihrer entsprechenden Stufe angekoppelt sind, wenn die Torschaltungen durchgeschaltet sind.

16. System nach irgendeinem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmesteuereinheit (16) die Abstandstorschaltungs-Steuerschaltung (14) steuert und die Recheneinheit (10), um auf Suchtoetrieb zu schalten, wobei eine Signalausgabe verhindert wird, oder um auf Nachfolgebetrieb zu schalten, wobei eine Signalausgabe der Recheneinheit (10) beim Empfang aufeinanderfolgender Ant-

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wortimpulse bewirkt wird.

17. System nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssteuereinheit (12) Und-Schaltungen (114, 148) enthält, die an die Recheneinheit (10) angeschlossen sind, um in den Aufwärtszähler (22) und in den Abwärtszähler (26) Zeitimpulse zu übertragen, die Und-Schaltungen (144, 148) ebenso an Flip-Fliop-Schaltungen (142-146) angeschlossen sind, die die Torschaltungen durchschalten und die auf Abfragesignale ansprechen, um die Torschaltungen zu öffnen, und auf synthetische Antwortsignale, um die Und-Schaltungen unwirksam zu machen, und wobei mindestens eine Flip-Flop-Schaltung (142) durch einstellbare Verzögerungsschaltungen (138, 140) gesteuert wird, die ihrerseits auf eine Zeitfehler-Detektorvorrichtung (130, 132, 136; Fig. 6) ansprechen.

18. System nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitfehler-Detektorvorrichtung einen Detektor (130) enthält, der ein Ausgangssignal entsprechend dem Zeitintervall zwischen einem ersten und einem zweiten Impuls liefert, der Detektor logische Schaltungen (Fig. 7, 160 bis 166) enthält, die auf die ersten und die zweiten Impulse zum Erzeugen eines dritten Impulses ansprechen, wenn und nur wenn der erste Impuls vor dem zweiten Impuls auftritt, und einen vierten Impuls, wenn und nur wenn der zweite Impuls vor dem ersten Impuls auf tritt, der dritte und der vierte Impuls einem'Gedächtniselement (168) zugeführt werden, das an einen Zähler (180, 182) angeschlossen ist, und daß eine Quelle für Zeitimpulse mit einer Frequenz vorgesehen ist, die höher als die Einzelfrequenz der ersten und der zweiten Impulse liegt, die dritten und vierten Impulse ebenso den Torschaltungen zugeführt werden, um diese Torschaltungen in die Lage zu versetzen, die Zeitimpulse dem Zähler zuzuführen, und zwar während des Auftretens der dritten und vierten Impulse und im Anschluß an das Auftreten der ersten und zweiten Impulse, und Ausgangsschaltungen (18 8, 190), die durch das Gedächtniselement (168) wirksam gemacht werden, um die Ausgangssignale des Zählers zu übertragen, wenn der erste Impuls dem zweiten Impuls oder wenn der zweite Impuls dem ersten Impuls vorangeht.

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