DE1798357A1 - Navigationsanlage - Google Patents

Description

Patentanwälte

Dipl. ing. Walter Meissner· ΜΟηΟΠβΠ 3 a SEP 1968

Dipl. Ing. Herbert Tischer ^WM · ^Igue

Büro München
München 2, Tal 71

SIERRA RESEARCH CORPORATION, Buffalo, Na« York, U.St.A. Navigationeanlaga

Die Erfindung betrifft eine Navigationaanlage und insbesondere eine im Zeitmultiplexbetrieb arbeitende Navigations- und Kollieioneschutzanlage für bewegliche Einheiten, insbesondere Flugzeuge, bei der die betreffenden Einheiten mit genauen Zeitgebern ausgestattet sind, die alle, jedoch mit unterschiedlicher Genauigkeit, mit einer Normalzeit synchronisiert sind, mit der mindestens einige ortsfeste Bodenstationen ihrerseits genau aynchroniaiert sind· Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit Anlagen, bei denen auf selektive IUeise die Zeit zwischen mangel- j heft synchronisierten Einheiten übermittelt wird, so daß diese den grHOeren Genauigkeitsgrad von solchen besser eynchronisierten Einheiten Übernehmen, die eich innerhalb dar Funkreichweite nähern, ao daß der Synchronisationsgrad der teilnahmenden Einhalten allgemein in Richtung auf verbesserte Werte verschoben wird.

Betrachtet man die praktischen Gegebenheiten dee Flugverkehre, mit dem die Erfindung insbesondere befaßt ist, kenn ohne weiteres angenommen werdan, daß innerhalb eines großen Teiles des

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Luftraumes eine Vielfalt von Flugkörpern vorhanden sind, die von Flugkörpern, die mit einer verhältnismäßig einfachen elektronischen Ausrüstung ausgestattet sind, bis zu Flugkörpern reichen, die die kompliziertesten Ausrüstungen Mit sich führen. Im Regelfall ergibt sich außerdem eine große Vielfalt von praktischen Situationen, und zwar sowohl hinsichtlich der Entfernungen verschiedener Luftfahrzeuge von Bodenstationen, beispielsweise Flughäfen, Itfetterechiffen und dergleichen, ale

fe such hinsichtlich der Zeitdauer, die verstrichen ist, seit die betreffenden Luftfahrzeuge ihren Zeitgeber zum letzten fllal mit einer Bodenstation synchronisiert haben. Während ein großes Verkehrsflugzeug mit einer Atomuhr von solcher Genauigkeit ausgestattet sein kann, daß diese normalerweise zwischen dem Abflug und der Ankunft am Bestimmungsort keine Neusynchronisetion während des Fluges erfordert, führen kleinere Luftfahrzeuge nur Kristalloszillator-Zeltgeber mit sich, die während Flügen, bei denen die Luftfahrzeuge weit aus dem Funkkontaktbereich mit Bodenstationen, die·eins Neusynchronisation erlau-

" ben würden, herauskommen, eine häufige Neusynchronisation erfordern kSnnen.

Mit der vorliegenden Erfindung soll infolgedessen ein Rangordnungssystem für eins Luft-Luft-Neueynchronieation geschaffen werden, bsi dem jedes Luftfahrzeug ständig seinen eigenen Zeitgeberfehler abschätzt und während des ihm zugeordneten Zeitschlitzes diesen geschätzten Zeitgeberfehler an alle anderen innerhalb der Funkreichweite befindlichen Luftfahrzeuge übermittelt. UJährend anderer Zeitachlitze empfängt und wertet da»

rliC-rU-j,.

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Luftfahrzeug die fernUbermittelten, geschützten Fehler anderer Luftfahrzeug-Zeitgeber aus. 3edea Luftfahrzeug wählt nach de« Empfang der geschätzten Fehler von anderen Luftfahrzeugen dasjenige Luftfahrzeug aus, dee den niedrigsten geschützen Fehler aufweist, und vergleicht diesen Fehler «it seine« eigenen geschätzten Fehler. Falls dar geschützte Fehler des anderen Luftfahrzeuges kleiner ale der eigene geschätzte Fehler ist, kann es seinen eigenen Zeitgeber «it de« Zeitgeber des ausgewählten Luftfahrzeuges neu synchronisieren. %

(Kit der Erfindung soll ferner eine Anlege geschaffen «erden, mittels deren ein Luftfahrzeug, dessen Zeitgeber vBllig außer Synchronismus gefallen ist, eine Neusynchronisation vornehmen kann, sobald es in die Funkreichweite eines anderen, richtig synchronisierten Luftfahrzeuges kommt, eo daß das nicht synchronisierte Luftfahrzeug eich sicher erneut in die synchronisierte Rangordnung einordnen kann. Diese RIBglichkeit let besondere nützlich for ein Luftfehrzeug, das von einem zweitrangigen oder Nebenflughafen eus startet und eich einem Luftraum mit grBBerer Verkehrsdichte nähert, lit der Nevigationaanlage nach der Erfindung aoll ee ferner mBglich werden, daß ein einfacher ausgestattetes Privetflugzeug eicher innerhelb eines Luftraumee geflogen werden kann, der auch von Verkehreflugzeugen benutzt wird.

Ein weiteree wichtiges Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Luft-Luft-Neueynchronisationssystene, das «it verschiedenen Typen von Entfernungemeß- und Navigationeanlagen bekannter

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Art kompatibel ist, die die Aufgabe heben, die Entfernung zwischen dem Luftfahrzeug und Bodenstationen oder zwischen z«ei Luftfahrzeugen, die Annäherurse^geechMindigkeit, die Haine, den Höhenänderungswert und dergleichen zu massen. Dia Neueyn-, chronisation der Zeitgeber kenn in beliebiger bekennte? life iss erfolgen, beispielsweise durch Ansandung von Z®itgeb©r-=5ynehro~ nisationeverfahren, wie sie in dsn USA-Patentschriften 2 8ß9 17,1 _s 3 183 504, 3 25B 900, 3 250 896 und 3 336 591 be-™ schrieben sind. Ein großer Teil der in Luftfahrzeugen for die Entfernungsmessung und don Kolliaionsschutz erforderlichen Anlage kann auch für die erfindungsgemäße Neueynchronieation ausgenutzt werden.

Die fjettigotionsanlnge nach* der Erfindung soll es ferner er« lauhen, daß ein Luftfahrzeugs das in der Rangordnung der Zeitgfibingoneuigke.lt »euer unten steht, von einer Anzahl von beener synohronieierten Luf tf ahrzaugsn dse ßpeziella "L-uf tf ehr« k ZRuy auswählt, das den kleindttsn Zeitgeberfehler besitzt, und rinß β» dann den Zeitgeber ubg euogewählten Luftfahrzeuges dazu benutzt, eeinß eigen» Synchronieation zu verbessern»

Ein «eiteres «ichtig^e Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung zur turntitarnung und Aufspeicherung einer ständigen Abschätzung riss Bttlichan Zeitgßberfehlers innerhalb jedee Luftfahrzeuges, tüobei der Zeltgeberfehler im vorliegenden Seispiel durch η inn UtMe dergeetellt ^ird, die in einem digi« talftn Register gespeichert und aarjoiinmtijait wird, in dem ver-

nfii-'fiWatnifcn aiitei.nbnder kombiniert »©rden,

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ill j den noraalaceetia er«sr tuton Fehler auf Grund de· Synchro« niüHttuneworfahron« eeibst, dor einen die SchrlttgrBSe oder Haetttfunt} des Zeitgebers kennzeichnenden konstanten Wert uafaüfc, und einen Faktor darstellen, der don Brtllch&n Zaltgebori'tihluf unit dar la ta; tun nynchrnniontlün kannzslchnot, der auf tier bekannten OrIf fet) flach ;indigkalt des vnn tla.n Luftfahrzeug yitgiiPilhiftaT» IeltyfibRra miikipliiinrt nit dar aiilt dot Meueyn» ohitmi.fi fit ton v%VBt*:lt>.)iprtim lall hünlnr'c, D.'.a AbochiHzung des Hi'fcliehfirt ZnltyabiH fehlt/xij tmf?jQ> ferner 3ii-»«n «»»Itor^n /u»

ähtsr, riSriltcii dan ^Hnb«srnommßnen^lf unri g^aptiicherkon, gedton 2aitg»barf»i»if s , der dom Örtllchun Luf tf ahrseutj van JuftfiihrzBUQ UboTültia 11 wurde, alt Ί»(λ die letzta Synchro-

'm ilurchgefUhrt »uide, »oh^i dieser !Ibnrnomneno Fehler •sir. ;]■*:) gujchätztn/i Synchionleatlonefahldf durch da· örtliche Ulftfifihiieuy kuiibintart i^ird, und daeeen anfängLlchen Zalbg«- }« icföhlijr unnlttelhor neßh dar Meueynchronl»ation darstellt. ΪΗ ι Kt» ih Ina ti on tllnaav varachlaticnan Fehliätisritblle In Forn eine· cut tauben SlttHl«artt>G let iflgan ihrtu otatlatlechen Natur

'irtfechtm Siiwiiinrung vorzuziehen_t ob-i-uhi euch eine nBhei i ijü»*jlai) üiietlüiüuj/i!) diifch Sumnüarung /u einem brauchbaren :>/.i_w;iii fuhrt» d»e dan Vottnll aineo einfacheren Schaltungeauf-Ui)Ui tMt,

la lull }'-3tU)S »in fiyat^ra »lt zx&i Betriebearten geechaffan , ilau ulna Synohronieatiurio-Oetriebrjart und eine Micht« . )t*3öfcliHie-U»trleboert baultzt, wMhrend deren das Syete«

^g tntfnvxmnqnatoQ- und Kuilf.slnnn wahtanrJ ea tjU»lohJOitt^ üoe» eigon^n

fahler aufspeichert und laufend verfolgt» ilhrend dl···? genannten Betriebeart führt daa Luftfahrzeug «uQardee etHndia. alnon Vergleich zwiechen ti«n auflaufenden Zeitgeberfehler und den ;}88chät2t&n Fohlern durch, die von anderen in der N8hi befind L lchnn LuftfahrzBugen Ubnrmittelt worden« Sann ein andere* Ulftfehrzeug erfaßt aird, dneeen geachititer Zeitgeberfehler

niedriger nli) use eigsme Fehler iat, g«4ht dee Luft-'uf den Nrtviiiynch.-oniGßtionfibatriab über und führ! tufairiandoi'rc'.rjenüoü Zeitachiit^perioden eine Neueyn« chro.ilaöcion aua, hie eain Fehler euf den dee auegeuMhlten L.ui'tfehnaiirjoe verringert let.

Eilt der Navigütianeer.iage nach der Erfindung eall ferner eine uberyintttiwnumgekontrolle durchgeführt werden können, bei der mehrere aufeinanderfolgende Vergleiche durchgeführt werden, und z*ar zwischen qoachätzten Zeitgeberfehlern einechlieölich tie« eigenen Zeitgeburfßhler und von einen oder wahreren ende* t r<Jn Luftfahrzeugen tlbaraittelten Zeitgeberfehlern eineraeifce «sowln tatsächlichen gamneeenen (absoluten) Zeitfehlern enderer-

a, titivor liio Entech^irlung nrfolgt, daß tatsächlich eine Hsu«vfichrnnleation v/orgenonrntin «nrden aoll, weil übereinetiiiiieruia Anzeichen dafür vorliegen, da3 die tateächlichen Zeit ge» berfehler sich den geechätzten Zeitgeberfehlern, hinsichtlich Ihrnr ebaoiuten GrKOe nähern.

wird der Einrichtung, die den Schatzwert dee örtllchon Zoitgebecfohlore aufapoichert, ein· Alarweinrichtung

, die ein» Wetnuno liefürt, wenn flor geechltzte Brt-

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liehe Zeitgaberfehler «in« zulässige GrCSo überschreitet. Zinn derartige Alarneinrichtung «arnt das örtliche Luftfahrzeug davor, sich nicht durch ein Verlassen auf die eigenen Cineeg-Cntfernungsmeesungen bezüglich einee anderen Luftfahrzeuges täuschen zu lassen. Diese flleeeungen basieren auf Bezugelmpulsen, die van den anderen Luftfahrzeug zu "bekennten" Zeitpunkten der Zeitechllizfolge ausgeeondot »erden, «obßl diese Zeitpunkte jedoch durch die Zeitangabe ties örtlichen 2eitgebers bestinsit «erden, die um ύηη Wert der relativen 5ynch?onlsetionsfßhler % zwischen den beiden Luftfahrzeugen ungenau ist« In dent im folgenden beschriebenen AuefÜhrungsbaiepiol lessen geschätzte Zeitgeborfehlar, die ungef&hr 4 (fikrosskunrien Übersteigen, die Alarnolnrichtung ansprechen· Ein Luftfshrzcug, das alt einer

Atomuhr eusgestattfit ist, die einen Nennfrequenzfuhlar von nicht mehr el« zt«el Teilen in 10 hat, Bntnciukolt nach ungefähr drei Stunden Pinen fühler von /UO Nanotftkunden und besitai infolgodosssn achtundzeanrig Btunfinn noch der Synchronisation ßinen Fehler von nicht mthr eis 7 (fikrosekundan_f Bei ^ einem Luftfahrzoug, des mit einem Qtttsr- Kristalloszillator-Zeitgeber auegeetcttet int, der Pino Priftgeochfindigkeit von drei feilen in 10⁹/T«g hat, tritt Jedoch ein zusätzlicher Tehler von zwei llkrosekunden schon innerhalb von drei Stunden ein. f.in Fehler von z«ei Itilkroeekundtm entspricht bei einer Einasg-Lntfernungsaessung. einer StTRcke von ungefähr 6OQ m. Diese Zahlen liefern einen Anhalt tirfür, «ie oft eine Naueynchroniestlon erforderlich wild.

Die Novifletionsanlage nach der fifindung silaubt ·· ftrnsi, sin "UnentschledSn*

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zwei andere Luftfahrzeuge den gleichen Zeitgeberfahler besitzen, wählt die Anlage für ihre eigene Neueynchronisatlon dae Luftfahrzeug aus, deeeen Höhe derjenigen des Örtlichen Luftfahr· zeugee an nächsten kommt.

Eine Navigationaanlags für bewegliche Einheiten, inobeeondere Flugzeuge, bei dar Entfernungsteeeungen durch den Aμetauβch von Signaisn zwischen beweglichen und/oder ortefeeten Einhei-

£ ten erfolgen, die mit Zeitgebern ausgestattet eind, die mit einem Zeitnormal eynchronieiert sind, und bsi der die Einheiten eine Rangordnung entsprechend dem Genauigkeitsgrad bilden, Mit dem sie jeweils synchronisiert sind, iet erfindungsgenäß in wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß zur Uerbeeeerung dee jeweiligen Synchronleaticnegradea der Einheiten innerhalb der Rangordnung eine Einrichtung in jeder Einheit zur Beeti«- nung einer Schätzwertes dee Genauigkeitsgrades der Synchronisation dee Örtlichen Zeitgebers, eine Einrichtung in den Einheiten zur Übermittlung des Schätzwertes der örtlichen ZeIt-

' gebergonattigkeit an andere Einheiten, eine Einrichtung in jeder Einheit zu« Vergleich des Schätzwertes der örtlichen Zeitgebergenauigkeit mit Schätzwerten von anderen Einheiten und zu« Au&eMhlen einer anderen Einheit «it einem höheren geschützten Zaitgsbergenauigkeitsgrad, eine Signalausteuecheinrichtung in den Einheiten zur Beeti««ung der tatsächlichen ZeitebMicJumg des Zeitgeber« .der örtlichen Einheit «it Bezug auf den Zeitgeber einer ausgewählten Einheit eowie eine Einrichtung z«r , Korrektur des Zeitgebers in der örtlichen Einheit zweck* Verringerung dieser Abweichung vorgesehen sind·

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llleitore fllarkmalß, 'Jarfcaile und Anujondungamögllchkaitan dar Erfindung ergaben alBh hub den Untsransprüchen aatajle aus dar folgenden Beach^aibuntj sinae Aueführungsboispiels irj Verbindung Mit dun balLLeyenden Zeichnungan ₀ Eθ ^eIgts

Figur 1 ein Biuc

und öi Lüf

wit oinar
ü3(jjogl.i:;han iltfition in Form oinsn

ein ZuLtdiegTiiirifli jinar ZßitKchiitzporiode, dio für ainan SignalaustouBch zwischen )Ü24 Luftfführzougon nuuraicht,

Figur 3 ein Zeifcdiogramm, das din Unterteilung

eines ZaH.ochlitzes in Zeitintervalle erkennan läßt, dia für difi verschiedenen Funktionen £juu)onutzt worden}

Figur 4 ein Zeitdiayramm für die Unterteilung des Fernmeßabschriittes eines einzelnen ZeItschlitzes, innerhalb dessen die verschiedenen erforderlichen Informationen übermittelt »erden, und

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Figur 5 ein Blockschaltbild siner Schaltung zur Er-

mitUlung dar Quadratwurzel der Summe der quadriarten Zeitgeberfahleranteils«

Dar Block 1 in Figur 1 stellt eine Bodenetation dar, die mit einer Antenne 2 ausgestattet ist, über die Informationen empfangen und gesendet werden können, die sowohl die

W Navigation der jeweiligen Luftfahrzeuge ale auch die Synchronisation ihrer Zeitgeber betreffen. Ee wird angenommen, daß die Bodenstation 1 einen örtlichen Zeitgeber besitzt, der genau ist und für die Zwecke des vorliegenden Beispiels als Hauptzaitgeher wirkt. Bei einem praktisch ausgeführton System wären mehrere Bodenstationen gegenseitig über Einrichtungen synchronisiert, die keinen Teil dar vorliegenden Erfindung bilden. Diese Stationen sind vorzugsweise international rund um die Erde verteilt, so daß eine welt-

^ weite Normalzeit geschaffen und ständig aufrechterhalten wird. Wie oben ausgeführt let, soll bei der vorliegenden Anlage dar Synchroniaationsgrad dar Zeitgeber in den Luftfahrzeugen ständig auf den neuesten Wert gebracht werden, um die in dam Luftfahrzeug vorhandene Zeitgabe laufend zu verbessern und sie der weltweiten Zeitgabe näher anzugleichen, die von den wechselweise synchronisierten Bodenstetionen aufrechterhalten wird. Figur 1 zeigt das Blockschaltbild einer typischen Flugnavigationaanlage.

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ϊ,β Bird devon euegegangon, dsß tüa batreff onflun Luffphr-Xi*uoö Xu einem beliebigen Zeitpunkt unterschiedlich« Gonauigkeitngrede tiinoicivclJLuh dar Synchroni notion mit Bezug tsuf ti;le Bodenstnt ionszoit hiüitrun. Ueispielawßiee hahun einigt) Luftf»hrzeugr- katuplAziei-iinr. und henaore Zciigcbör eis jftdert»; no hiΆά VerkehrsflliCJ^uye mit genau eynohronieieriün Afcomuhron eitsgertiittot, i^ähi Rnü loichte Luftfuhr-2Gugfj nur Kristnliofizillaturen Lt-a.lt?.on. Außerdem worden die 7Hitgßbax^ gaulosei- i.nFi-.fßhrzc. uge nrat frshr kurz xirvor synclu onioiai t HeIn₅ ifi«l»(iöondei(; dann, wenn nie gerade öirio onteprachpnri ausgörüötßte Podnnntation überflogen Ddnr kurz rjvor ysstartHt- oind, vo daß ihm Zeitgoberfehloi Iitir ufährond oinor kurznn Π ».'tjdnunr m/fgoleufen nindc DuiTigfUjenüboi' !<änn3n eich «ttoera ί uf i.f ßhrr^cutj'· violo Htun·· den ling oh:io Synchron; rr'.i τη ;nj i njntir Haupt-Bodoni'-.oti on in dpr Luft befunden hnlion nd<n (,ovr. In von einem riughnfen abgeflogen öhSi, ibj den l:(Hrio ! ynchroni itii J nnomörjli chkc ■ t bestend, Jfa J et?t jonanin' βπ Ir.l'.v iet dor 7uJ1gobor in oll« gemeinen völlig u leyncliiüniuifi \ wu* bnfindot nich dither auf ^Mnrtsze.it".

Den vcrliegande Rungordnungeex Ai otn qt*ht dnvon aus, dnß eJ.n Luftfahrzeug dsn eigenen Syncliroüiuetion^fehler u'enigetene insoweit ibjchaiz.Jn kenn, deü «lic ü/tiirecheinlichkeit ermittalt werden knnr, d?Q 5eini ^i cn« Genauigkeit besen] oder

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schlechter als die Genauigkeit eines anderen in Funkreichweite befindlichen Luftfahrzeuges ist. Zunächst übernimmt und speichert ein Luftfahrzeug jedesmal dann einen bestimmten Anfangefehler, wenn e« die Synchronisation mit einer anderen Einheit herstellt;, deren Fehler es als Auegangswert annimmt. Erfolgt die Synchronisation mit einer Bodeneinheit, dann ist der übernommene fehler nahezu gleich Null; es beginnen jedoch sofort andere Fehler aufzulaufen, die auf dem Synchronisationsvorgang beruhen und auf Impulsanstiegszeiten und andere Verzögerungen sowie Ungeneuigkeiten des Systems, wie die SchrittgröGe dee Zeitgebers, zurückzuführen sind. Alle diese Fehler lassen sich recht genau abschätzen· Einige Fehler sind dem Signal-Rausch-Verhältnis proportional; noch bessern Synchronisationsfehler-Abschätzungen lassen sich vornehmen, wenn sin Schwundregelungs-Pegelfaktor berücksichtigt wird. In Abhängigkeit von der Art des eigenen Zeitgeber» kann das Luftfahrzeug ferner einen Faktor verwenden, der die Oriftgeschwindigkeitseigenscheft des eigenen Zeitgebertyps darstellt und der über die seit der letzten Synchronisation verstrichene Zeit akkumuliert wird, um einen Anteil zu bestimmen, der die aufgelaufene Drift kennzeichnet. Vorzugsweise werden der übernommene Fehlwr, der Synchronisationsfshlsr und der auf die Ungenauitjkoit der Zeltgeberfrequenz zurückzuführende, anwachsende Zeitfehler als die Quadratwurzel aus der Summe der Uuitdrate zusammengefaßt. Ee lassen sich auch

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verechledene Näherungen anwenden» beiepielswei»· eine einfache Sumiierung. Jede· Luftfahrzeug aesutelt dieee Fenle*- anteile etändig an, u« eine Cesawtabschätzung for den Fahler des eigenen Zeitgebers zu erhalten, und übermittelt dann die letzte Abschätzung während dee eigenen Zeitechlitzee an andere Luftfahrzeuge, tflhrand der Zeitechlltze anderer Luftfahrzeuge a«pfängt ae dagegen farngeaeaeene Abechätzungen der Zeitgeberfehler dieeer anderen Luft- m fahrzeuge, vergleicht ale «it de» eigenen Schatzwert und entscheidet, ob eine Synchronisierung »it eine» der Zeitgeber der anderen Luftfahrzeuge erfolgen soll oder nicht. Für den Fall einer Synchronleierung Oberninat as dan geschätzten Fahler dea anderen Luftfehrzeugee al· eigenau Anfangafehler, kombiniert «it dieee« einen Synchroni··tion·- Tehlerfaktor und akkuauliert dann weitere eigene Fehlerfaktoren auf Grund dar Driftgeachwindlgkeit dee eigenen Zeitgeber· Ober die aalt dar Synchroniaation verstrichene Zeitdauer· I

Figur 2 zeigt, daß jede vollständige Folge von Zeitechlitzen, die vorliegend ale Periode bezeichnet wird, ein· eich ständig wiederholende Reihe von Zeitschlitzen gleicher Llnge uefaOt. Figur 2 veranschaulicht ein Beispiel «it 1024 Zelt» schlitznn. Dabei wird davon ausgegangen, deO Jede« dar betroffenen Luftfahrzeug* ein eigener Zeitachlitz zugeordnet 1st, und zwar entweder durch vorherige Vereinbarung vor

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dem Abflug von einen Flughafen oder durch Übernahme während dee Fluges, beispielsweise in der in der USA-Patentschrift 3 161 869 beschriebenen Weise· Die besondere Art der Zuord« nung der Zeitschlitze bildet keinen Teil der vorliegenden Erfindung.

Figur 3 zeigt einen einzelnen Zeitschlitz, der derart unter- £ teilt ist, daß am Anfang des Zeitschlitzes eine Sicherheiten Totzeit von 250 fllikrosekunden erhalten wird· Am Ende dieeer Totzeit sendet die den Zeitschlitz belegende Einheit die eigene verschlüsselte Entfernungsmeß-Impulsgruppe R zur Anzeige des Abstandea von allen anderen entsprechend ausgerüsteten Luftfahrzeugen aus, die mit seinem Zeitgeber synchronisiert sind. Die anderen Luftfahrzeuge empfangen die Entfernungsmeß-Impulsgruppe R und messen die Laufzeit des Impulses von diesem betreffenden Luftfahrzeug auf Grund der Kenntnis des Sendezeitpunkts und des Empfangszeitpunkts entsprechend dem Zeitgeber des empfangenden Luftfahrzeuges. Diese Technik ist als Einweg-Entfernungemessung bekannt und erfordert keine weitere Erläuterung« Der Zeitechlitz sieht eine Zeitspanne von 625 likrosekunden nach dem Senden dee Entfernungemeßimpulsea R vor, eine Zeitdauer, die ausreicht, um den Impuls 1Θ5 km weit laufen zu lassen. Diese Entfernung uiird vorliegend als die maximale Funkreichweite des beispielshalber erläuterten Systems angenommen. Daraufhin ist innerhalb des Zeitschlitzes ein Intervall von 2300 Blikro-

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Sekunden für die Fernübermittlung von örtlichen Informationen von dem diesem betreffenden Zeitechlitz zugeordneten Luftfahrzeug an alle anderen mithörenden Luftfahrzeuge vorgesehen·

Figur 4 zeigt eine zweckmäßige Folge für ein 2300 fflikroeekunden langes Fernmeßintervall, wobei beispielsweise eine ^pulsamplitudenmodulation mit einer Schrittgröße —

von 1/4 fflikroeekunde angenommen ist« Weil die Sendeinpulee auf verschiedenen liiegen von unterschiedlicher Länge zu anderen Luftfahrzeugen gelangen können, was zu dem Hehrwegproblem führen kenn, sind zwischen den verschiedenen FernmeQ-Informationegruppen mehrere 170 Rlikrosekunden lange Sicherheitezonen vorgeeehen, innerhalb deren eine fflehrwegübertragung abklingen kann. Aue der Darstellung ergibt eich, daß jedes Luftfahrzeug innerhalb dea ihm zugeordneten Zeitechlitzee folgende Signale abgibtt die eigene Zeitechlitzkennung, eine Sicherheitezone, den f

Schätzwert der eigenen Zeitgebergenauigkeit, eine Sicherheitezone, die Adresse dee Zeitechlitzee eines anderen Luftfahrzeuges, en das gerade ein Abfrageimpule ausgesendet wird, eine Sicherheitezone, die eigene Höhe, eine Sicherheitezone und die Höhenänderungsgeschwindigkeit, der eine weiter· Sicherheitezone folgt. Jeder der FernmeB-Inforsia- «tionsimpulsgruppen ist eine Sendezeit von 256 likrosekunden zugeordnet, während nach dem vorliegenden Schema die

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Sicherheitezonan durchweg eine Dauer von 170 Hlikroaakunden baaitzen. Ea versteht eich jedoch, daß die Sendeintervalle gegebenenfalls auch in anderer Weise bemaeeen und verteilt sein können«

Nachdem daa Datenfernmeß-Intervall dee eigenen Zaitachlitzea der Einheit abgeschlossen ist, übermittelt die Einheit gemäß Figur 3 an das adressierte Luftfahrzeug eine Abfregeimpulagruppe Q. Diese Impulsgruppe wird von dem Antwortsender in dem betreffenden Luftfahrzeug, daa während der Datenübermittlung (Witte der Figur 4) adressiert worden war, empfangen und entschlüsselt. Die Abfrageimpulsgruppe Q und die Antwort T dee Antwortsenders dee gefragten Luftfahrzeuges werden im vorliegenden AusfOhrungabeiapiel von dem örtlichen Luftfahrzeug ausgenutzt» um die tatsächliche Entfernung im Zweiweg-Verfahran zu ermitteln, bei dem die Hin- und Herlaufzeit des Impul- ^ säe gemeeeen wird. Dadurch wird die Entfernung sehr genau ermittelt, weil die Messung von dem Synchronieationsgrad der Luftfahrzeuge unabhängig ist. Während der letzten 1950 Mikroaekunden das in Figur 3 veranschaulichten Zeitschlitzes erwartet und empfängt das Luftfahrzeug sowohl Antwortaendar-Antwortimpulae T ale euch Bezugaentwortimpulaa F von dem adressierten Luftfahrzeugs dieaa Information wird während dee Neuaynchroniaationsbetriebas in einer in folgenden noch näher erläuterten leiae benutzt.

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Gemäß Figur 1 «eist jede örtliche beweglich* Einheit ein·. Antenne 10 auf, die über eine Schelteinrichtung 12 an eine von mehreren unterechiedlichen Sande- und Empfangaeinrichtungen anschließbar iat. In jeden Zeitechlitz, ausgenommen den eigenen Zeitechlitz dee Luftfahrzeuges, iat die Antenne mit einem FernmeßempfMnger 14 verbunden, während aie im eigenen Zeitachlitz an einen FernmeB-empfanger 16 angeschlossen ist. Während sämtlicher Zeitschlitze steht die Antenne ferner.mit einer örtlichen Entrernungeme0e.lnrichtung 18 in Verbindung, die auch einen Anturortaender sowie einen Bezugeimpuleaender einschließt, um der Entfernungsmeßeinrichtung von anderen Einheiten zu antworten· Jede Einheit umfsßt weiterhin einen Rechner und Wiedergabegerät·; die·· Einrichtungen erlauben es, Einweg-Entfernungsmessungen mit Bezug auf andere entsprechend ausgerüstete Luftfahrzeuge auszuführen, die Wahrscheinlichkeit einer Kollision, die Annäherungsgeschvindigkeit und dergleichen zu errechnen eowie ' entsprechende Informationen dem Piloten kenntlich zu machen· Die Funktionen dieses Rechners sind ellgemwiner Art und spielen bei der Synchronisation nur ein· begrenzt·« weiter unten diskutierte Roll·.

Nimmt man an, daß die örtliche Einheit nach ihren eigenen Schätzungen verhältnismäßig gut synchronisiert 1st,

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das heißt auf «250 Bikroeekunden entsprechend dan anfänglichen Totreu« und der End-Sicherheitezohe, enpflngt al· von anderen Einheiten die verschiedenen in Figur 4 veranschaulichten Fernneedaten zusamten mit den in Figur 3 angedeuteten Entfernunganeßimpuleen R anderer Einheiten· Diese Informationen laufen eile über den FernneSenpflnger und Decoder 14; sie «erden Ober Leitungen 14a ver- _ echiedennn Speicherechaltungen zugeführt, zu denen eine Speicherschaltung 22 für den Entfernurigeneeinpule R gehBrt. Letztere gibt in de» Augenblick ein Auegangezeichen ab, in dem sie den EntfernungemeQinpuls R der eendenden Einheit enpfttngt. Oaa den Augenblick dee Eintreffens des EntfernungsnsSinpulsee kennzeichnende Signal wird Ober eine Leitung 22a de« Rechner 20 zugeführt, der auQordem über eine Leitung 24b einen Zeitwert aufnlmt, der die augenblickliche Zeltangabe de« urtlichen Zeitgebera darstellt.

Der Zeitgeber umfaßt eine Zählkette 23, die eine Zeitschlitz-Logikeinheit 24 eneteuert, «obei der Zähler seinerseits von einen Oszillator 26 und einer Taktinpulsechaltung 28 angetrieben wird. Diese Zeitgebereinheit arbeitet in bekannter Weise* in vorliegenden Aufführung·· baispiel unterteilt sie eine kontinuierlich sich wiederholende Folge von Perioden in örtliche Zeitechlltzef nie unterteilt farner die Srtlichen Zeltechlitze in *

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Intervalle von je 1/4 lllikrosokunde Dauer. Die Impulsfolgefrequenz dao Zoitgebers 26 bis 28 beträgt infolgedessen 4 NHzο Diese Frequenz kann beispielsweise durch einen Oszillator erzougt werdan, der mit einer höheren oder einer niedrigeren Frequenz schwingt und dessen Ausgangssignal entsprechend geteilt oder vervielfacht wird, um die Frequenz von 4 R)Hz zu erhalten.

UJenη dem Rechner die Ankunftszeit des Entfernungsmsßim- %

pylsee R einer anderen Einheit über die Leitung 22a und die örtliche Zeitangabe über die Leitung 24b zugeführt werden, kann er eine Einweg-Bestimmung der Laufzeit des empfangenen Entfernungsmeßimpulses R durchführen; auf diese Uleiee ermittelt der Rechner den Abstand von der anderen Einheit. Dieser übliche Entfernungsmeßvorgang wird in jeden der aufeinanderfolgenden Zeitschlitze zugeführt, die Luftfahrzeugen zugeordnet sind, deren Impulse an der örtlichen Einheit mit ausreichender Signalstärke empfangen werden und deren Abstand innerhalb von 185 km liegt, ein Wert, der zur Erläuterung der Erfindung willkürlich gewählt wurde. Die Ermittlung dieser Entfernungen im Einweg-Verfahren ist die normale Funktion der Einheit, wenn sie keine Neusynchronisation mit einem Zeitgeber durchführt, der sich in Reichweite befindet und einen niedrigeren geschätzten Fehler hat. Im letzten Falle wird auch, wie sich aus folgendem ergibt, die Entfernungsmeßeinrichtung 18

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- 20 benutzt.

Die in Figur 1 veranschaulichte Anlage führt unter gewissen Bedingungen, wie im folgenden geschildert, zwei Arten der Synchronisation aus, und zissr eine Grobsynchronisation sowie eine Feinsynchronisation.

Grobsynchronisation

Die Grobsynchronisation eignet sich insbesondere dafür, ein Luftfahrzeug neu zu synchronisieren, das nach eigener Schätzung völlig unsynchronisiert ist, weil es beispielsweise nach einem langen Aufenthalt auf einem abliegenden Flughafen ohne Synchronisationsgelegenheit wieder in das synchronisierte Zeitsystem eintritt. Die Grobsynchronisation wird notwendig, wenn die von anderen Luftfahrzeugen fernübermittelten Zeitschlitze nicht mit der Ober das Kabel 24a laufenden örtlichen Zeitschlitzlogik übereinstimmen. Wie in Verbindung mit Figur 4 erläutert wurde, sendet jede Einheit die Kennung des von ihr eingenommenen Zeitschlitzes einmal je Periode aus; diese Information gelangt über den örtlichen FsrnmeGempfMnger und Decoder 14, die Leitung 14a und eine in folgenden noch näher erläuterte Wählschaltung 30 zur Leitung 30a. Die fernübermittelte Zeitschlitznummer wird dann in einem Zeitschlitz-Zwiechenspeicher 32 gespeichert, dessen Auegangsslgnal

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übar eine Leitung 32a zu einem Zeitachlitzvergleicher 34 läuft. Dieser Vergleicher 34 vergleicht alle empfangenen Zeitschlitze, so wie sie eingespeichert werden; er spricht jedoch nicht an, solange die von anderen Luftfahrzeugen empfangenen Zeitechlitzkennungen mit den örtlich bestimmten augenblicklichen Zeitschiitzen übereinstimmen, die auf dem Kabel 24a auftreten. Wenn jedoch die in der Schaltung 34 durchgeführten Vergleiche eine Nichtübereinstim- μ mutig erkennen lassen, tritt auf der Leitung 34a ein Ausgangssignal auf, das eine Korrekturschaltung 36 betätigt, die derart programmiert ist, daß sie während mehrerer Perioden ausreichend Fehlanpassungs-Anzeigen auflaufen läßt, um sicher zu sein, daß sine Fehlanpassung tatsächlich vorliegt. Sie gibt dann über ein Kabel 36a ein Ausgangssignal an die örtliche Zeitschlitz-Logikeinheit 24 und veranlaßt diese, ihren Ablese- oder Anzeigewert derart zu korrigieren, daß eine Anpassung an die fernübermittelte und empfangene Zeitschlitzkennung erfolgt, die von I der Schaltung 32 gespeichert wird. Um die Wahrscheinlichkeit zu erhöhen, daß ein außer Synchronismus (auf Ortszeit) befindliches Luftfahrzeug sich sofort zur Anpassung an einen anderen synchronisierten Zeitgeber korrigieren kann, wird außerdem ein Ausgongesignal von der (im folgenden noch näher erläuterten) örtlichen Schaltung 38 für einen übermäßigen Zeitgeberfehler erhalten» Dieses Ausgangssignal erscheint auf der Leitung 38a und betätigt

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die Korrekturschaltung 36 derart, daß eine Grobkorrektur in Richtung auf die Synchronisierung mit geringerer Verzögorung (weniger Fehlanpeseungsanzeigen) erfolgt, wenn der Schätzwert für den örtlichen Fehler außerhalb des Toleranzbereiches liegt.

Aus dem Vorstehenden folgt, daß ein Luftfahrzeug, das et eich für nicht synchronisiert und damit völlig auf Ortszeit befindlich hMlt, rasch eine Korrektur derart vornehmen kann, daß seine Zeitschlitz-Logikeinheit Bit einem anderen ihm begegnenden Luftfahrzeug in brauchbare Synchronisation kommt. Selbst wenn sich das örtliche Luftfahrzeug nicht für außer Synchronisation liegend erachtet, kann es gleichfalls eine Neusynchronieation vornehmen, falls seine Zeitachlitzübereinstimmung sich mit hinreichender Häufigkeit als schlecht erweist. Ee ist nicht anzunehmen, daß eine Grobaynchronisatlon Mehr als einmal P während eines bestimmten Fluges erfolgt, ausgenommen vielleicht, daß ein kurzzeitiger Spannungsausfall eintritt. Es bestehen verschiedene Möglichkeiten, um den örtlichen Zähler zu korrigieren. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die Logik in der Einheit 24 übersteuert wird und in die Einheit eine andere Logik eingebracht wird, die die farnübermittelte, im Speicher 32 gespeicherte Zeitschlitzkennung darstellt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß der Zähler23 über die normale Impula-

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folgefrequenz hinaus von der Schaltung 28 aus beschleunigt wird und daß di.ese höhere Impulsfolgefrequenz aufrechterhalten wird, bis der ν/erglaicher 24 die Zeitschlitzübereinstimmung erkennen läßt. Ea sind verschiedene andere bei der vorliegenden Anlage verwendbare Einrichtungen für eine Grobsynchronisierung und Zeitgeberkorrektur bekannt, doch bilden die Einzelheiten der gewählten Korrektureinrichtung keinen Teil der vorliegenden Erfindung. %

Feineynchronieation

Jedesmal, wenn das örtliche Luftfahrzeug von einem anderen Luftfahrzeug.während der diesem zugeordneten Zeitschlitze Fernmeßaignale empfängt, führt das örtliche Luftfahrzeug einen Vergleich aus, um festzustellen, ob der geschätzte eigene Zeitgeberfehler größer oder kleiner als der geschätzte Zeitgeberfehler ist, der von dem sendenden g Luftfahrzeug fernUbermittelt wird. Wie oben ausgeführt ist, werden diese Fernmeßsignale von dem Fernmeßempfänger und Decoder 14 aufgenommen und über die Zeittakt-UJählschaltung 30 und die Leitung 30a Speichern 32, 40 und 42 zugeführt. Eine Gruppe dieser Fernmeßsignala, die der Speichereinheit 40 zugeleitet wird, gibt den geschätzten Zeitgeberfehler des sendenden Luftfahrzeuges an, der dann mit dem geschätzten örtlichen Zeitgeberfehler des empfangenden Luft-

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fahrzeuges verglichen wird, um festzustellen, welcher Fehler größer 1st.

Das örtliche Luftfahrzeug besitzt ein Register 44, in dem eine Größe oder ein Zählwert aufgespeichert wird, der den eigenen geschätzten Zeitgeberfehler darstellt. Dieser Feh«= ler umfaßt verschiedene tingangsanteile. Zu diesen gehören:

fe (A) grundsätzliche Verzögerungen und Schrittgröße der 5yn° chronisationsechaltung; (B) der übernommene Fehler des Zeitgebers, auf den zuletzt synchronisiert wurde, wobei dieser letztgenannte Fehler in dem Speicher 46 zurückgehalten wird, der den Fehler im Zeitpunkt der Neusynchronisation v/on der Speichereinheit 40 aufgenommen hat; und (C) ein Driftfehleranteil für den örtlichen Zeitgeber, der vom Augenblick der letzten Neusynchronisation an ständig zunimmt. Dieser letztgenannte Driftanteil wird von einer Schaltung 48 geliefert, die Zeitzähleignale von dem örtlichen Zähler 23 über die

W Leitung 23a empfängt und die diese Signale um einen konstanten Faktor modifiziert, der die theoretische Driftgeschwindigkeit das örtlichen Zeitgebers darstellt. Die Schaltung kann eine einfache Zählkette oder eine periodisch geöffnete Gatterschaltung ssin, die jeden K°ten Impuls über die Lei' tung 48a zum Register 44 durchlaufen läßt, um den dort auflaufenden Fehler-Zählwert zu erhöhen. Das Ausgangesignal der Schaltung 40 stellt infolgedessen die wahrscheinliche Drift des Zeitgebers während der Zeitspanne dar, die seit

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der If) 12 tön Neusynchronisation verstrichen ist. Wo η η der im Register 44 aufgespeicherte Fehlerzähluert, der die obengenannten Anteile A, B und C umfaßt, nine vorfaB8tim«n«· te zulässige Größe überschreitet, wird die "Ortszeit¹"* Schaltung 38 betätigt, die sin Ausgangöeignel auf die Leitungen 38a und 38b gibt und ihrerseits die Alermeinrichtung 39 auslöst. Die Schaltung 48, das akkumulierende Regiatar 44 und die Speicherschaltung 46 für den übarnom- M menen Fehler werden sämtlich über die Lautung 47 zu Beginn jeder örtlichen Zeltgaber-Neueynchronisation zurückgestellt.

Obwohl eine einfache Addition der verschiedenen Fehleren tei la ausreichan kann, um im Register 44 uinen Zählwert zu erhalten, der den geschätzten örtlichen Zaitgebarfehler darstellt, kann atn genauerer Schätzwert dadurch er» halten werden, daß die Quadratwurzel der Summe der Quadra-

te dftr Anteile gibildefc uiird, da diese Anteile unabhängige, statistische Verander liehe sind. Dia In Figur 5 veranschaulichte Schaltung würde für diesen Zweck den Block 44 in Figur 1 ersotren. Die Schaltung weint einzelne Speicherzellen BO, 81, 82 und 83, beispielsweise Analog-· Integratoren, auf, deren Eingangssignal die drei oben erwähnten Anteil» A, B und C sowie einen vierten Anteil D bilden, der das iilgnal-RauBch-Verhältnis der empfangenen Impulsgruppen berücksichtigt, um Differenzen der Anstiegs-

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zeiten von Impulsen unterschiedlicher Amplituden zu kompensieren. Die gespeicherten liierte werden dann mit Hilfe von geeigneten Schaltungen 84, 85, 86 und Θ7 quadriert und mittels »ines Verstärkers 88 summiert. Sodann wird mittels einer Schaltung 89 die Quadratwurzel des resultierenden liiertes gezogen. Das auf einer Leitung 90 erhaltene resul» tierende Ausgangssignal kann in der Schaltung 38 mit einer ^ Bezugsgleichspannung verglichen werden, um festzustellen, ob der Uort einen übermäßigen geschätzten Zeitgeberfehler anzeigt.

Während der Peinsynchronisation müssen alle Messungen, Berechnungen und Korrekturen innerhalb eines Zeitechlitzes abgeschlossen werden,weil andernfalls Fehler durch die Relativbewegung der Luftfahrzeuge auftreten würden. Eine innerhalb einer Periode vorgenommene Entfernungsmessung kann in der nächsten Periode nicht mehr verwertet werden, W weil eich innerhalb einer Periode von einer Sekunde Dauer der Abstand zwischen zwei Luftfahrzeugen um 515 m ändert, wenn man annimmt, daß sich mit 925 km/h fliegende Luftfahrzeuge einander nähern. Würden diese Daten in der nächsten Periode für eine Zeitkorrektur ausgenutzt, würde ein Fehler von näherungeweiss 1,7 ffiikrosekunden eingeführt.

Eine Möglichkeit, eine Korrektur in Richtung auf eine Synchronisation mährend eines Zeitschlitzes durchzuführen,

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besteht darin, daß mährend des Synchronisetioneintervallas des Zeitachlifczes eine Ziieiiyeg-f.ntf arnungßiiieftautig ausgeführt wird, und daß dann zusätzlich ein Synchronisations-Dezugsimpuls F (Figur 3), der von dem ebgofragten Luftfahrzeug an einer bekannten Stulle innerhalb des gleichen Zsitischlltzae ausgesendet wird, als fllarkiersignal verwendet wird,dem gegenüber eine Zeitfehlerbestimmung durch das örtliche Luftfahrzeug durchgeführt werden kann, des die ^

Antwort empfängt. Aus dun obigen Daten berechnet, das örtlich« Luftfahrzeug die istsächliche Zweiuieg-L'ntfernung und kontrolliert dann die Übereinstimmung des empfangenen Synchxonioationsbezugsimpulees F mit der Zeitangabe dee eigenen Zeitgebers, die um die Laufxeitverzögerung des Impuitee F versetz^ ist, wobei das örtliche Luftfahrzeug für diBSß Versetzung de>n halben Wert der ?. uiniweg-Laufzeit ausnutzt. Der Bezugsimpuls F kann durch die Antuiortsonrier- und Bezugaimpulsschaltung 10 des abgefragten Luftfahrzeuges ausgelöst werden, wenn »ie durch ein Signal auf der Lei- f

tung 68a von der Schaltung 68 getriggert wird, die die eigene Zoitschlitzedresse erkennt und dann einen Impuls Γ beispielsweise in einem festen Zeitpunkt innerhalb des fraglichen Zeitschlitzes auslöst, und zwar bestimmt durch den eigenen Zeitgeber, dessen Zeit über die Leitung 24b angegeben wird.

Bei dem abfragenden Luftfahrzeug wurde der Abfragevorgang

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durch ein Signal auf der Leitung 2Ud in Usrbindung mit einem Signal auf der Leitung 24c eingeleitet; nenn die Antwort den abgefragten Luftfehrzougae empfangen wird, »erden dem örtlichen Rechner Über die Leitung 18a die Ankunftszeiten des Antuiorteentierinspuleee T und dee Bozugaimpulaea F zugeführt, die von dem antwortenden, zur Synchronisation herangezogenen Luftfahrzeug ausgaeandt «erden« Der V/arechlüEnlei'-Entechlüesiar 70 dee letztgenannten Luftfahrzeuges verschlüsselt die Impulse T und F in geeigneter, unzweideutiger lüeies derart, daß sie das empfangende Luftfahrzeug mit Sicherheit identifizieren kann. Nur diese tatsächlichen, durch den Rechner 20 bestimmten Fehlsroieseungen können herangezogen werden, um Vorzeichen und Größe der vorzunehmenden Örtlichen Zeitgeberkorrekturen zu ermitteln, während der geschätzte Zeitgebarfehler vom Register 44 als Faktor bei der Entscheidung berücksichtigt «fcird, oh eine Föinsynnhroniaotion stattfinden soll oder η

Dar Rechner 20 bestimmt di>3 Einuisg-Entfornunga-VerzBgerung aus don EincjengesigntJ j en der Örtlichen Entfemunga»e8einrichtung 18 (Leitung 1Be). Außerdem gibt er auf die Leitung 2Qa ein Signal, daß die Lage dos um die Cirwieg-Entfernunge-'Uerzügerung versetzten Synchronioationebezugeimpuleei» F angibt» des lt?t*.fcyRnannt9 Sjgnal wird dann auf Koinzidenz mit einor. örtlichen Zeitgeber signal geprüft, da«

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über die Leitung 23b obih örtlichen Zeitzähler entnommen wird. Di» Logo das gaoignet v/arsetztan Bezugasirjnals euf der Leitung 2Oe wird mittels der Vorzeichen- und GröOen-Schaltung 60 mit dem örtlichen Zeitsignal impuls auf der Leitung 23b verglichen, «es, wie untenstehend erläutert, eine Anzeige für ihron gegenseitigen Legefehler auf der Leitung 60 a ergibt.

F.in der Speichereinheit 40 entnommenes Fernnoßsignal, dos duη «eschätzten Zeitgebsrfebier des anderen Luftfahrzeuges darstellt, und ein dem Register 44 entnommenes Signal, das nir.on Schätzwert für d&n örtlichen Zeitgeberfehler darstellt, werden einem Vovgleicher 50 für die geschätzten Zeitgeberfohler zugeführt (Figur 1)· Das Ausgengssignal des Vergleiches 50 auf der Leitung 50a wird einer Ubareinstimmung·- kontrulleinrichtung 52 zugeführt, die den Absolutwert des tatsächlich gcaiasnenon Fahlere vun der Schaltung -60 mit der j Summe der geschätzten örtlichen und empfangenen Zeitgeberfehler vergleicht. liion;i die übereinetimmungskontrolleinrichtung 52 feststellt, dnü dor Ftihler nicht über verschiedene Perioden hinweg wlderspruchefrai ist, wird das abgefragte Luftfahrzeug durch sin Au^gnngsslgnal zurückgewiesen, dee auf der Leitung 52b zu der WähJschaltung 30 läuft; es wird nin anderes Luftfahrzeug auoqnaahlt, dns uino ähnliche Stsilung innechnlb der Ran^urduung «linnimut, und zwar an Hand von Schätz*erton, die iibnr die Leitung 2öo an dar iähl-

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schaltung 30 eintreffen. Kelle die Übereinstimmung nach mehrmaliger ÜJiederholung der übeireinotirairtungskontrollB gegebenenfalls euch mit unterschiedlichen zur Synchronisation herangezogenen Luftfahrzeugen andauert , wird die Alerneinrichtung 54 betätigt, uro den Piloten darauf hinzuweisen, daQ die Anlage versagt. Die Zeitechlitzwählechal-

tung 3G gibt außerdem ein Auegengesignal auf die Leitung 30c zur Betätigung der Schaltung 74, um die Auewahl eines anderen Luftfahrzeuge«, mit dem die Synchronisierung erfolgen soll, i* Falle der Gleichheit dee geschätzten Zeitgeberfehlere zu untsretützen, wobei die Auswahl dasjenige Luftfahrzeug begünstigt, das de« örtlichen Luftfahrzeug bezOglich seiner Höhe et« nächsten kommt»

Wenn anderersei te der Uergleich der Fehler übereinstimmend oder wldsrepruchsfrei let und oberhalb eines gewiesen . Schwellwertee liegt, erecheint auf der Leitung 52a ein "Os¹¹-Auegangasignal, um die Schaltung 56 zu hatätigan, die die Entecheidung fällt, daß eine Synchronisation auszuführen ist. Fells die verglichenen Zeitgeberfehler derart beschaffen sind, daß kein« Synchronisation erforderlich let, tritt auf den Leitungen 52a, 54» oder 56a kein Ausgengeeignal auf· let dagegen der Fehler so groO, daß olne Wsusynchronieation «ünachensivert wird und iat die übnreirtetimmungekontrolle durch ύ3.Β Einrichtung 52 erfolgreich abgeachloeeen «orden, erscheint auf der leitung 56a ein

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Auegangssignel, um die Früh-Spät-Scheltung 5Θ zu entsper-γθπ. über die Leitung 38e läuft ein Steuersignal, das die Synchronieationeentschsidungsschaltung 56 in die Lage versetzt, weniger übereinetlmnungekontrolle zu erfordern, wenn dar Zeitgeber der Einheit euf Ortezeit eteht, wodurch die Feineynchronisation früher herbeigeführt wird. Die Entfernungen zu andsren Einheiten werden stets gemessen, und zwar auch dann, wenn der Pilot gewarnt wird, eich nicht j auf eia zu verlassen, felle die ALermeinrichtung 39 betätigt ist, um enzuzeigen, daß der örtliche Zeltgebarfehls£ UbermMBigggroß ist· Statt deaaen kann auch ein Auegangesignal auf der Leitung 3Bb dazu benutzt werden, die Uliadergabeeinrichtungen 20 dee Rechnare immer dann auszuschalten, wenn ein übermäßiger Zelt.geberfehler geschätzt wird.

Während der feineynchronisation gibt die Zeitfehlsrechaltung 60 ein Ausgangseignal auf die Leitung 60a, dae eine f GrSBe und eine Polarität darstellt und das die FrUh-SpSt-Schaltung 58 aussteuert, wenn sie durch ein Auegengsaignal von der Synchrcnlsationaentucheidungrcchaltung 56 auf der Leitung S6a entsperrt wurde. Das Auegangeaignal der TrUh-Spät-Schaltung 58 auf der Leitung B(Ie steuert zwei Juetierecheltungen. Eine von dieeon ist eine Oszillator-Phasen/ ' frsquenz-duatierachaltung 62, die im Bedarfsfall kinine schrittweise Phasen- oder Frcquenzkurrekturen vornirmnt«

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8r>i Atomuhren let keine Frequonzjuetierung erforderlich, OO kenn Jedoch zweckmäßig eain, Frequenzjuatiermittol vorzusehen, um Alterungoerschainungan eines Quarzkristalloezllletore zu kompensieren. Wenn Phaeenjuetierungen gleicher Richtungeerforderlich sind, kenn angenommen «erden, daß der örtliche Zeitgeber eine Frequenzveraatzujig aufweist, die bewirkt, daß er rüscher oder lengsaaer sie normal läuft. Durch Aufleufenlaeeen υοη Phaeonkorrekturen über elite Zo.ltepanns kenn eina kleine Frequenzänderung srfolgsn, die die Anzahl dar nachfolgend erforderlichen Korrekturen verringert. Der Phesanjuetierteil dar Phaaen/ Frequanz-Ouatierschaltung 62 hat die Aufgebe, eine sprungnrtige analoge PhaaenSnderung des Auegengeeignale dee Oszillators zu bewirken, wenn cüiee erforderlich ist. über die Leitung 50b kenn eine Shnlicho Korrekturfunktion durch ziffernmäßiges Einairken auf die Taktimpuleechaltung 2Θ erfolgen, um beispielweise Ausgangslmpulse auf der Leitung 28a zu unterdrücken, wenn der Zeitgeber zu rasch läuft (vorgeht). Geeignete Zeltgeber-0ezlllator-3ustier· verfahren sind bekannt; ihre Einzelheiten bildon keinen Tüll dar vorliegenden Erfindung.

Es sei nun wieder din Entfernungameßcinrichtung 18 dee Srilichen Luftfahrzeuges betrechtet. Nachdem die Entscheidung getroffen let, daß die Synchronisation mit einem bs-, durch dio Grhaltung 30 ausgekühlten Luftfahrzeug

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erfolgen eoll, erscheint auf der Loitunq lU:b »in Auegangesignal, doe den ausgauiählton Z sitschlit? li&u nur.gewählten Luftfahrzeuge!) engibt. D.leas Information alrd in dem Fernmeß-yerecnlUOler 6G gespeichert und während doi> dam örtlichen Luftfahrzeug zugeordneten Zeltacnlitzae ferniiber«ittelt, dae heiflt während dee mittleren Teile» dar in Figur veranschaulichten FarnmaOfolge, wodurch dem ausgezahlten . Luftfahrzeug angezeigt wird, daß ee von dem örtlichen Luftfahrzeug gerade abgefragt wird. Innerhalb dea ausgewählten ^ Luftfahrzeugee Hracheint dieee Lifarmatinn auf der Leitung 14b und anteparirt dia si^orte ZaitschlLtz-Ailreseanechaltung 68, die ihrerseits den ö.-tlL^b^n Antwortsender onteperrt, so daO disser antwortet, wonn er von einem U-Impule von den die Synchronisation wünschenden Luftfahrzeug abgefragt wird.

Dae örtliche Luftfahrzeug sendet nach Adressieren dee ausgewählten Luftfsrjhrzauges dann, wenn nein eigener Zeltechlltz | erscheint (Leitung 24c) den üb on jerwähnton Abf rageimpule Q auü, wie dioe in Figur "i gez&igt iet. Dlaser I«pul> wird später in dar Abfrage-UsrschlüOler-EntcchlüOler-Schaltung das ausgewählten fernen Luftfahrzeugen ontachlüeselt, wes tut Folge hat, daß der ferne Antworteendor 1B ohne Verzögerung de» örtlichen Luftfahrzeug mit einem Antwortsender-Antwortinpulii. T antwortet, ao daß lntztereu unter Vorwundunn des aigenan Rochner^ 20 ο I no riclil ige Entfarnungnenzait|i abgaben k'inn, t\la ^it Hilfe der Zwnl »ag-Ilethnda

ermittelt »ird. Das ebgufragte Luftfahrzeug sendet außerdem Boinon Antwort-Bezugsiippule Γ en einen festen Punkt innerhalb dce Zaitechlitzaa dee fragenden Luftfahrzeuges zurück. Infolgadooeen empfängt der örtliche Rechner 20 dann auf der Leitung 18a Signale, au« denen er die der tatsächlichen Entfernung entsprechende I«pulslaufzeit beetisnsn kann· Auf Grund dieser Laufzeit kann er die Differenz (den P Fehler) zwischen dar Zeit gemäß des örtlichen Zeitgeber und der Sendezeit dea Bezugeinpulaes F nach de» Zeitgeber des abgefragten Luftfahrzeuges berechnen.

3srJe Einheit «eist außerdem einen Höhenmesser 72 auf, der dia eigen» HBha und deren Änderungsgeschwindigkeit »ißt und diese Information über die Leitung 72a und den VerschlOßler 66 an den FernmeSsender 16 gibt« Dia Kennung dea eigenen Zeltechlitzes der Einheit wird des Verschluß« ler 66 Über die Leitung 24c zugeführt, »ehrend der Schltz» »ort des örtlichen Zaitgeberfehlera von den digitalen Register 44 Ober die Leitung 44e zu dem VerschlOSler 66 gelangt. 0er Fsrnweßsender 16 und die Srtliche Entfernungs- »aBelnrichtung 18 »erden beide dusch ein Ausgangaeignal euf der Leitung 24c enteperrt, des den eigenen Zeitschlitz dar Einheit anzeigt.

Die Ausgangssignale des HähenAesiiere 72 und der Speicharainhaifc 42, die dio HHho des enderen Luftfahrzeuges angibt,

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werden über Leitungen 42a und 72b der Vergleichsschaltung 74 zugeführt, die diese Höhen vergleicht und ihrerseits sin Auegangssignal auf die Leitung 74a gibt, das die Zeit» echlitz-Ulählechaltung 30 so beeinfluGt, daß zur Synchronisation ein Luftfahrzeug ausgewählt wird, das auf einer der Höhe dee Örtlichen Luftfahrzeuges nahekommenden Höhe fliegt, felln verschiedene Luftfahrzeuge mit gleicher oder ähnlicher Zoitciobergenauigkeit in Rsichweito sind.

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Claims (1)

1. Pateritanwlite _Ä„ t_A-fc „_

   Dipl. Ing. Watter Meissnet IVf UnClten 3 Ol Stf. 1968

   Dipl. Ing. Herbert Tischer

   Büro München

   München 2, Tal 71

   Ansprüche

   Navigationsanlage fOr bewegliche Einheiten, insbesondere Flugzeuge, bei der Entfernungsmessungen durch den Austauach von Signaisn zwischen beweglichen und/oder ortefesten Einheiten erfolgen, dia mit Zeitgebern stiege« stattet eind, die mit einem Zeitnormal synchronisiert aind, und bei der die Einheiten eine Rangordnung entsprechend den Genauigkeitsgrad bilden, mit dem sie jeweils synchronisiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung dee jeweiligen Synchronisatlonsgradee der Einheiten innerhalb der Rangordnung eine Einrichtung in jeder Einheit zur Bestimmung sinus Schätzwertee dee Genauigkeitsgrade« der Synchronisation des örtlichen Zeitgebers, eine Einrichtung in den Einheiten zur Übermittlung des Schätzwertes der örtlichen Zeitgebergenauigkeit an andere Einheiten, eine Einrichtung in joder Einheit zum Vergleich des Schätzwertes der Örtlichen Ze*tgebergenauigkßit mit Schätzwerten von anderen Einheiten und zum Auswählen einer anderen Einheit mit einem höheren geschätzten Zeitgebergenauigktitsgrsd, sins SIgnaieueteuscheinrichtung in den Einheiten zur Bestimmung der tatsächlichen Zeitobweichung dos Zeitgebers der örtlichen Einheit mit Bezug auf den Zeitgeber einer ausgewählten Einheit eowie eine Einrichtung zur Korrektur

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   \r»

   des Zeitgebers in der örtlichen Einheit zwecke Verringerung dieser Abweichung vorgesehen sind«

   2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bestimmung eines Schätzwerte« der Genauigkeit eine Einrichtung zum Akkumulieren von Fehlerenteilen zwecke Bildung einer den letzten SchMtzwert deratellanden GröQe, eine Einrichtung zur Rück- m stellung der Akkumulationseinrichtung bei Synchronisieren des örtlichen Zeitgebers mit dem Zeitgeber einer ausgewählten Einheit und sine Einrichtung aufweist, die in die Örtliche Akkumulationaeinrichtung Zeitgeberfehlerenteile eingibt, die einen den geschätzten Fehler der zur Synchronisation herengezogenen Einheit darstellenden Anfangsanteil und Anteile umfassen, die auf der geschätzten örtlichen Zsitgeberdrift während der Zeitspenne beruhen, die seit der letzten Zeitgebersynchronisation verstrichen ist.

   3. Anlege nachcAnspruch 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Eingabe eines weiteren Fehlerenteile in die Akkumulationoeinrlchtung, der SynchronisationsungBnauigkeiten darstallt, wobei die Versetzung ermittelt und der örtliche Zeitgeber zwecks Verringerung der Versetzung korrigiert wird.

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   3?

   4· Anlage nach Anspruch 3, dadurch gekonnzeichnet, deQ die Signalaustauecheinrichtung eine Einrichtung zum Auetauschen von Impulsen zwischen den Einheiten, eine Einrichtung zur Bestimmung de« Empfangsamplitudenpegels dar ausgetauschten Impulse und eine Einrichtung aufueiat, die in die Akkumulationseinrichtung einen, An-■t teil zur Kompensation der Impulsenstiegszeiten eingibt, der auf dem Amplitudenpegel beruht·

   5. Anlege noch einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung tut Eingabe von Fehlerantsilen eine Einrichtung zum Quadrieren jedes Anteils, eine Einrichtung zur Bildung der Summe der quadrierten Anteile und eins Einrichtung aufweist, die die Quadratwurzel der Summe bildet, um den örtlichen Genauigkeitsschätzwert zu ermitteln·

   6. Anlage nach einem der Anspreche 2 bis S₅ dadurch gekennzeichnet, daß an die Akkti^ulationselnrichtung eine Alarmeinrichtung angeschlossen lot, die zwecke Warnung vor einem QbermSdlgen Örtlichen Taktgeberfehler anspricht, wenn eine HrSBe aufgelaufen ist, die. einen vorbestimmten Pegel Überschreitet.

   7. Anlage nach einem dar vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß din Einrichtung zur Auswahl einer

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   anderen Einheit mit geschätzter höherer Zeitgebergeneuigkeit eins Einrichtung auf«eist, die die Auswahl einer Einheit begünstigt, die den Schätzwert für größte Genauigkeit übermittelt, sowie eine Einrichtung, die dio Auswahl einer Einheit begünstigt, deren Empfangssignal einen verläßlichen Pegel hat.

   Θ. Anlage nach Anspruch 7 für Luftfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftfahrzeuge Einrichtungen zur gegenseitigen Übermittlung der jeweiligen Höhe aufweisen und daß die Auswahleinrichtung ein· Einrichtung einschließt, die die Auswahl einer Einheit begünstigt, deren Höh« dar Höhe der die Entscheidung treffenden Einheit am nächsten kommt.

   9. Anlage nach eine« dar vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitnormal in sich wiederholende Perioden unterteilt ist, von denen jede mehrere Zeit- i schlitze aufweist, die den verschiedenen Einhalten eindeutig zugeordnet sind,und daß jede übarmittlungsalnrichtung m-it einer Einrichtung ausgestattet iat, die während des eigenen Zeitachlitzes der Einheit wirksam wird und Daten aussendet, zu denen der Schätzwert dar örtlichen Zeltgebergenauigkeit und die Kennung das ?ugaordneteti Zeitschlitzes gehören.

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   10· Anlage nsnh Anspruch 9, dedurch gekennzeichnet, daß jede Einhalt eine Einrichtung zum Empfang der Übermittelten Dwtan, eine Einrichtung zum l/ergleich der übermittelten Zeitech.litzliennung mit der von dem örtlichen Zeitgeber durchgeführten Zeitechlitzanzeige und eine Einrichtung aufcxeiat, die den örtlichen Zeitgeber derart korrigiert, daß eine Anpassung an die durch die Empfangedaten identifizierten Zeitechlitze J

   erfolgt. . ■ . -

   11« Anlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb jeder Einheit an die Einrichtung zur Bestimmung dee SchStzifertee der Genauigkeit eine Einrichtung angeschlossen ist, die auf einen Schatzwert für Binsn übermäßigen örtlichen Fehler anspricht und die Korrektureinrichtung für den örtlichen Zeitgeber befähigt, auf eine Fehlartpaseungeenzeige innerhalb der Zeitechlitze anzusprechen.

   12. Anlage nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einheit eins Einrichtung zur Durchführung einer örtlichen Entscheidung aufweist, ob die Synchronisation mit einer anderen Einheit erfolgen soll, deren oapfanganer Schätzwert für die Zeitgebargenaulgkelt günstig ist und daß Innerhalb der An« lage der Einrichtung zur Bestimmung dee Cenauigkeits-

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   Schätzwertes eins Einrichtung zugeordnet iet, die euf einen Schätzwert für einen übermäßigen örtlichen Feh· ler anspricht und en die Entscheidungeeinrichtung ein Ausgangesignal abgibt, dae die Synchronisation begünstigt.

   13. Anlege nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch ein· Einrichtung zum Vergleich dee örtlichen Schätzwertes der Zeitgebergenauigkeit mit Schätzwerten der Zeitgebergenauigkeit, die von anderen Einheiten übermittelt werden, eotvie zur Abgabe eines Ausgangssignals en die Entecheidungeeinrichtung, das die Synchronisation begünstigt, wenn der örtliche Genauigkeitssehitzwsrt ständig schlechter als die von enderen Einheiten Ober» nlttelten Schätzwerte iet.

   14· Anlege nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Signelauatauscheinrlchtung jeder Einheit eine erste Einrichtung zum genauen ffleeeen der Entfernungen zu anderen Einheiten unabhängig von der örtlichen Zeitgehereynchronieation und eine zweit· Einrichtung zu« Massen der Entfernungen gegenüber anderen Einheiten aufweist, wobei die Genauigkeit dieser letzt* genannten Doeeungen von dem Grad der gegenseitigen Zeit« gebereynchronieation zwischen den Einheiten abhMngt, und daß eine Einrichtung vorhanden iet, die die von

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   de? srsten und der zweiten Einrichtung gegossenen Entfernungen vergleicht und en die Entschsidungsoinrlchtung sin Ausganges*gnal abgibt, dae die Synchronisation oogünatigt, aenn die gsnesssnen Entfernungen ständig nicht übereinstimmen.

   15. Einrichtung nach eine»·der Ansprüche 12 bis 14, da-SF durch gekennzeichnet, daß an die Synchronieations-

   Entscheidungeeinrichtung eine übereinatiimaungekontrollsinrichtunc; angeschlossen ist, die ihrerseits ait einar Alarmeinrichtung verbünde/» ist, die vor nicht Qbereinstiamendan oder uidarsprQchlichsn Eingsngssignalen an die Entacheidungssinrichtung «arnt.

   16. Anlage nach eir.em der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, aaQ die Signalauetauscheinrichtung

   ^ jeder Einheit eine erste Einrichtung zur genauen

   Messung der Signallaufzeit zu einer anderen Einheit ,, unabhängig von der gegenseitigen Zsitgebereynchronisetion und eine zweite Einrichtung zur Messung dsr Signallaufzeit zu dar anderen Einhalt aufweist, bei dar die JteSgenauigkeit von de» Grad der gegenseitigen Zeitgebersynchronlsation abhängt, und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die tiLm Laufzeiten vergleicht und aus diesen eine Information «bleitet, die das Vorzeichen und dia GrJüSa des Versetzungafehlers der gegenseitigen Zeifcgebersynohrnniaetion

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   darstellt, und der diese Information dor Zeitgeberkorrektureinrichtung zuführt.

   17. Anlage nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet_f daß jede Einheit tail einrichtungen zum Empfang der Sandedaten von anderen Einheiten und zur Auewahl einer anderen Einheit, Mit der die Synchronisation erfolgen sollt aufweiat, daß die erste feßeinrichtung eine Einrichtung in dar erstgenannten Einheit umfaßt, dia während des eigenen Zeitechlltzea die Kennung der gewählten Einheit sowie ein Abfragesignal aussendet, daß in der ausgewählten Einheit eine Einrichtung vorhanden ist, die auf das Abfragea.ignal und die eigen· Zeitechlitzkennung anspricht und eine Antwortsender-Antwort euagibt, eowie daß in der erstgenannten Einhalt eine Einrichtung vorhanden iet, die din Antwort empfingt und entsprechend dem eigenen Zeitgeber die Zeitspanne mißt,die aeit der Auaaendung des AbfrogsiMpulaea verstrichen ist. J

   18. Anlage nach Anspruch 16 oder 1?, dadurch gekennzeichnet, daß dia zweite ffieOvorrlchtung jeder Einheit ein· Einrichtung aufweist, dia einen Entfernungemeßimpuls während dea ihr zugeordneten Zaitachlitzea zu einem vorbestimmten Zeitpunkt auaasndet, der von riem örtlichen Zeitgeber bestimmt ist, und daß die anderen

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   17.Ι8&Ϊ

   Einholion «It Einrichtungen euagaatettet «ind, dia diesen EntfernungemeQiispula empfangtin und auf Grund ihrer eigenen Zeitgeber dessen Laufzeitverzögerung beatininen.

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