DE2122384C3

DE2122384C3 - System zur Ortung und Identifizierung einer Anzahl erdgebundener, ortsveränderlicher Sender nach dem Laufzeitdifferenzverfahren

Info

Publication number: DE2122384C3
Application number: DE2122384A
Authority: DE
Inventors: Burton C. Huntington N.Y. Grossman (V.St.A.)
Original assignee: Hazeltine Corp
Current assignee: BAE Systems Aerospace Inc
Priority date: 1970-05-06
Filing date: 1971-05-06
Publication date: 1980-08-14
Also published as: JPS5512549B1; CA950092A; US3714573A; DE2122384A1; FR2088386B1; FR2088386A1; NL7106257A; DE2122384B2; GB1333849A; JPS5359305A

Description

2¹S Die Erfindung betrifft ein System zur Ortung und Identifizierung einer Anzahl erdgebundener, ortsveränderlicher Sender nach dem Laufzeitdifferenzverfahren, von denevj jeder intermittierend und asynchron hinsichtlich der übrigen Sender auf einen HF-Träger

in aufmodulierte, für ihn kennzeichnende Impulsfolgen aussendet, die von einer wenigstens drei an verschiedenen Orten befindliche Empfangsantennen enthaltenden Empfangseinrichtung empfangen und zur Erzeugung von jeweiligen Kennungssignalen sowie von Ortskoor-

Γ) dinaten verarbeitet werden.

Systeme dieser Art sind beispielsweise in der US-PS 34 74 460 beschrieben. Bei dieser bekannten Anlage zur Überwachung eines Standortes werden die einzelnen Einheiten, deren Standorte überwacht werden sollen, entweder abgefragt, wobei dann die Einheiten innerhalb vorbestimmter Zeitintervalle antworten, oder es ist eine genaue Zeitgebereinrichtung oder eine andere zeitgebende Schaltung bei jeder Einheit vorgesehen, welche die Signalübermittlung von allen Einheiten der Anlage

4^r, synchronisiert oder sonst koordiniert, soweit es die Standortsüberwachung und die Feststellung der Identifikation der einzelnen Einheiten erfordert. Außerdem werden bei diesen Systemen normalerweise Signale mit verhältnismäßig hoher Impulsspitzenenergie übermit-

^r)0 telt, um einen ordnungsgemäßen Betrieb über eine vorbestimmte Fläche zu gewährleisten.

Aus der DD-PS 28 325 ist ein Verfahren zur Fremdortung von Fahrzeugen bekannt, das nach dem Hyperbel-Laufzeitdifferenzverfahren arbeitel. Die

v, Identifizierung der einzelnen ortsbeweglichen Sender wird hierbei so vorgenommen, daß die Signale der einzelnen Sender innerhalb eines vorbestimmten Zeitfen.sters ausgesendet werden, jedem Signal jedes ortsbeweglichen Senders ist somit ein vorbestimmtes

Mi Zeitfenster zugeordnet und die Signalaussendung wiederholt sich periodisch.

Bei diesem bekannten Verfahren tritt das Problem auf, daß, wenn ein ortsbeweglicher Sender zeitlich aus dem ihm zugeordneten Zeitfenster abdriftet, die Ortung

h-, von wenigstens zwei Sendern gestört ist. Um diesen Vtungsfehler zu vermeiden, müssen erhebliche Anforderungen an die Langzeitkonstanz der ein/einen Sender gestellt werden, damit keine zeitliche Abdrift erfolgt

oder es müssen von Zeit zu Zeit durch ein entsprechendes Synchronsignal von der Zentralstelle die einzelnen Sender wieder miteinander synchronisiert werden.

Aus derselben Patentschrift ist es auch bekannt, den Signalen der einzelnen Sender eine Kennung zuzuordnen und die Signale im wesentlichen asynchron voneinander auszusenden.

Zwar wird bei diesem zweiten Verfahren keine so hohe Anforderung an die zeitliche Konstanz de. Aufeinanderfolge der Sendersignale gestellt, doch tritt auch hier das Problem auf, daß ein Sender mit seinem Signal den Empfang eines zeitlich benachbarten Senders stören kann, wenn sich beide Signale überdecken.

Um diese Schwierigkeit zu umgehen, müssen die einzelnen Sendesignale verhältnismäßig kurze Zeitdauer aufweisen, was wiederum zu verhältnismäßig hohen Sendeimpulsleistungen führt und die Sender dementsprechend teuer macht

Aus der Systemtheorie ist die Autokorrelationsfunktion bekannt, die die Faltung eines Signals mit sich selber, verschoben um eine vorbestimmte Zeit, ist Das Ergebnis der Autokorrelation läßt sich wieder als Signal auffassen, das jedoch gegenüber dem ursprünglichen Signal unter Umständen ein ausgeprägtes Maximum aufweist.

Bei sogenannten signalangepaßten Filtern oder matched filtern wird hiervon zur Signalkompression Gebrauch gemacht In ein matched filter wird ein geeignetes zeitlich lang andauerndes Signal eingespeist und erzeugt am Ausgang des Filters ein entsprechendes, gekürztes bzw. komprimiertes Signal mit ausgeprägtem Maximum.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein System der eingangs genannten Art zur Standortbestimmung und Identifizierung einer Anzahl ortsveränderlicher Sender zu schaffen, bei dem die einzelnen ortsveränderlichen Sender ohne Abfragung oder Synchronisation mit anderen Sendern automatisch jeweils ein Signal erzeugen, das von dem Empfänger an der entfernten Stelle empfangen und dazu verwendet werden kann, die einzelnen Sender, trotz einer etwa auftretenden Mehrwegübertragung, wie sie beispielsweise von in einer Stadt stets vorhandenen reflektierenden Objekten hervorgerufen wird, zu identifizieren und den Standort dieser Sender zu ermitteln, wobei durch die von den Sendern übertragenen Signale noch weitere Informationen übermittelbar sein sollen, und die Sander mit verhältnismäßig kleiner Sendeleistung, weitgehend ohne sich gegenseitig zu steuern, arbeiten können.

Zu diesem Zweck ist das System gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die von den Sendern gesendeten Signale Breilbandsignale sind und in der Empfangseinrichtung Kompressionsmittel vorgesehen sind, die beim Empfang eine Signalauswertung nach der für sich bekannten Signalkompressionstechnik gestatten.

Durch die Verwendung von Breitbandsignalen und einer anschließenden Signalkompression in der Empfängerstation können die einzelnen Sender mit verhältnismäßig geringer Sendeimfi'S'L'itung arbeiten, was zu einer wesentlichen Verbilligung der einzelnen Sender beiträgt. Außerdem führt die Signalkompression auf der Einpfängerseite zu einer sehr geringen Wahrscheinlichkeit für eine gegenseitige Störung der einzelnen, asynchron voneinander sendenden Sender.

Weiterbildungen des crfinckingsgemäßen Systems zur Ortung und Identifizierung einer Anzahl erdgebundener, ortsveränderlicher Sender sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Weitere vorteilhafte Merkmale und Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen des Gegenstandes der Erfindung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Standortsüberwachungssystem gemäß der Erfindung, bei dem eine Anzahl von Fahrzeugen mit ίο Sendern ausgerüstet ist in perspektivischer schematischer Darstellung,

Fig.2 ein Blockschaltbild eines Senders des erfindungsgemäßen Überwachungssystemes,

F i g. 2A, 2B unterschiedliche Ausführungsformen von einzelnen Schaltungsteilen des Senders nach Fig.2, jeweils in Blockdarstellung,

F i g. 3 ein Blockschaltbild einer Empfangsstation des Überwachungssystems gemäß der Erfindung,

F i g. 4 ein Blockschaltbild einer möglichen Ausfüh-2(i rungsform eines abgestimmten Filters für die Empfangsstation nach Fig. 3und

F i g. 5 eine schematische grafische Darstellung von Wellenformen der von einzelnen Einheiten (Stufen) des Senders nach F i g. 2 erzeugten Signalen.
In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Anlage 10 zur Standortsüberwachung schematisch und perspektivisch dargestellt. Bei der dargestellten Anlage geht es darum, den Standort und die Identität einer Anzahl von Fahrzeugen einzeln zu überwachen bzw. festzustellen, jo Jedes der Fahrzeuge ist mit einem Sender 11 ausgerüstet, der, wie im einzelnen noch beschrieben werden wird, im Kurzzeitbetrieb ein bestimmtes kennzeichnendes moduliertes Breitbandsignal aussendet, das asynchron zu den von den anderen Sendern der ji Anlage kommenden Signalen ist. Dieses Signal wird in Fig. 1 von Antennen 12, 13, 14 einer Empfangsstation 15 empfangen. Zusätzlich zu den in F i g. 1 aus Gründen eines besseren Empfanges auf Türmen angeordneten Antennen verfügt die Empfangsstation, welche jeden Sender 11 identifiziert und den Standort jedes Senders ermittelt, wodurch die Standortbestimmung der Fahrzeuge geschieht, über weitere Schalteinrichtungen, die durch eine am Fuße des Turmes der Antenne 12 angeordnete Zentrale 30 schematisch veranschaulicht ■r> ist. In Fig. I sind lediglich zwei mit Sendtrn ausgerüstete Fahrzeuge dargestellt, doch kann die Anlage natürlich jede beliebige Anzahl von Sendern aufweisen, vorausgesetzt, daß jeder Sender ein eigenes, speziell verschlüsseltes vorbestimmtes Breitbandsignal in abgibt, und daß in der Zentrale 30 vorgesehene Teile der Empfangsstation 15 erfindungsgemäß derart ausgebildet sind, daß sie die von einer Anzahl arbeitender Sender, die alle asynchron senden, kommenden Signale verarbeiten kann.

Der Sender nach F i g. 2

F i g. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Senders 11, wie er bei der Anlage nach F i g. 1 verwendet werden kann, während in den Fig./'a, 2b

M) zwei andere Ausführungsbeispiele von Te'len dieses Senders 11 veranschaulicht sind. Der Sender nach Fig. 2 weist als Codegeneratorschaltung 16 veranschaulichte Mittel zur Erzeugung eines modulierten Signals mit einem vorbestimmten, für den speziellen

h) Sender kennzeichnenden Code auf, dessen Code zur Identifizierung des Senders verwendet wird. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Codegeneratorschaltung periodisch durch einen Auftastgenerator

24 über ein UND-Verknüpfungsglied 23 wirksam gemacht. Das von dem Generator 24 kommende Signal wird nach der Erzeugung eines vollständigen Modulationssignals durch die Schaltung 16 über den »Sperreingang« des Au: ist-Generators 24 beendet. Der Abstand zwischen den von dem Generator 24 gelieferten Signalen ist vorbestimmt und so groß, daß die Wahrscheinlichkeit, daß Signale von anderen Sendern der Anlage während überlappender Zeitintervalle empfangen werden, auf ein Minimum reduziert wird. Die Codegeneratorschaltung des dargestellten Ausführungsbeispiels benötigt zu ihrem Betrieb in bekannter Weise einen Takt, der beim Auftreten des von dem Generator 24 kommenden Signals über das UND-Verknüpfungsglied 23 geliefert wird. Da die im einzelnen noch beschriebenen Mittel zur Erzeugung des Trägersignals einen Oszillator 17 benutzen, kann ein solcher Takt in einfacher Weise durch Verwendung eines Frequenzteilers 21 in Kombination mit einem Taktgenerator 22 abgeleitet werden, so daß sich ein Takt geeigneter Frequenz ergibt. Der Taktgenerator kann eine bekannte Impulsformschaltung sein, die für die spezielle verwendete Codegeneratorschaltung geeignet ist.

In dem Sender 11 sind in Gestalt der Kombination des Oszillators 17 und eines Frequenzvervielfachers 18 veranschaulichte Mittel zur Erzeugung eines Trägersignals vorbestimmter Frequenz vorgesehen. Außerdem enthält der Sender 11 in Gestalt eines Modulators 19 veranschaulichte, auf das am Ausgang des Vervielfachers 18 auftretende Trägersignal und auf das binär verschlüsselte Modulationssignal, welches von der Codegeneratorschaltung 16 geliefert wird, ansprechende Mittel zur Erzeugung eines modulierten Breitbandsignals zur Übermittlung mittels eines Senders, welcher einen Hochfrequenzverstärker 20 mit zugehöriger Antenne und andere bekannte Senderschaltelemente enthält.

Das von dem Modulator 19 in jedem Sender 11 erzeugte spezielle modulierte Signa! und damit auch das von dem Sender 11 übermittelte entsprechende Signal enthalten unterschiedliche, kennzeichnende, vorbestimmte, phasenmodulierte Komponenten, welche beim Empfang durch die Empfangsstation 15 zur Identifizierung der einzelnen Sender 11 decodierbar sind. Da das von jedem Sender 11 übermittelte Signal eigenartig und speziell kennzeichnend ist, ist es unabhängig von den von den anderen Sendern der Anlage empfangenen Signalen decodierbar. Das übermittelte Signal beansprucht lediglich ein kurzes Zeitintervall verglichen mit dem Zeitintervall zwischen aufeinanderfolgende Aussendungen; es kann deshalb jeder Sender der Anlage asynchron zu allen andern Sendern senden, ohne daß eine Verschlechterung der Funktion der Anlage eintritt

Die Übermittlung eines Breitbandsignals mit gespreiztem Spektrum, wie es in dieser Anlage verwendet wird, hat im Gegensatz zu den bekannten Verfahren den Vorteil, daß die dem übermittelten Signal zugeordnete Energie über ein breites Frequenzband und ein ausgedehntes Zeitintervall verteilt ist, so daß ein Sendesignal mit verhältnismäßig geringer Impulsleistung möglich ist, das eine niedrige Energiedichte pro Bandbreitenperiode aufweist und das über einen verhältnismäßig weiten Bereich empfangen werden kann. Um ein solches Signal zu übermitteln, ist die Codegeneratorschaltung derart ausgebildet, daß ein Modulationssignal, etwa mit der Wellenform A nach F i g. 5 von ihr erzeugt wird, welches in dem Modulator 19 eine schnelle und scheinbar zufällige Phasenverände rung des zugeführten Trägersignals hervorruft, mit den Ergebnis, daß das dem von dem Modulator zu Übermittlung an die Empfangsstation 15 erzeugtei modulierten Signal zugeordnete Energiespektrum ver teilt ist.

Der bei der Ausführungsform nach F i g. 2 vorgesehe ne Modulator 19 kann ein Zwei-Phasenmodulator sein in welchem Falle die Phase des modulierten Signals ii

ίο Abhängigkeit von der Vorder- und Rückflanke jede Impulses des von der Codegeneratorschaltung K gelieferten Modulationssignais bekanntlich um etws 180° verschoben wird. Diese Art der Phasenmodulatioi ist beispielsweise anhand der Wellenform A und B de F i g. 5 veranschaulicht.

Bei einer speziellen Ausführungsform der Anlage sin< alle Sender 11 entsprechend der Ausführungsform nacl F i g. 2 ausgebildet, mit dem Unterschied jedoch, dal jeder Sender 11 eine Codegeneratorschaltung K aufweist, die aufeinanderfolgend immer ein Modula tionssignal mit einer vorbestimmten, speziell kennzeich nenden Impulsfolge zur Identifikation des jeweilige!

Senders 11 erzeugt.

In F i g. 2A ist eine alternative Ausführungsform eine Senders 11 zur Verwendung in einer Umgebunj veranschaulicht, in der eine Mehrwegübertragung keim Schwierigkeit bietet. Bei dieser Ausführungsform sine ein Codegenerator 16a und ein Zweiphasenmodulato 19a vorgesehen, die an die Stelle der gleichbezeichnetei Elemente des Senders nach F i g. 11 treten könner welche dort in einem gestrichelten Kästchen enthaltei sind. Der Codegenerator nach Fig.2A weist dre Elemente 25a, 26a, 27a auf, von denen das Element 25, ein erster Pseudorandom (Pseudozuf alls-Genera tor

y, Codegenerator ist, der eine bestimmte, binär verschlüs sehe Impulsgruppe erzeugt, welche von einer Verzöge rungseinheit 26a um eine Zeitspanne, die länger als dii Dauer der Impulsgruppe ist, verzögert wird und die fü den Sender 11 spezifisch ist. Dadurch wird eil verzögertes Abbild der ersten Impulsgruppe erzeugt zusammen enthalten sie das Modulationssignal um bilden das Eingangssignal des Zweiphasenmodulator 19a über ein ODER-Verknüpfungsglied 27a. Da die voi der Verzögerungseinheit 26a erzeugte Zeitverzögerunj für jeden Sender unterschiedlich ist, beginnt dii verzögerte oder zweite Impulsgruppe jedes Senders 1 um eine vorbestimmte, für den jeweiligen Sender 1 spezifische Zeitspanne nach dem Beginn der erstei Impulsgruppe. Die Identität oder die andere von jeden der Sender 11 übermittelte Information wird von de Empfangsstation 15 auf der Grundlage dieses spezielle] Zeitabstandes ermittelt. Zum Zwecke der Identifizie rung kann deshalb jeder Sender des Systems dei gleichen Pseudorandomcodegenerator 25a, jedoch eini unterschiedliche Verzögerungseinheit 26a aufweiser durch die eine für den jeweiligen Sender spezifische un< kennzeichnende Zeitverzögerung erzeugt wird. Be anderen Anwendungsfällen bzw. Einsatzgebieten eine solchen Systems kann der kennzeichnende Code zu Wiedergabe einer anderen Information verwende werden. So kann z. B. bei einem Flugüberwachungssy stern der Code die Höhe oder die Fhiggeschwindigkei gegenüber dem Erdboden angeben.

Eine alternativ verwendbare Anordnung mit einen Vier-Phasen-modulierten Signal ergibt sich bei Ersat der Codegeneratorschaltung 16 und des Modulators 1! der Ausführungsform nach Fig.2 durch die entspre chend bezeichneten Einheiten 166,19ft der F i g. 2B. Dii

Phase eines Vier-Phasen-modulierten Signals ändert sich in Abhängigkeit von der Vorder- und Rückflanke der Impulse des Modulationssignals in Stufen von im wesentlichen 90°. Das Modulationssignal besteht in diesem Falle aus zwei Pseudorandomcodes, die den Eingängen des Vier-Phasen-Modulators 196 zugeführt werden.

Die Ausführungsform nach Fig. 2B ist besonders zweckmäßig in einer eine Mehrfachübertragung ergebenden Umgebung; sie weist einen zweifach Pseudorandomcodegenerator 166 mit Elementen 256,266,276 auf. Der Codegenerator 256 erzeugt eine erste vorbestimmte Folge binärer Impulse; sein Ausgang ist an einen der Fingänge des Vier-Phasen-Modulators !96 angeschlossen. Mit dem Eingang eines zweiten Pseudorandomcodegenerators 276, der eine zweite vorbestimmte Folge von Binärimpulsen erzeugt, ist eine Verzögerungseinheit 266 verbunden, während der Ausgang des Codegenerators 276 an den zweiten Modulationseingang des Modulators 196 angeschlossen ist. Die beiden an den zwei Modulationseingängen des Moduiators 196 zugeführten Pseudorandom-binären-lmpulsgruppen ergeben zusammen das Modulationssignal. Die Pseudorandomcodegeneratoren 266, 276 und die Verzögerungseinheit 266 arbeiten synchron; sie werden praktisch gleichzeitig wirksam gemacht. Demgemäß wird das aus den beiden binären Impulsgruppen bestehende Modulationssignal dem Vier-Phasen-Modulator 196 über seine beiden getrennten Modulationseingänge zugeführt. Die Pseudorandomcodegeneratoren 256. 276 können beide die gleiche oder unterschiedliche binär verschlüsselte Impulsgruppen erzeugen. Bei der dargestellten Ausführungsform werden zwei verschiedene Impulsgruppen erzeugt, um damit die Identifikation des Senders 11 durch die Empfangsstation 15 zu erleichtern und den Einfluß einer Mehrwegübertragung auszuschalten. Wie bereits anhand des vorhergehenden Ausführungsbeispieles beschrieben, beginnt die zweite Impulsgruppe eine vorbestimmte Zeitspanne nach dem Beginn der ersten Impulsgruppe, wobei die Größe dieser Zeilspanne durch die von der Verzögerungseinheit 266 erzeugte Zeitverzögerung gegeben ist. Jeder einzelne Sender 11 weist eine verschiedene, vorbestimmte Verzögerungseinheit 266 auf, die eine für den jeweiligen Sender 11 spezifische Verzögerung hervorruft. Abhängig von der Größe der vor. der Verzögerungseinheit 266 erzeugten Zeitverzögerung kann die zweite Impulsgruppe die erste Impulsgruppe überlappen, so daß dem Modulator 196 über seine beiden Modulationseingänge gleichzeitig Impulse zugeführt werden. Die Phase des modulierten Signals, das sich aus den zugeführten Impulsfolgen ergibt, ändert sich dann in Stufen von 90°, wie dies bei Vier-Phasen-Modulatoren bekannt ist.

Um an dem Sender 11 zuzuführender Primärenergie zu sparen, und eine maximale Übertragungskapazität des Systems zu erlangen, werden lediglich dann Signale ausgestrahlt, wenn die Codegeneratorschaltung 16 dem Modulator 19 ein Modulationssignal zuführt Dies könnte durch Verwendung eines Ringmodulators mit Gegentaktmischstufe anstelle der Modulatoren 19,19a, 196 geschehen. Alternativ oder zusätzlich kann, wie in Fig.2 veranschaulicht eine Torschaltung verwendet werden. Es wird deshalb ein gesteuerter Auftastgenerator 24 verwendet der wiederholt ein Steuersignal geeigneter Dauer abgibt und der an den zweiten Eingang des UND-Verknüpfungsgliedes 23 sowie an den Sperreingang des Hochfrequenzverstärkers 20 angeschlossen ist. Der Hochfrequenzverstärker 20 ist deshalb lediglich dann betriebsfähig, wenn die Codegeneratorschaltung 16 ebenfalls in Betrieb gesetzt ist und das verschlüsselte Modulationssignal abgibt.

Die Empfangsstation nach F i g. 3

Die in F i g. 1 dargestellte Empfangsstation weist eine Anzahl Empfangsmittel in Gestalt von Antennen 12,13, 14 mit jeweils eigenem Standort für die von jedem der

ίο Sender 11 kommenden Signale auf. Die übrigen Teile der Empfangsstation 15 sind in der Zentrale 30 untergebracht, welche die Schaltungsteile zur Identifikation und zur Standortsbestimmung enthält. In Fig. 3 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer solchen erfindungsgemäßen Anlage zur Identifikation und Standortsbestimmung dargestellt.

Da zwei oder mehrere der Antennen 12, 13, 14 mit den zugehörigen Empfängern 35,36,37 im Abstand von der Zentrale 30 angeordnet sein können, werden die von diesen Antennen empfangenen Signale der Zentrale 30 über geeignete Kopplungseinheiten, wie Kabel, Richtfunkbrücken od. dgl., eingegeben.

Bei der in F i g. 3 veranschaulichten Ausführungsform weist die Zentrale 30 Signalkompressionsmittel 31 auf, die aus den von den Antennen empfangenen Signalen codierte Signale ableiten, welche für die decodierbaren Komponenten der empfangenen Breitbandsignale kennzeichnend sind. Außerdem sind in der Zentrale 30 in Gestalt einer Erkennungsschaltung 32 veranschaulichte Erkennungsmittel vorgesehen, die aus den codierten Signalen zur Identifikation der einzelnen, den jeweiligen codierten Signalen entsprechenden Sendern geeignete Ortungssignale ableiten. Daneben enthält die Zentrale 30 Zeitgebermittel, die in Gestalt einer Zeitgeberschaltung 33 dargestellt sind und die in Abhängigkeit von den codierten Signalen Zeitgebersignale erzeugen, welche für den Zeitunterschied des Empfangs von jedem der Sender bei Paaren der feststehenden Antennen 12, 13, 14 kennzeichnend sind.

Schließlich sind in der Zentrale 30 Informationsverarbeitungsmittel angeordnet, die durch eine Datenverarbeitungseinheit 34 veranschaulicht sind und die in Abhängigkeit von den Zeitgebersignalen und den Identifikationssignalen den Standort und die Identität der einzelnen Sender 11 ermitteln. Die Datenverarbeitungseinheit 34 kann auch derart ausgebildet sein, daß sie die Funktionen der Erkennungsschaltung 32 und der Zeitgeberschaltung 33 mit übernehmen, wenn die Anzahl der Bauelemente der Anlage verringert werden soll.

Die Antennen 12, 13, 14 sind an geeigneten Orten innerhalb des Empfangsbereiches aufgestellt; jede verfügt über eine Azimuthal-Rundstrahlantenne zum Empfang der von den Sendern 11 kommenden Signale.

Bei einer solchen Antennenanordnung ist eine erste Antenne an einem erhöhten Standort zentral innerhalb des interessierenden Gebietes angeordnet, während die anderen Antennen in erhöhten Standorten an der Berandung des interessierenden Gebietes aufgestellt sind. Die Wahl der speziellen Lage der Antennen geschieht unter Berücksichtigung der auftretenden Einflußgrößen, wie der Sendeleistung, den physikalischen Eigenschaften und der Flächenerstreckung des interessierenden Gebietes (A h. städtisch oder ländlich), der Topologie, der Antennencharakteristik und der Eigenschaften der Empfänger. Es können jedoch abhängig von den speziellen Antennenstandorten und den erstrebten Betriebsbedingungen auch andere Arten

von Antennen Verwendung finden. Falls z. B. die Antennen physikalisch am Rand der geografischen Begrenzung der Anlage aufgestellt sind, kann es zweckmäßig sein, breitsirahlendc Richtantennen zu verwenden. ^r,

Wie bereits erwähnt, sind zwischen den Antennen und der Zentrale 30 Koppiungseinheiten vorgesehen. Diese Kopplungseinheiten ergeben eine bekannte Zeitverzögerung, welche durch die Datenverarbeitungseinheit 34 kompensiert werden kann. Eine solche Kompensation κι kann deshalb notwendig sein, weil sonst die in der Zentrale 30 vorgenommenen Messungen die Zeitverzögerung der Kopplungseinheiten enthalten, was ausgeschlossen sein muß, wenn genaue Angaben der Zeitdifferenz des Signalempfangs bei zwei Antennen i^r> erhalten werden sollen, so daß sich auch eine genaue Standortsangabe des jeweiligen Senders in noch zu beschreibender Weise ergibt. Zur Erleichterung der Datenverarbeitung können zusätzlich feste Verzögerungseinheiten in zwei der Kopplungskanäle oder 2» Verbindungsglieder eingefügt werden, so daß die über einen speziellen Kanal, beispielsweise den der Antenne 12 zugeordneten Kanal, kommenden Signale an der Zentrale 30 immer zuerst empfangen werden. In dem Blockschaltbild nach Fig. 3 sind die Empfänger 35, 36, r> 37, welche übliche Anordnungen von Oszillatoren, Mischstufen und Niederfrequenzverstärkern erhalten, unmittelbar an die Signalkompressionsstufe 31 angekoppelt.

Die Signalkompressionsmittel 31 dieser Stufe verfü- jo gen über Sätze signalangepaßter Filter 38, 39, 40 (matched filter). Ein solcher Filtersatz kann aus einem oder mehreren Filtern bestehen, von denen jeder auf ein bestimmtes phasencodiertes Signal abgestimmt ist. Wenn das übermittelte Signal eine einzige codierte r> Impulsgruppe oder eine codierte Impulsgruppe und ein verzögertes Abbild davon, wie anhand von Fig. 2a beschrieben, enthält, so können bei der Ausführungsform nach F i g. 3 drei getrennte Filter 38, 39, 40 verwendet werden. Die Filter 38, 39, 40 können -to natürlich durch einen einzigen Mehrfachfiltersatz ersetzt werden.

Die bei der Ausführungsform nach Fig.3 von den Antennen empfangenen Signale waren ursprünglich durch ein Modulationssignal erzeugt worden, das erste ·τ> und zweite binär verschlüsselte Impulsgruppen aufweist und bei dem die zweite Impulsgruppe um eine für den speziellen Sender typische Zeitspanne nach dem Beginn der ersten Impulsgruppe beginnt. Wenn die Impulsgruppen verschieden sind, muß zumindest einer der w Filtersätze (der Filtersatz 38 in der Figur) ein erstes Filter, das Filter A aufweisen, das auf die erste Impulsgruppe abgestimmt ist und diese unter Erzeugung eines ersten Impulses decodiert. Außerdem muß ein zweites Filter B vorhanden sein, welcher die zweite « Impulsgruppe decodiert und einen zweiten Impuls liefert, der sowohl in der Erkennungsschaltung, wie auch in der Zeitgeberschaltung verwendet wird, wie dies noch beschrieben w erden wird.

Weitere Filtersätze 39, 40, die entsprechend dem wi Filtersatz 38 aufgebaut sein können, sprechen auf die von dem zweiten Antennenempfänger 36 bzw. von dem dritten Antennenempfänger 37 kommenden Signale an. Diese drei Filtersätze können gegebenenfalls identisch aufgebaut und deshalb als Mehrfachfiltersätze ausgebil- bs det sein, so daß tatsächlich lediglich ein solcher Filtersatz erforderlich ist Da lediglich ein Paar erster und zweiter Impulse zu Identifikationszwecken erforderlich ist, kann entweder das Filter A oder das Filter B bei den Filtersätzen 39, 40 weggelassen werden, in welchem Falle lediglich eine Ausgangsleitung, beispielsweise die des Filters A, verwendet wird, wie dies in F i g. 3 veranschaulicht ist.

Die Erkennungsschaltung 32, welche ein Zeitintcrvallmeßzähler sein kann, erhält die von der Filtereinheit 38 abgegebenen codieiten Signale. Im einzelnen setzi der erste erzeugte Impuls (von dem Filter A) den Zähler 32 in Gang, während der zweite erzeugte Impuls (von dem Filter B) den Zähler 32 stillsetzt. Die Zählerausgangsgröße, eine Digitalzahl, die im weiteren als Kennungs· signal bezeichnet wird, wird der Datenverarbeitungseinheit 34 eingespeist, welche die Identität des Senders 11, von dem das Signal empfangen worden war, aufgrund des Umstandes feststellt, daß der zeitliche Abstand zwischen den beiden Impulsen für den jeweiligen Sender typisch und kennzeichnend und für alle Sender vorbestimmt und bekannt ist. Diese bekannten, spezifisch kennzeichnenden Zeitabstände sind in dem Speicher der Datenverarbeitungseinheit 34 gespeichert, so daß sie mit der Ausgangsgröße des Zählers 32 verglichen werden können, um damit die Identität der einzelnen Sender 11 feststellen zu können.

Die Zeitgeberstufe 33 weist in der dargestellten Ausführungsform erste und zweite Zeitintervallmeßvorrichtungen, wie die Zähler 41, 42, auf, die in Abhängigkeit von dem impulscodierten Signalen der Filtersätze 38, 39, 40 Zeitgebersignale erzeugen. Der erste Zähler 41 ist mit seinem Starteingang an den Ausgang des Filters A des abgestimmten Filtersatzes 38 angeschlossen, während der Stopeingang an den Ausgang des abgestimmten Filtersatzes 39 angeschlossen ist; er erzeugt ein Zeitgebersignal (d. h. eine Digitalzahl), welche die Zeitdifferenz zwischen der Ankunft des übermittelten Signals bei den Antennen des aus den Antennen 12., 13 bestehenden Antennenpaares angibt. In entsprechender Weise ist der zweite Zähler42 mit seinem Starteingang an den Ausgang des Filters A des Filtersatzs 38 angeschlossen, während der Stopeingang mit dem Ausgang des dritten Filtersatzes 40 verbunden ist, so daß ein Zeitgebersignal erzeugt wird, welches die Zeitdifferenz zwischen den von den Antennen 12, 14 empfangenen Signalen angibt. Ein System, das lediglich zwei Differenzmessungen zur Ortsbestimmung verwendet, kann bekanntlich eine doppeldeutige Ortsangabe hervorrufen. In diesem Falle kann in der Zeitgeberstufe 33 ein dritter Zähler vorgesehen werden, welcher ein Zeitgebersignal abgibt, welches für die Zeitdifferenz zwischen dem Eintreffen der von einem dritten Antennenpaar empfangenen Signale kennzeichnend ist. Die Aufgabe dieser dritten Messung besteht darin, den Standort jedes Senders innerhalb des interessierenden Gebietes eindeutig festzulegen. Da jede Zeitdifferenzmessung eine Kurve darstellt, die grafisch aufgetragen werden kann, ergibt der Schnittpunkt zweier solcher Kurven in den meisten Fällen eine ausreichende Angabe des jeweiligen Senderstandortes. Um eine eindeutige Standortsbestimmung zu gewährleisten, kann eine dritte Kurve verwendet werden.

Die Zähler 41, 42 können gegebenenfalls auch an einen Ausgang der Erkennungsschaltung 32 angeschlossen sein, so daß sie im wesentlichen lediglich dann wirksam gemacht werden, wenn das Eintreffen eines gültigen Kennungssignals festgestellt wird. Hierdurch wird die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung von Zeitgebersignalen herabgesetzt, die auf Störsignale

Il

oder Fehlersignale ..jrückgehen, welche von den Antennen 12, 13, 14 wegen Rauschen, Nebenübertragungswegen, anderen Sendungen auf dem gleichen Frequenzband, oder Sendungen von nicht der Anlage zugehörigen Einheiten empfangen werden.

Die Ausgangsgrößen der Zähler 41, 42 werden wie das von der Erkennungsschaltung 32 erzeugte Kennungssignal der Datenverarbeitungseinheit 34 zugeführt. Die Datenverarbeitungseinheit 34 vergleicht die Identifikation Senders 11 mit in einer Liste gespeicherten, gültigen Senderidentifikationen und verarbeitet das die Zeitdifferenz zwischen der Ankunft jedes Sendersignals bei dem feststehenden Antennenpaar angebende Zeitgebersignal, um daraus den Standort der einzelnen Sender 11 zu bestimmen.

Die von jedem Sender 11 empfangenen Signale können bezüglich der von allen anderen Sendern der Anlage empfangenen Signale asynchron sein, weil jedes von einem Empfänger der gleichen Anlage empfangene Signal spezifische, vorbestimmte decodierbare Komponenten eines Signals mit breitem Spektrum aufweist, die dem jeweiligen Sender zugeordnet sind, so daß die von den einzelnen Sendern der Anlage kommenden Signale von der Empfangsstation 15 getrennt identifiziert und zur Ortsbestimmung verwendet werden können.

In I ig.4 ist eine zweckmäßige Ausfuhrungslorm eines signalangepaßtes Filter veranschaulicht, welches in den FiltersiUzen 38, 39, 40 verwendet werden kann, und eine Verzögerungsleitung 41 mit Anzapfungen, einen Inverter 42 eine Summicrschaltung 43 und einen Demodulator 44 aufweist.

Die spezielle Anordnung der Anzaplvcrbindungen spricht auf ein spezielles vorbestrnmtes, binär codiertes Signal mit breitem Spektrum an, wobei dessen Komponenten in einen oder mehrere Impulse am Ausgang des Demodulators 44 decodiert werden. In entsprechender Weise können auch andere Anordnungen von Anzapfverbindiingen bei dergleichen Verzögerungsleitung 41 vorgesehen werden, so daß sich ein Satz von Filtern ergibt, bei dem jeder Filter an ein anderes binär codiertes Signal angepaßt ist.

Für die Konstruktion einer erfindungsgemäßen Anlage, nützliche Parameter sind in der untenstehenden Liste zusammengefaßt. Diese Parameter sind selbstverständlich lediglich beispielsweise angeführt, so daß Abänderungen im Rahmen der Erfindung ohne weiteres möglich sind.

m Beispiel für die Parameter einer Anlage:

I Sender

a) Zahl der Sender etwa 100

b) Trägerfrequenz 168 MHz

I) c) Signalabstand des Steuer- etwa I/min
generators

d) Synchronisationsimpuis- 6 MBits/sek
frequenz

e) Anzahl der Bits einer 1023
Impulsgruppe

0 Bandbreite des über- 12 MHz

mitteilen Signals

g) Spitzenausgangsleistung I bis 5 Walt

h) Dutyfaktor 10 ■'

II. Empfänger

a) Antennencharakteristik omniazimulhal

b) Antennengewinn 6 db

c) Emplangsfrequen/ 168 ±6 MlIz

d) Emplangerrauschen 4 db

Im Vorstehenden wurden eine Reihe von praktischen η Ausführungsbeispiels des Gegenstandes der Erfindung beschrieben. Hierdurch ist jedoch keine Beschränkung der Erfindung gegeben, die alle im Rahmen des Erfindungsgedankens liegende Ausluhrungsfornien und Anwendungen umfaßt.

ier/u 5 Mhiti Xcichminuen

Claims

Patentansprüche:

1. System zur Ortung und Identifizierung einer Anzahl erdgebundener, ortsveränderlicher Sender nach dem Laufzeitdifferenzverfahren, von denen jeder intermittierend und asynchron hinsichtlich der übrigen Sender auf einen HF-Träger auf modulierte, für ihn kennzeichnende Impulsfolgen aussendet, die von einer wenigstens drei an verschiedenen Orten befindliche Empfangsantennen enthaltende Empfangseinrichtung empfangen und zur Erzeugung von jeweiligen Kennungssignalen sowie von Ortskoordinaten verarbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Sendern (11) gesendeten Signale Breitbandsignale sind und in der Empfangseinrichtung (30) Kompressionsmitiel (31) vorgesehen sind, die beim Empfang eine Signalauswertung nach der für sich bekannten Signalkompressionstechnik gestatten.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus den decodierbaren Komponenten der empfangenen Signale der einzelnen von den verschiedenen Sendern kommenden Signale kennzeichnende codierte Signale in den Signalkompressionsmitteln (31) abgeleitet werden, welchen eine Zeitgebersignalstufe (30) nachgeschaltet ist, die aus der gemessenen Zeitdifferenz zwischen dem Empfang eines Sendersignals an zwei der Antennen (12, 13) ein für diese Zeitdifferenz kennzeichnendes Zeitdifferenzsignal erzeugt, das zusammen mit den codierten Signalen in einer nachgeordneten Datenverarbeitungsstufe (34) zur Ermittlung des Standortes des jeweiligen Senders (13) und Bestimmung der übermittelten codierten Information verarbeitet wird.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das den Träger modulierende Modulationssignal jedes Senders (II) eine erste und zweite Impulsgruppe aufweist, deren zeitlicher Abstand einen für den jeweiligen Sender (11) spezifischen, die Identifizierung des Senders (11) gestattenden Code bildet und daß durch eine beim Empfänger (15) vorgesehene Erkennungsstufe (32) aus dem Abstand zwischen der ersten und zweiten Impulsgruppe der codierten Signale zur Identifizierung der den codierten Signalen jeweils zugeordneten Sender verwendbaren Kennungssignale abgeleitet werden.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Sender (11) eine Modulationssignalgeneratorstufe (16, 16a, 16b) aufweist, die in einem vorbestimmten Intervall die erste und die zweite Impulsgruppe erzeugt und die eine das Modulationssignal weiter verarbeitende Stufe (17, 18, 19) sowie einen auf das Trägersignal und die Vorder- und Rückflanke der Impulse der ersten und der zweiten Impulsgruppe ansprechenden Phasenmodulator (19) enthält, der das von den Impulsflanken abhängig phasenmodulierte Breitbandsignal erzeugt und daß das Kompressionsmittel (31) der Empfangseinrichtung (30) ein jeder Antenne (12, 13, 14) jeweils zugeordnetes signalangepaßtes Filter (matched filter) (38, 39, 40) enthält, das jeweils für die decodierbaren Komponenten der von den einzelnen Sendern empfangenen phasenmodulierten Breitbandsignale kennzeichnende codierte Signale ableitet, von denen zumindest ein Signal ein Paar erste und zweite Impulse aufweist, deren zeitlicher

Abstand dem zeitlichen Abstand zwischen der übermittelten ersten und zweiten Impulsgruppe entspricht

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenmodulator ein Zwei-Phasenmodulator (19aj ist, der ein phasenmoduliertes Signal erzeugt, dessen Phase in Abhängigkeit von jeder der Impulsflanken um im wesentlichen 180° gedreht ist.

6. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenmodulator ein Vier-Phasenmodulator (i9b) ist, der ein phasenmoduliertes Signal erzeugt, dessen Phase in Abhängigkeit von den einzelnen Impulsflanken in Sehnten von im wesentlichen 90° gedreht ist

7. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet daß die ersten und zweiten Impulsgruppen jeweils vorbestimmtt; Binärinformationen enthalten.