DE2327145A1 - Digitale einrichtung zum errechnen der aenderung der entfernung einer entfernten station - Google Patents

Description

7556-73/Dr.v.B/hö
RCA 65996

U.S. Ser.No. 269,535
filed July 7, 1972 ·

EGA Corporation, New York. N.Y. (V.St.A.)

Digitale Einrichtung zum Errechnen der Änderung der Entfernung einer entfernten Station.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine digitale Einrichtung zum Errechnen der Änderung der Entfernung einer entfernten Station, die Antwortsignale auf Abfragesignale mit vorgegebener Wiederholungsfrequenz und Verfolgungsperiode liefert.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere

auf eine solche Einrichtung, die die Entfernungsänderung eines durch eine Radaranlage verfolgten Zieles in Knoten ermittelt» Die Entfernungsänderung wird aus jeder Änderung

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der Zielentfernung bestimmt, die während einer Verfolgungsperiode auftritt. Um die Genauigkeit der ermittelten Entfernungsänderung (Annäherungs- oder Trennungsgeschwindigkeit) zu erhöhen, wird mit einer statistischen Glättung gearbeitet. Hierfür wird ein der Zielentfernung entsprechender Zählwert für einen ersten und einen dritten Teil einer vollen Yerfolgungsperiode summiert und gespeichert, während die Summierung und Speicherung während eines mittleren zweiten Teiles'der Verfolgungsperiode unterbrochen wird. Die Differenz zwischen der ersten und der dritten Entfernungszählung wird durch einen geeigneten Umrechnungsfaktor dividiert, um die"Entfernungsänderung sowie deren Vorzeichen zu ermitteln, wobei letzteres angibt, ob sich.das Ziel nähert oder entfernt. Die vorliegende digitale Recheneinrichtung ist besonders geeignet für die Verwendung in einem System zur Verhinderung von Zusammenstößen im Luftraum, wie das Secant-System.

Mit dem Gegenstand der vorliegenden

Erfindung hängt der Gegenstand der GB-PS 1 278 451 sowie der Gegenstand der Anmeldungen entsprechend US-Ser.No. 27,4o3 vom 1o. April 197o sowie 269,536 und 269,538 vom 7. Juli 1972 zusammen. Ferner sei auf die Anmeldung "Correlator and control system for vehicular collision avoidance" von R.B. Goyer mit den Prioritätsdaten 27. Juni 1972 und 18. Januar 1973 verwiesen. Auch auf die DT-OS 2 322 677 wird Bezug genommen werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen und Weiterbildungen des Signalisierungssystems, wie es in der oben erwähnten Patentschrift beschrieben und in den erwähnten Patentanmeldungen vorgeschlagen ist, die sich auf die Grundprinzipien des Secant-Systems, also eines Systems zur Verhinderung von Zusammenstößen im Luftraum, beziehen. Systeme dieser Art enthalten, kurz gesagt, mehrere getrennte, im wesentlichen asynchron arbeitende Stationen,

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die zu einem Luftfahrt-Kollisionsverhütungssystem gehören können. Bei jeder Station wird ein pseudo-willkürlicher oder tatsächlich willkürlicher oder statistischer, binärer Code verwendet.

"Der binäre Code wird von einer großen Anzahl aufeinanderfolgender Bits gebildet, die einen sehr hohen Grad von Autocorrelation aufweisen, bezüglich anderer, nicht synchroner Quellen jedoch einen sehr geringen Grad von Kreuzcorrelation eregeben.

Bei dem vorgeschlagenen Signalisierungssystem, das Unterscheidungen zu treffen vermag, wird aus dieser Tatsache dadurch Nutzen gezogen, daß die Frequenz aufeinanderfolgender Abfrage- Abtastimpulse, die von einer Station des Systems ausgesendet werden, entsprechend dem jeweiligen Binärwert jedes der aufeinanderfolgenden Bits des in der Station erzeugten Codes verschoben oder gewechselt wird. Jede Bordstation enthält einen Transponder zur Aussendung "eines Antwort impuls es in Erwiderung jedes empfangenen Abtastimpulses. Außerdem wird die Frequenz jedes Antwortimpulses verschoben, um einen Binärwert darzustellen, der dem des empfangenen Abtastimpulses entspricht, der die Ausseiidung des Antwortimpulses ausgelöst hat. Die Abtastimpulse aussendenden Stationen enthalten außerdem eine Empfangseinrichtung für Antwortimpulse. Hur ein im folgenden als "Eigenabfrageantworten" (SAA) bezeichneter Teil der von einer vorgegebenen Station empfangenen Impulse stellt jedoch tatsächlich Antworten auf Abtastimpulse, die von der betreffenden Station selbst gesendet worden waren, dar. Der Rest der'Antwortimpulse, der im folgenden als "Störanworten" oder "Premdabfrageantworten" (FAA) bezeichnet werden soll, stellt dagegen die von anderen Transpondern gesendete Antwort auf Abtastsignale dar, welche von anderen als der betrachteten Station gesendet worden sind. Eine Station kann jedoch einen Correlations-Detektor zum Unterscheiden von Eigenabfrageant—

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Worten und Premdabfrageantworten enthalten. Eine solche Unterscheidung ist möglich, da die Eigenabfrageantworten, wie oben erwähnt, einen sehr hohen Grad von Auto-Gorrelation im Gegensatz zu dem sehr kleinen Kreuz-Correlationsgrad der 3?remdabfrageantworten aufweisen.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält eine digitale Einrichtung zum Errechnen der Änderung der Entfernung einer entfernten Station, die sich insbe- sondere für die "Verfolgung von Luftfahrzeugen im nahmen eines Luftfahrt-Kollisionsverhütungssystems, wie des Secant-Systems, eignet, eine Einrichtung zur Summierung und Speicherung von Zielentfernungsdaten, die einem ersten und einem dritten Teil einer Verfolgungsperiode entsprechen, wobei die Zielbereichsdaten, die einem zweiten Teil der Yerfolgungsperiode entsprechen, außer acht gelassen werden; zur Bestimmung der Differenz der gespeicherten Daten, und Division durch einen Koeffizienten proportional den akkumulierten Daten, um die Entfernungsänderung festzustellen. Es ist ferner eine Anordnung vorgesehen, um in Abhängigkeit vom Verhältnis des ersten und dritten Teiles der Verfolgungsperiode festzustellen, ob sich das Ziel nähert oder entfernt.

Ausführungsbeispiele, Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Beispieles einer digitalen SignalVerfolgungseinrichtung, die eine digitale Einrichtung zum Errechnen einer Entfernungsänderung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält;

2, die aus den Pig. 2a und 2b besteht, eine genauere Darstellung eines Teiles der Einrichtung gemäß Pig. 1, wobei insbesondere eine Programmsteuereinrichtung 1o4, ein Entfernungsakkumulator und Einrichtungen zur

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Extrapolation der Zeit- bis zu einem möglichen Zusammenstoß dargestellt sind;

Pig. 3 ein genaueres Schaltbild einer in Pig. 1 enthaltenen Einrichtung 38 zur Entfernungsfeinbestimmung;

. 3a eine grafische Darstellung zur Erläuterung des Prinzips der EntfernungsfeinbeStimmung;

Pig. 4 ein Schaltbild einer bevorzugten

Ausführungsform eines in Pig. 1 durch einen Block 2o dargestellten Zentroid-,Impulsschwerpunkt- oder Impulsmitten-Detektors und

Pig. 5 eine grafische Darstellung des

zeitlichen Verlaufes von Signalen, wie sie im Betrieb der Signalverfolgungseinrichtung gemäß Pig. 1 auftreten.

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Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles Einleitung:

Bei dem eingangs erwähnten SECANT-System (SECANT ist eine Abkürzung für Separation Control of Aircraft by Non-Synchronous Techniques = Abstandskontrolle für., Luftfahrzeuge durch asynchrone Verfahren) gibt es für die Bordgeräte drei verschiedene Stufen, nämlich die Nahwarnanzeige PWI (proximity warning indicator), das Kollisionsverhütungssystem CAS (collision avoidance system) und das Verkehrsüberwachungssystem TMS (traffic monitoring system). Diese drei Ränge oder Stufen von Bordgeräten haben, kurz gesagt, folgende Aufgabe und Eigenschaften:

Die Nahwarnanzeige PWI ist zur Verwendung in den meisten gewöhnlichen Luftfahrzeugen bestimmt und sieht als billigste Minimalausrüstung einen als Remitter (receiver-transmitter = Empfänger-Sender) bekannten Transponder vor. Ein Remitter sendet einen Antwortimpuls in Erwiderung auf den Empfang eines abfragenden Abtastimpulses von einem anderen Luftfahrzeug des Systems aus.

Der Abtastimpuls und der Antwortimpuls enthalten hochfrequente Schwingungszüge verschiedener ausgewählter Frequenzen. Die Frequenz eines Antwortimpulses wird durch die Frequenz des auslösenden Äbtastimpulses und einschlägige Daten betreffend das mit der PWI-Remitter-Anlage ausgerüsteten Luftfahrzeugs bestimmt. Die Daten werden durch die jeweiligen Binärwerte der Folge von Antwortimpulsen dargestellt, die vom Remitter der jeweiligen PWI-Änlage gesendet werden. Dies ermöglicht, daß alle PWI-Stationen auf einem Gemeinschaftskanal zusammen mit allen anderen Teilnehmer-Luftfahrzeugen des SECANT-Systems senden. Es sind jedoch nur bei den CAS-und TMS-Bordstationen Vorkehrungen zum Empfang der Daten vorgesehen, welche von den Remittern aller zu dem betreffenden Gemeinschaftskanal.gehörenden Luftfahrzeuge gesendet werden.

Die Nahwarnanzeige PWI ermöglicht ein abgeschirmtes Fliegen, in-

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dem sie den Piloten immer dann aufmerksam macht, wenn ein anderes mit SECANT ausgerüstetes Luftfahrzeug innerhalb einer vorgegebenen Entfernung von seinem eigenen Luftfahrzeug fliegt. Nachdem ein Pilot eines durch PWI geschützten Luftfahrzeugs darauf aufmerksam gemacht worden ist, daß ein anderes Luftfahrzeug in den ihn um- ' gebenden geschützten Luftraum eingedrungen ist, bleiben die weiteren Maßnahmen, wie visuelle Erkundung, Beurteilung der Gefahrenlage und Ausweichmanöver dem Piloten des geschützten Luftfahrzeugs überlassen.

Die CAS-Stufe des SECANT-Systems ist für die Verwendung in ge- · wissen Militärflugzeugen, Firmenmaschinen und anspruchslosere Luftträger ausgelegt. Beim CAS werden alle anscheinend bedrohlichen Luftfahrzeuge automatisch und kontinuierlich überwacht und es wird dann zwischen nur scheinbar bedrohlichen Luftfahrzeugen und tatsächlich bedrohlichen Luftfahrzeugen unterschieden. Hierdurch ist es möglich, die Gefahr eines falschen Alarms infolge von nur scheinbar bedrohlichen Luftfahrzeugen minimal zu halten, so daß unnötige Ausweichmanöver durch den Piloten des CAS-geschützten Luftfahrzeugs vermieden werden.

Die TMS-Stufe des SECANT-Systems ist für größere Luftträger und Militärflugzeuge bestimmt, sie gewährleistet alle Möglichkeiten des CAS-Systems und zusätzliche weitere Funktionen. Für eine solche zusätzliche Funktion ist z.B. eine Abtastungs- und ZielverfOlgungsanordnung vorgesehen, die es dem Piloten jederzeit gestattet, den möglicherweise gefährlichen Verkehr auf einem Kathodenstrahlröhren-Sichtgerät zu überwachen. In das SECANT-^stem können außerdem Boden-Luftverkehrsleitstelen mittels einer geeigneten Übertragungsstrecke ("heißer Draht") integriert werden, durch die eine Datenverbindung im Gegensatz zu einer Sprechfunkverbindung zwischen allen Luftfahrzeugen des SECANT-Systems und der Bodenstation geschaffen wird.

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Allgemeine Überlegungen bezüglich des Systems

Der Hauptzweck des SECANT-Systems besteht darin, für jedes geschützte Luftfahrzeug, das im folgenden als "Maschine" ("ship") bezeichnet werden soll, den größtmöglichen Schutz gegen Zusammenstöße im Luftraum mit anderen Luftfahrzeugen, die im folgenden als "Verkehrsteilnehmer" ("bird") bezeichnet werden sollen, zu gewährleisten und gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit eines falschen Alarms so klein wie möglich zu halten. Unter einem falschen Alarm ist eine Anzeige für den Piloten einer Maschine zu verstehen, daß die Gefahr eines Zusammenstoßes im Luftraum mit einem anderen Verkehrsteilnehmer besteht, wenn tatsächlich eine solche Gefahr in Wirklichkeit nicht existiert.

Um dies zu erreichen, muß jede Maschine in der Lage sein, mit einem hohen Grad an Auflösungsvermögen zwischen denjenigen Verkehrsteilnehmern in seiner allgemeinen Nachbarschaft zu unterscheiden, die tatsächlich echte Kandidaten für einen Zusammenstoß mit einer Maschine sind und denjenigen, die dies nicht sind. Das System muß dann außerdem alle Verkehrsteilnehmer des letzterwähnten Typs, also alle ungefährlichen Verkehrsteilnehmer in der Umgebung, bei denen keine Gefahr eines Zusammenstoßes mit der Maschine besteht, außer Acht lassen. Für diese nicht gefährlichen Verkehrsteilnehmer soll im folgenden die Abkürzung "NV" ("flak") verwendet werden. Es ist außerdem wichtig, daß die an Bord einer Maschine befindlichen Komponenten des Systems immun gegen Fremdabfrageantwortsignale und NV-Luftfahrzeuge sind, um die Signale einer Erschöpfung der Signalverarbeitungsfähigkeit der SECANT-Bordgeräte auszuschalten, die bei einem Versuch einer Verarbeitung der Signale von einer übermäßigen Anzahl von Verkehrsteilnehmern, z.B. bei sehr dichtem Verkehr, eintreten könnte.

Alle Merkmale des SECANT-Systems als Ganzes, die dazu beitragen, das oben erwähnte, erforderliche genaue Unterscheidungsvermögen zwischen tatsächlich gefährlichen Verkehrsteilnehmern einerseits und nicht gefährlichen Verkehrsteilnehmern andererseits zu unterscheiden und eine Sicherheit gegen Sättigung bei dichtem Verkehr

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zu gewährleisten, sind an anderer Stelle näher erläutert (Anmeldung entsprechend U.S. Ser.'No. 27/403).

Lu ftraumaufteilung

Ein Merkmal, das als "Bandverschiebung" bezeichnet werden soll, ermöglicht es, auf Geräte- und Systembasis Flugzeuge zu unterscheiden, die in einer Höhe unter 10 000 Fuß fliegen, die in einer Rohe zwischen 10 000 Fuß und einer größeren Höhe, wie 45 000 Fuß fliegen und die über 45 000 Fuß hoch fliegen. Beim SECANT-System sind also Maßnahmen zur Änderung der Hochfrequen- . zen vorgesehen, so daß die Luftfahrzeuge zwischen den verschiedenen Höhenbändern oder -zonen unterscheiden können. Um alle Luftfahrzeuge, also sowohl diejenigen die sich oberhalb der Maschine als auch diejenigen, die sich unterhalb der. Maschine befinden, erfassen zu können, sind die mit einer SECANT-Anlage ausgerüsteten Luftfahrzeuge sowohl oben mit einer Antenne für die obere Hemisphäre oder den oberen Luftraum als auch unten mit einer Antenne für die untere Hemisphäre oder den unteren Luftraum versehen. Das von der oberen Antenne einer Maschine abgestrahlte Abtastsignal wird nur von den unteren Antennen von über der Maschine befindlichen Verkehrsteilnehmern empfangen, während das von der unteren Antenne einer Maschine abgestrahlte Abtastsignal nur von der oberen Antenne von Verkehrsteilnehmern empfangen werden kann, die sich unterhalb der Maschine befinden. Bei Verkehrsteilnehmern, die sich ungefähr auf der gleichen Höhe wie die betrachtete Maschine befinden, ist ein Verkehr sowohl der oberen als auch der unteren Antenne der Maschine mit sowohl der oberen als auch der unteren Antenne des anderen Verkehrsteilnehmers möglich. Durch Umschalten der Antennen können von einer Maschine aus zuerst die Verkehrsteilnehmer in der einen Hemisphäre und dann die in der anderen Hemisphäre erfaßt werden» Wenn beide Hemisphären abgesucht worden sind, ist eine "Runde" beendet. Die Aufteilung des Suchraumes in Hemisphären verringert die im Verkehr erzeugten Fremdabfrageantworten.

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Entfernungsbegrenzung

Jedes Luftfahrzeug hat einen charakteristischen Gefahrengeschwindigkeitsradius, der von der erreichbaren Geschwindigkeit und der Maximalgeschwindigkeit des Verkehrs, über welcher ankommende Luftfahrzeuge nicht unmittelbar von Interesse sind, abhängt. Bei der CAS- und TMS-Stufe des SECANT—Systems ist der Raum um eine Maschine in Entfernungszellen oder Entfernungsbereiche von 500 Fuß unterteilt und für jeden dieser Entfernungsbereiche sind Akkumulatoren vorgesehen. Alle Entfernungsbereiche zusammen werden als Suchkartei oder Suchraum bezeichnet. Der Suchraum ist entsprechend der maximal interessierenden Entfernung begrenzt.

Abtast- und Antwortsignal-Schwellwerte

Eigenabfrageantworten (EAA) entsprechen gesendeten Abtastsignalen. Durch die oben erwähnte Entfernungsbegrenzung ist also eine Abgrenzung gegen Eigenabfrageantworten von dem Bereich außerhalb des Gefahrenradius der Maschine gewährleistet. Die empfangenen Fremdabfrageantworten (FAiA) entsprechen jedoch nicht Abtastsignalen der Maschine. Die bei der Maschine eintreffenden FAA, die zeitmäßig in Entfernungsbereiche des Suchraumes einer CAS- oder TMS-Anlage oder in den einzigen Entfernungsbereich einer PWI-Anlage fallen, können daher von Verkehrsteilnehmern sowohl innerhalb als auch außerhalb des Gefahrenradius der betrachteten Maschine erzeugt worden sein. Die oben erwähnte Begrenzung der Entfernung ermöglicht daher keine"Erkennung der FAA, welche in denjenigen Zeitspannen empfangen werden, in denen die SECANT-Anlage der Maschine nach Verkehrsteilnehmern innerhalb ihres Gefahrenradius sucht.

Gemäß den Prinzipien des SECANT-Systems stellt der Abstand den größten Feind für die FAA dar und es sind Vorkehrungen für die Verwendung eines gleichmäßigen Leistungspegels für die Abtastsignalaussendung getroffen, indem in jedem Remitter ein Schwellwertbegrenzer vorgesehen ist, so daß der Remitter nur dann einen

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Antwortimpuls aussendet, wenn das von ihm empfangene Abtastsignal eine vorgegebene Stärke überschreitet; die Anzahl der im SECANT-System insgesamt erzeugten FAA kann dadurch"erheblich verringert werden. Beim CAS- und TMS-System wird im speziellen das Ausgangssignal des Antwortsignaldetektors einem Schwellwertglied zugeführt, dessen Schwellwert sich in Abhängigkeit von der Zeit und damit der. Entfernung von einem verhältnismäßig hohen Wert auf einen verhältnismäßig niedrigen Wert ändert, ähnlich wie bei dar in Radar-Geräten bekannten laufzeitabhängigen Empfindlichkeitsregelung (STC).

Zuordnung der im SECANT-System verwendeten Nachrichtensignale·

Bei der vorangegangenen Diskussion war bereits auf gewisse Aspekte der im SECANT-System verwendeten Nachrichtensignale angespielt worden. Es war z.B. erwähnt worden, daß beim SECANT-System sowohl mit einem unteren als auch mit einem oberen Signalband gearbeitet wird, entsprechend Flughöhen des Luftfahrzeuges unter bzw. über 10 000 Fuß. Zur Sendung von Abtastsignalen von einer Maschine zu den Verkehrsteilnehmern in ihrer Nachbarschaft und zum Senden der Antwortsignale von den Verkehrsteilnehmern zurück zur Maschine als Antwort auf empfangene Abtastsignale wird entweder das obere oder das untere Band verwendet. Es war ferner erwähnt worden, daß diese Antwortsignale einen Teilnehmerkanal (party line) zur übertragung von Daten zwischen den teilnehmenden Luftfahrzeugen bilden. Die Nachrichtensignale umfassen außer denen die als Abtast- oder Antwortsignale zwischen den am Verkehr teilnehmenden Luftfahrzeugen übertragen werden, außerdem Signale, die für die vorzugsweise ständige Datenverbindung zwischen dort und Boden verwendet werden.

Für die vorliegende Erfindung sind im wesentlichen die folgenden Signale von Interesse:

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T_Q ist ein digitales Impulssignal, das die Sendung der hochfrequenten SECANT-Abtastsignale, die mit P und ¹Q bezeichnet werden,

tastet. Die Antworten vom Empfänger, der einer Signalverfolgungs-

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einrichtung zugeordnet ist, werden mit P und Q bezeichnet. Diese Antworten werden in der Signalverfolgungseinrichtung und jLm Korrelator verwendet. Im Korrelator dienen die Antwortsignale P und Q~ zur Feststellung des Vorhandenseins eines Zieles aufgrund von Autokorrelationsverfahren. Nachdem ein Ziel einmal festgestellt worden ist, überträgt er den Zielort unter Verwendung eines Signals (T_R, Fig. 1) aufgrund dessen die Signalverfolgungseinrichtung feststellen kann, wo die Antworten P~ und Q vom Empfänger zu finden sind. Der Impuls T_n ist also ein digitaler Impuls entsprechend dem Haupttastimpuls beim Radar und ermöglicht beim SECANT-System die Sendung der Abtastimpulse P oder Q. Dieser Impuls bestimmt auch den Anfang der Zeitnahme für das Entfernungsintervall, das endet, wenn die mit einer Signalverfolgungseinrichtung ausgerüstete Maschine einen Antwortimpuls empfängt, der eine Eigenabfrageantwort von einem verfolgten Verkehrsteilnehmer darstellt. Er ist ungefähr 1,2 ,us breit und tritt ungefähr jede Millisekunde einmal auf.

Das mit T_ bezeichnete Signal dient für die Steuerung der Zielakquisition durch die Signalverfolgungseinrichtung. Dieses Signal wird von den Entfernungsbereichschaltungen des SECANT-Korrelators erzeugt um die betrachtete Entfernung zu bezeichnen. Der Korrelator wird zur Untersuchung der Autokorrelation der Abtastsignale P oder Q und der Antwortsignale P~ und Q~ verwendet, wie es an anderer Stelle beschrieben ist, um das Vorhandensein eines von der Signalverfolgungseinrichtung zu verfolgenden Zieles festzustellen. Das Signal T_R kann auch durch Digitalisierung des Videoantwortsignals vom Empfänger 12 gewonnen werden.

Die Entfernungsbereichschaltungen des Korrelators dienen zur Feststellung der Entfernung eines potentiellen Zieles. Jede Entfernungsbereichschaltung enthält einen Integrierkondensator der dadurch, daß eine Spannung einen vorgegebenen Mindestwert überschreitet, das Vorhandensein eines ermittelten Verkehrsteilnehmers in dem betreffenden Entfernungsbereich anzeigt. Eine entsprechende Entfernungsbereichschaltung kann auch aus Aufwärts-Abwärts-Zählern gebildet werden. Bei einer Ausführungsform des SECANT-

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Systems werden die Ausgangssignale dieser Aufwärts-Abwärts-Zähler in Entfernungsbereichstufen entsprechend 500-Fuß-Intervallen aufgeteilt. Das Ausgangssignal einer solchen Stufe stellt ein Eingangssignal T_R für die digitale Signalverfolgungseinrichtung dar.

Das Vorhandensein eines Zieles wird durch ein Signal bestätigt, das als Korrelatortastimpuls (von der Leitung 250, Fig. 1) bezeichnet wird. Beim SECANT-System wird der Tastimpuls im Korrelator als Antwort auf den Impuls T_n erzeugt. Er kann durch eine veränderbare digitale Verzögerungsschaltung erzeugt werden, die eine solche Verzögerung einführt, daß störende Wechselwirkungen mit dem Signal T-. und dem nächsten Impuls Τ_Λ vermieden werden«

Wenn die digitale Signalverfolgungseinrichtung kein Ziel verfolgt, liefert ihre Zielschaltung ein VerfolgerZustandsignal, das dem Korrelator anzeigt, daß ein neues Ziel für die Verfolgung übernommen werden kann.

Genauere Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der digitalen Signalverfolgungseinrichtung

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild das zum Teil ein digitales Logikschaltwerk einer bevorzugten Ausführungsform einer digitalen Signalverfolgungseinrichtung enthält, die im SECANT-Kollisionsverhütungssystem verwendet werden kann. Es sei jedoch ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die Verwendbarkeit der digitalen Signalverfolgungseinrichtung nicht auf das SECANT-System beschränkt ist, sondern daß die Signalverfolgungseinrichtung z.B. auch bei RADAR-An1agen, die mit Verfolgung arbeiten, verwendet werden kann.

Die Funktion der digitalen Signalverfolgungseinrichtung besteht, kurz gesagt, darin,, ein Ziel zu verfolgen, das durch den Korrelator 10 einer SECANT-Anlage geortet worden ist. Der Korrelator liefert an die Signalverfolgungseinrichtung ein Signal T-, nachdem letztere an den Korrelator ein Verfolgerzustandesignal (Lei-

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tung 68) übermittelt hat, das die Bereitschaft zur Übernahme eines zu verfolgenden Zieles anzeigt.

Der Signalverfolgungseinrichtung wird über eine Leitung 40 ein Haupttastimpuls T- zugeführt, der der Sendung eines hochfrequenten Abfragesignales P oder Q durch die betreffende Bordstation entspricht. Die Signalverfolgungseinrichtung enthält einen Entfernungszähler 52, der der Entfernung proportionale Taktimpulse entweder bis zu einem oberen Grenzwert (1200 Zählschritte für 10 Meilen) zählt oder bis ein Signal T-, vom Korrelator einen

Zielort entsprechend einem Signal P~ oder Q anzeigt oder bis eine Antwort von einem Ziel empfangen wird. Diese drei Alternativen entsprechen den drei Eingängen eines ODER-Gliedes, wie noch erläutert werden wird. Nachdem durch den.Korrelator ein Ziel festgestellt worden ist, wird einem Entfernungsregister 56 ein Tastsignal über eine Leitung 250 zugeführt, um die vom Entfernungszähler 52 während der vorangegangenen Periode ermittelte Entfernung zu speichern, wenn ein neues Zielentfernungssignal T_R auftritt.

Die Entfernung wird sowohl in einen Entfernungsänderungszähler 100 als auch in einen Entfernungsakkumulator eingegeben, um die Entfernung und die Entfernungsänderung während der Verfolgung des Zieles ununterbrochen zu berechnen. Diese Verfolgung dauert 678 T_Q-Impulse beim Langzeitverfolgungsbetrieb oder 90 T₀-Impulse beim Kurzzeitverfolgungsbetrieb.

Bezüglich des Antwortsignals 26 wird ein Verfolgungstorimpuls zentriert, um die Entfernungsänderung zu begrenzen und Entfernungsfehler infolge von Störungen und unerwünschten Zielsignalen zu verhindern, indem die Ausgangssignale von einem Detektor 20 mit Ausnahme einer sehr engen Entfernungstorperiode gesperrt werden. Dies erfolgt in einer digitalen Rückkopplungsschleife, die im wesentlichen aus dem Detektor 20, einem Begrenzer 54 und einem Torimpulsgenerator 76 besteht.

Die errechnete Entfernung und Entfernungsänderung wird ferner zur

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Bestimmung der Zeit τ verwendet, also der Zeit bis zu einem möglichen Zusammenstoß mit einem sich nähernden Ziel,

Die insbesondere in Fig. 1 dargestellte digitale Signalverfolgungs* einrichtung spricht auf Signale an, die durch einen geeigneten Zieldetektor geliefert werden, der aus dem Korrelator 10 und einem Empfänger 12 mit z.B. einem Hochfrequenzverstärker, einer Mischstufe, einem überlagerungsoszillator und einem Zwischenfrequenzverstärker bestehen kann. Der Ausgang der digitalen Signalverfolgungseinrichtung liefert Anzeige- und andere Signale für ein Anzeigepaneel 14, das die mittlere Zielentfernung, die Entfernungsänderung und die Kollisionszeit τ anzeigt« Ein geeigneter Empfänger ist in der DT-OS 2 322 677 beschrieben.

Ein geeigneter Korrelator, ist in der Anmeldung entsprechend U.S. Ser. No. 27,403 vom 10. April 1970 beschrieben, wobei insbesonde-. re auf das Blockschaltbild in Fig. 9B Bezug genommen wird, das einen Korrelationsdetektor 945 zur Ausschaltung von Fremdabfrage-

antworten enthält. Es sei ferner auf den Entfernungs- (R-), Entfernungsänderungs-(R-) und τ-Verfolger und -Computer 955 in Fig. 9B verwiesen, sowie deren genauere Darstellung in Fig* 18. Die vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung dieses vorgeschlagenen Verfolgers und Computers dar.

Fig. 1 enthält als typisches Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Korrelator, der sich für die Verarbeitung von SECANT-Signalen eignet.

Die Korrelator-Suchkartei und -Steuerung sowie andere zugeordnete Steuerschaltungen der vorgeschlagenen Einrichtung sind zwar analoge Schaltungen, die digitalen Schaltungen des vorliegenden Ausführungsbeispieles können mit diesen analogen Schaltungen jedoch in bekannter Weise gekoppelt werden. Die in Fig. 9B dargestellten Leitungen können also mit bestimmten Leitungen der vorliegenden Einrichtung durch geeignete Analog/Digital-Umsetzer wie folgt gekoppelt werden: Die Leitung 956 entspricht der Leitung 62 der vorliegenden Fig. 1; die Leitung 957 der Leitung 13; die Leitung

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958 entspricht der Verfolgerzustandsleitung auf dem Leitungsweg 318 der vorliegenden Fig. 1 und die Leitung 963 in Fig. 9B entspricht der Leitung 184 der vorliegenden Fig. 1. Wie erwähnt, kann die Erfindung jedoch auch mit gleichem Vorteil auch bei anderen Systemen verwendet werden, z.B.. konventionellen Impulsradaranlagen, wie Typen mit elektrisch schwenkbarer Antennencharakteri· stik, schielender oder in seitlicher Richtung blickender Keule usw., wo eine Entfernungsverfolgung stattfinden soll.

Bei Verwendung in einer Radaranlage brauchte diese nur die üblichen Bezugssignale entsprechend dem Haupttastimpuls oder dem gesendeten Signal, die demodulierte Video- oder Zwischenfrequenz- . hüllkurve des Antwortsignals und ein voreingestelltes Signal, das nach dem ersten Videoantwortimpuls der Verfolgungsperiode jedoch vor dem zweiten Haupttastimpuls der Verfolgungsperiode auftritt, zu liefern. Eine solche Anordnung ist nach der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung ohne weiteres verständlich.

Die in Fig. 1 dargestellte digitale Signalverfolgungseinrichtung enthält eine normalerweise gesperrte analoge Entfernungstorschaltung 16, die durch das Ausgangssignal eines UND-Gliedes 18 auftastbar ist und dann die empfangenen Signale, die ihr vom Empfänger 12 über eine Leitung 13 zugeführt werden, durchläßt. Das Ausgangssignal der Entfernungstorschaltung wird über eine Leitung dem Detektor 20 zugeführt, bei dem es sich vorzugsweise um einen Zentroid- oder Impulsflächenschwerpunkt-Detektor handelt. Eine bevorzugte Ausführungsform eines solchen Impülsflächenschwerpunkt-Detektörs wird in Verbindung mit dem Schaltbild der Fig. 4 noch genauer erläutert werden.

Das aus einem noch unverarbeiteten Video- oder Zwischenfrequenzsignal bestehende Antwortsignal 26, dessen Kurvenform in Fig. 1 dargestellt ist, wird durch den Detektor 20 verarbeitet, der den Flächenschwerpunkt des Antwortsignals vom Ziel bestimmt und nicht die Vorderflanke, wie es z.B. bei den konventionelleren Systemen der Radar-Technik' geschieht. Das Ausgangssignal des Detektors 20

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ist ein Impuls 28, dessen Vorderflanke dem Flächenschwerpunkt oder der Mitte des das Antwortsignal 26 darstellenden Videoimpulses entspricht, wie in Verbindung mit Fig. 4 noch näher erläutert wird. Die Phasenbeziehung des Impulses 28 in Bezug auf den Impuls 26 ist nicht wesentlich, vorausgesetzt, daß die Differenz bekannt ist und ihr bei der Konstruktion der Signalverfolgungseinrichtung Rechnung getragen wird« Der ein Zielsignal darstellende Impuls 28, welcher nun digitale Form hat, wird über verschiedene Wege als erstes über eine Leitung 32 dem drei Eingänge aufweisenden ODER-Glied 37, zweitens über eine Leitung 30 einer Zielabschätzschaltung 24 und drittens über eine Leitung 36 einer Feinentfernungsschaltung .38 zugeführt. Der Haupttastimpuls T~ wird der Signalverfolgungseinrichtung über eine Leitung 40 zugeführt und in verschiedenen Schaltwerken verwendet. So wird der Haupttastimpuls T_Q nach einer Verzögerung von 2,4.us in einer digitalen Verzögerungseinrichtung 44, die zweckmäßigerweise aus einem Binärzähler oder Schieberegister in Form einer integrierten Schaltung besteht, einer setzbaren Torschaltung zugeführt. Ferner wird der Haupttastimpuls T_Q über eine Leitung 46 einem voreinstellbaren Abwärtszähler 58 zugeführt, nachdem er durch ein Verzögerungsglied 50 um 150/Us verzögert worden ist. Außerdem wird der Haupttastimpuls T₀ nach einer Verzögerung von 1 _#3,us in einem Verzögerungsglied 80 einer Torschaltung 78 zugeführt*

Wenn die Torschaltung 42 durch einen Haüpttastimpuls T₀ aufgetastet worden ist, werden dem Entfernungszähler Über eine Leitung 55 Taktimpulse von einem Taktgeber 59 zugeführt. Der Taktgeber 50 hat die Nennfrequenz 10 MHz, für die Zwecke einer digitalen Signalverfölgungseinrichtung in einer SECANT-Anlage beträgt die Taktfrequenz jedoch vorzugsweise 9,.7125 MHz. Der Taktgeber 59 liefert also während jeder eine Millisekunde dauernden Abtastperiode etwa 10 000 Taktimpulse oder Zählwerte» Man beachte, daß 1200 Taktimpülse einer Entfernung von etwa 10 nautischen Meilen entspricht. 10 000 Taktimpulse vom Taktgeber 50 entsprechen also größenordnungsmäßig einer Entfernung von 100 nautischen Meilen für jeden det aufeinanderfolgenden Abtastimpulse* Der Entfernungszähler ist eine der Komponenten einer Anordnung» die als

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"Begrenzer für die Bewegung der Verfolgungsspanne" bezeichnet werden kann und den bereits erwähnten Begrenzer 54, welcher einen Entfernungsänderungs-, d.h. Δ-Entfernungs-Begrenzer und Richtungssensor enthält, das Entfernungsregister 56, den voreinstellbaren Äbwärtszähler 58 und einen Null-Detektor 60 umfaßt.

Begrenzer für die Bewegung der Verfolgungsspanne

Die hier vorgesehene Begrenzung der Bewegung.der Verfolgungsspanne setzt die Wahrscheinlichkeit stark herab, daß der Verfolgung st or impuls durch falsche Ziele oder Störungen von einem echten Ziel weggezogen wird. Der Begrenzer ist so ausgebildet, daß er d.ie Bewegung des die Zielhereinnahme bewirkenden und die Entfernung bestimmenden Verfolgungstorimpulses zwischen aufeinanderfolgenden Abtastimpulsen auf + 1/120 nautische Meilen begrenzt. Außerdem ist der Begrenzer so ausgebildet, daß eine Antwort von einem Ziel empfangen werden muß, um eine Bewegung des Verfolgungstorimpulses zu bewirken. Die Geschwindigkeit der Bewegung reicht aus um auch der schnellstmöglichen Annäherung an oder Entfernung von einem echten Ziel Rechnung tragen zu können," während gleichzeitig falsche Ziele oder Störungen, die irgendwo in der Verfolgungsspanne auftreten, daran gehindert werden, den Verfolgungstorimpuls vom richtigen Ziel wegzuziehen. Der aus dem Entfernurigszähler 52 bestehende Teil der Begrenzungseinrichtung wird durch eine Gruppe von digitalen Zählern gebildet, die die Taktimpulse vom Taktgeber 59 während des durch den Haupttastimpuls T_Q eingeleiteten Zeitintervalles zu akkumulieren. Das Zeitintervall vom Haupttastimpuls bis zum Zeitpunkt, in dem das Zielentfernungssignal T_n (Korrelatorzielantwort) eintrifft, stellt das Zeitintervall dar, währenddessen der Zähler die Taktimpulse zählt. Das Zielentfernungssignal T₀ wird über eine Leitung 62 zugeführt, es besteht aus einem Impuls 64 der dargestellten Form und wird nach Durchlaufen eines zwei Eingänge aufweisenden UND-Gliedes über eine Leitung 67 dem ODER-Glied 37 zugeführt. Das UND-Glied 66 wird durch ein über eine Leitung 68 zugeführtes Steuersignal von der Zielschaltung 24 aufgetastet, das anzeigt, daß ein Ziel gewünscht wird.

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Das kurz nach dem Zielentfernungssignal T_R auftretende Korrelatortastsignal schaltet das Verfolgerzustahdssignal· von der Leitung 68 ab und verhindert dadurch, daß weitere Zielentfernungssignale T_n das UND-Glied 66 zur Leitung 67 durchlaufen und aktiviert da-

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für eine für die Aufnahme und Verfolgung vorgesehene Leitung 69, so daß das UND-Glied 18 aufgetastet wird und der Verfolgungstorimpuls 79 die analoge Entfernungstorschaltung 16 auftasten kann und die Antwortsignale vom Empfänger 12 dadurch zum Detektor 20 und ODER-Glied 37 gelangen können.

Die Torschaltung 42 wird gesetzt und läßt dann die Taktimpulse zum Entfernungszähler 52 durch, wenn der· Haupttastimpuls T_Q das 2,4 .us-Verzögerungsglied 44 durchlaufen hat. Der Entfernungszähler 52 wird wieder abgeschaltet, wenn einer der drei Eingänge des ODER-Gliedes 36 erregt wird, was anzeigt, daß ein eine Antwort von einem Ziel darstellender Impuls 28 empfangen wurde oder ein Zielentfernungssignal T von der Leitung 62 eingetroffen ist oder der Entfernungszähler bis 1200 gezählt hat. Der Entfernungszähler 52 kann bis zu 1200 Taktimpulse zählen, was',' wie erwähnt, einer Entfernung von etwa 10 Meilen entspricht. Bei der bevorzugten Ausführungsform des Systems wird ein Bereich von 10 Meilen als ausreichend für die Verhütung von Zusammenstößen angesehen. Der Entfernungszähler 52 kann also bis 1200 zählen, wenn kein Impuls 28 vom Detektor 20 eintrifft. Wenn jedoch ein Impuls 28. eintrifft, sperrt dieser die Torschaltung 52 über das ODER-Glied 37 und hält den Zähler dann bei einem Zählwert unter 1200 an.

Das Entfernungsregister 56 liefert die vor der betrachteten Verfolgungs- oder Zählperiode ermittelte Entfernung. Es ist so eingerichtet, daß es anfänglich den im Entfernungszähler 52 registrierten Zählwert durch einen voreingestellten Impuls über eine Leitung 249 vom Tastsignal des Korrelators nach Durchlaufen eines UND-Gliedes 252 enthält. Der Begrenzer für die Entfernungsänderung AR und Richtungssensor, zweckmäßigerweise eine Vergleichseinrichtung, die das Verhältnis des Wertes im Entfernungszähler 52 zu dem im Entfernungsregister 56 anzuzeigen vermag, dient dazu, die Zählwerte im Entfernungsregister 56 allmählich entsprechend

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den Änderungen im Entfernungszähler 52 zu ändern. Dies wird dadurch bewirkt, daß nach jedem der über die Leitung 40 zugeführten Haupttastimpulse T_Q durch die Torschaltung 42 ein neuer Zielzählwert im Entfernungszähler registriert wird. Der Zählwert im Entfernungszähler 52 wird mit dem im Entfernungsregister 56 bei der vorangegangenen Registrierung gespeicherten Zählwert nur dann verglichen, wenn eine Zielantwort empfangen wird, die sich in einem Impuls 28 manifestiert, der über die Leitung 32 und einen Monovibrator 256 als gedehnter Zielimpuls dem Begrenzer 54 zugeführt wird. Die Rückflanke des gedehnten Zielimpulses auf der Leitung 258 wird für diesen Zweck verwendet, da die Rückflanke wegen der Verzögerung durch den Monovibrator 256 nach dem Impuls 28 auftritt und der Begrenzer erst dann aktiviert wird, wenn der Entfernungszähler 52 fertiggezählt hat. Der Vergleich erfolgt dadurch, daß der die Zielantwort darstellende Impuls 28 zur Erzeugung des gedehnten Zielimpulses dient, der als Aktivierungs- oder Tastimpuls über eine Leitung 258 dem Begrenzer 54 zugeführt wird, in dem a&r Vergleich erfolgt. Der Tastimpuls löst an einem von drei möglichen Ausgängen der Vergleichseinrichtung einen einzigen Impuls aus, je nachdem, ob der Zählwert im Entfernungszähler 52 kleiner, größer oder gleich dem im Entfernungsregister 56 gespeicherten Zählwert ist. Dieser Einzelimpuls wird von einem der drei möglichen Ausgänge, die durch "0", "+1" bzw. "-1" bezeichnet sind, über eine Leitung 260 dem Entfernungsregister 56 zugeführt. Wenn der Zählwert im Entfernungszähler 52 mit dem im Entfernungsregister übereinstimmt, wird der Zählwert nicht geändert, was durch die Bezeichnung "0" angedeutet ist. Ist der Zählwert im Entfernungszähler 52 größer als der im Entfernungsregister 56, so liefert die Vergleichseinrichtung im Begrenzer 54 unabhängig von der Größe des Unterschiedes einen Impuls "+1" an das Entfernungsregister 56, der den dort gespeicherten Zählwert um 1 erhöht. Wenn andererseits der Zählwert im Entfernungszähler 52 kleiner ist als der im Entfernungsregister 56, liefert die Vergleichseinrichtung unabhängig von der Größe des Unterschiedes ein Signal "-T" an das Entfernungsregister 56, welches den dort gespeicherten Entfernungszählwert um 1 verringert.

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Das Ausgangssignal des Entfernungsregisters 56 wird als erstes durch den Haupttastimpuls T_Q, der die Aussendung eines Abtastimpulses anzeigt, nachdem er im Verzögerungsglied 50 um 150yUS verzögert worden ist, in den Abwärtszähler 58 übertragen. Der im Entfernungsregister 56 gespeicherte Wert wird dadurch also im Abwärtszähler 58 gespeichert und dann wird von diesem Wert abwärts gezählt, was mit Hilfe der Torschaltung 78 bewirkt wird, ' die durch einen Impuls -T. aufgetastet wird, der das 1 ,3 ,us -Verzögerungsglied 80 durchlaufen hat. Man beachte, daß dieser Impuls dem Impuls T₁ um 11 Taktimpulse voreilt. Von diesen 11 Impulsen wird einer fiir digitale Ausbreitungsverzögerungen benötigt. Die restlichen 10 Impulse werden benötigt, um den Verfolgungstorimpuls 79 auf das Antwortsignal 26"einzustellen. Der Impuls 28 vom Detektor 20 tritt wegen einer in diesem enthaltenen Verzögerungsleitung 0,5,us nach der Mitte des das Antwortsignal 26 darstellenden Videosignals auf. Um die Vorderflanke des Impulses 28 im Verfolgungstorimpuls 79 zu zentrieren, muß dessen Vorderflanke also eine Mikrosekunde vor dem Impuls 28 liegen. Die · Torschaltung läßt im aufgetasteten Zustand die Taktimpulse über eine Leitung 82 zum Abwärtszähler 58 durch. Der'Abwärtszähler zählt nun im Rhythmus der Taktimpulse abwärts bis der Null-Detektor 60 feststellt, daß der Zählwert 0 erreicht ist. Das Null-Register oder der Null-Detektor 60 ist für die Betätigung eines Monovibrators und eines Verknüpfungsgliedes ausgebildett wobei das Verknüpfungsglied durch das Ausgangssignäl des AbwärtsZählers 58 gesteuert wird. Das Verknüpfungsglied ist insbesondere vorzugsweise so geschaltet,- daß es durch den Borg-Ausgang des Abwärtszählers 58 getastet wird. Wenn der Abwärtszähler nach Null zählt, erzeugt er einen Borg-Impuls, der zur Tastung anderer Zähler verwendet wird, wie es in der einschlägigen Technik bekannt ist. Der bei der Registrierung von Null auftretende Ausgangsimpuls des Abwährtszählers 58 wird dann zur Auslösung eines Monovibrators 70 verwendet, der bei seiner Auslösung ein Signal an den einen von zwei Eingängen eines UND-Gliedes 72 liefert, an dessen anderem Eingang ein Taktimpuls liegt. Das UND-Glied 72 liefert Beim Annprechen ein Signal an den Torimpulsgenerator, der den 1 ,us dauern· den Verfolgungstorimpuls 79 erzeugt,, und an den Sperreingang der Torschaltung 78 , wodurch die Taktimpulse vom Abwärtezähler 58

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sowie von einem (-5)-Zähler 96 und einem (-10)-Zähler 98 abgeschaltet werden. Man beachte, daß die Vorderflanke des Ausgangsimpulses 77 vom UND-Glied 72 das Eingangssignal für den Torimpulsgenerator 76 darstellt, das den 1 .us dauernden Entfernungs- oder Verfolgungstorimpuls 79 für das UND-Glied 18 liefert. Auf den Verfolgungstorimpuls 79 wird später noch genauer eingegangen.

Der Torimpulsgenerator 76 liefert ferner einen 1 ,us dauernden Impuls 92, dessen Vorderflanke nominell mit der Mitte des Verfolgungstorimpulses 79 übereinstimmt, an die Feinentfernungsschaltung 38, die die Entfernungsauflösung in einer noch zu beschreibenden Weise erhöht. Der vom Torimpulsgenerator 76 erzeugte Verfolgungstorimpuls 79 tritt 0,5 ,us vor dem zur Entfernungsfeinmessung dienenden Impuls 92 auf. Die Feinentfernungsschaltung 38 hat einen Takteingang 94 der dauernd vom Taktgeber 59 gespeist wird.

Der eben beschriebene Begrenzer für die Verschiebung des Verfolgungstorimpulses kann selbstverständlich auch bei anderen Radarsystemen verwendet werden, wo eine stetige, genaue mittlere Entfernungszählung erforderlich ist und diese durch störende Eingangssignale nicht beeinflußt werden soll. Die Ausgangsleitung 262 vom Entfernungsregister 56 kann also dazu verwendet werden, eine derartige Entfernungszählinformation in bekannter Weise Schaltungsanordnungen zur Nutzbarmachung dieser Information zuzuführen. ■

Entfernungsfeinmessung

Die Feinentfernungsschaltung 38 (Fig. 1) ist ein digitales Logikschaltwerk, das, die Entfernungsauflösung um einen beträchtlichen Faktor gegenüber konventionellen Systemen zu erhöhen gestattet. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird die Entfernungsauflösung um den Faktor 10 erhöht, so daß mit 50-Fuß-Entfernungsmessungen eine Auflösung von 5 Fuß erreichbar ist. Dies geschieht dadurch, daß das Zeitintervall zwischen den Vorderflanken des zur Entfernungsfeinmessung dienenden Impulses 92 und des Impulses 28 vom ,

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Detektor 20 um den Faktor 10 gedehnt wird. Wenn keine Zielantwort über die Leitung 36 für den Impuls 28 eintrifft, wird dem Entfernungsänderungszähler 100 über eine Leitung 264 ein Entfernungszählwert bis zur Rückflanke des'zur Entfernungsfeinmessung dienenden Impulses 92 (siehe Fig. 5) zugeführt, der 50 Taktimpulsen äquivalent ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltungsanordnung zur Entfernungsfeinbestimmung ist in Fig. 3 dargestellt. Die Feinent- fernungsschaltung 38 gemäß Fig. 3 enthält zwei Umsetzer 266 und · · 268, die zweckmäßigerweise aus Integrierten Schaltungen des ECL-Typs (emitter coupled logic) enthält und dazu dient, die den TTL-Schaltnetzen entsprechenden Signalspannungswerte in ECL-Spannungswerte umzusetzen. Der Impuls 28 vom Ausgang des den Impulsschwerpunkt bestimmenden Detektors 20 wird dem Umsetzer 266 über die Leitung 36 zugeführt. Der Impuls 92 für die Entfernurigsfeinbe-Stimmung (siehe Fig. 1 und 5) wird dem Umsetzer 268 über eine Leitung 272 vom Torimpulsgenerator 76 zugeführt. Die jeweiligen Ausgangssignale der Umsetzer 266 und 268 werden einem UND-Glied mit zwei Eingängen-zugeführt, das anspricht, wenn der Impuls vorhanden ist und der Impuls 28 fehlt. Das Zeitintervall t. zwischen der Vorderflanke des Impulses 92 und der Vorderflanke des Impulses 28 (siehe Fig. 3a) ist ein Maß für die Entfernung von der Mitte des Verfolgungstorimpulses 79 bis zu dem das Antwortsignal 26 darstellenden Zielimpuls und ist nominell gleich dem durch 5 Taktimpulse dargestellten Zeitintervall. Das UND-Glied 27 4 liefert, wenn es anspricht, einen Impuls 276 der Dauer t-, der einem Stromschalter 279 sowie einer Vergleichsschaltung zugeführt wird. Die Ausgangsklemmen 1 und 2 des Stromschalters 279 sind mit einem Kondensator 284 überbrückt, dessen eine Klemme mit der' Basis und dessen andere Klemme mit dem Emitter eines Transistors 286 verbunden ist. Der die Ausgangsklemme bildende Kollektor des Transistors 286 ist mit der Vergleichsschaltung gekoppelt. Der Ausgang der Vergleichsschaltung 280 ist mit einem von drei Eingängen eines UND-Gliedes 288 gekoppelt, an das wiederum ein als Treiber dienender Verstärker 290 angeschlossen ist_r dessen Ausgangssignal der bereits in Verbindung mit Fig. 1 er-

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wähnten Leitung 264 zugeführt wird. Zur Rückstellung wird der Haupttastimpuls T der Rückstellklemme R eines Flipflops 292 und einer Eingangsklemme eines bis 50 zählenden Zählers 294 zugeführt. Der Setzklemme S des Flipflops 292 wird ebenfalls der Impuls (Zielimpuls) 28 von der Leitung 36 zugeführt. Das Ausgangssignal des Zählers 294 wird einem ODER-Glied 296 zugeführt», dessen Ausgang mit einem zweiten Eingang des UND-Gliedes 28.8 verbunden ist. Am dritten Eingang des UND-Gliedes 288 liegt das Taktsignal. Der Zähler 294 ist so ausgebildet, daß seine letzte Stufe die Binärziffer "1" speichert, wenn der durch den Haupttastimpuls T_Q zurückgestellt worden ist, und die Binärziffer "0" speichert, wenn er bis 50 gezählt hat.

Im Betrieb dehnt die Feinentfernungsschaltung das Intervall t₁ auf das Zehnfache, so daß durch die Quantisierung dieses gedehnten Intervalles mit einem 10-MHz-Taktsignal vom Taktgeber 59 eine Entfernungsauflösung von 5 Fuß (1,5 m) erreicht wird. Während des Zeitintervalles t.. wird der Kondensator 284 durch einen konstanten Strom von einer Stromquelle 298A aufgeladen und der Transistor 286 dadurch gesperrt.

Der Minus-Eingang der Vergleichsschaltung 280 liegt nun zwar an einer negativen Spannung, der Plus-Eingang der Vergleichsschaltung 280 ist wegen des Impulses 276 jedoch auch negativ. Nach dem Ende des Impulses 276 am Ende des Zeitintervalles t^ wird der Minus-Eingang der Vergleichsschaltung 280 nun negativer als der positive Eingang und der Ausgang der Vergleichsschaltung 2 8O wird dadurch erregt. Der Ausgang bleibt solange erregt, wie der Transistor 286 gesperrt ist, dies ist während einer Zeitspanne der Fall, deren Länge das Zehnfache von t- beträgt, wie durch den Impuls 1Ot₁ dargestellt ist.

Nach dem Eintreffen der Vorderflanke des Ziel-Impulses 28 wird der Kondensator 284 durch eine zweite Konstantstromquelle 298 entladen, die einen Strom liefert, der zehnmal kleiner ist als der konstante Ladestrom von der Stromquelle 298A. Die Zeit, die erforderlich ist, um den Kondensator 284 wieder auf seinen Ausganqs-

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is

zustand zu entladen ist daher zehnmal langer als die Aufladezeit.

Die gedehnte oder vergrößerte Zeit (1Ot₁) wird dadurch gemessen, daß die Anzahl der Taktimpulse vom Taktgeber 50 gezählt wird, die während des Zeitintervalles 1Ot₁ auftreten.

Wenn sowohl das Ausgangssignal von der Vergleichsschaltung 280
als auch das vom ODER-Glied 296 hohe Werte haben, ist das UND-Glied 288 aufgetastet und läßt die Taktimpulse von einer Leitung 300 zur Leitung 289 durch. Das Ausgangssignal des ODER-Gliedes hat einen hohen Wert, wenn entweder das Ausgangssignal des Flipflops 292 oder des Zählers 294 hoch sind. Das Ausgangssignal des Zählers 294 bleibt nach dessen Rückstellung durch den Haupttastimpuls T₀ hoch, bis auf der Leitung 289 fünfzig Taktimpulse aufgetreten und gezählt worden sind. Das "Ausgangssignal des Flipflops 292 ist anfangs,- nach der Rückstellung durch den Haupttastimpuls T , niedrig und schaltet auf den hohen Wert, wenn der Impuls 28 vom Detektor 20 an der Setzklemme S' eintrifft. Wenn also kein einem Zielsignal entsprechender Impuls 28 eintrifft, ist
das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung 280 für die Dauer der Entfernungsfeinmeßperiode niedrig und das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 296 bleibt für fünfzig Taktimpulse hoch, worauf es dann
das UND-Glied 288 sperrt und verhindert, daß weitere Impulse vom Eingang zum Treiber-Verstärker 29O> und über die Leitung 289 zum
Zähler 294 gelangen. Wenn ein einem Zielsignal entsprechender Impuls 28 eintrifft, bleibt das Ausgangssignal des ODER-Gliedes
296 hoch und das UND-Glied 288 bleibt aufgetastet, solange wie
das Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung hoch ist, also eine Zeitspanne gleich dem Zeitintervall 1Ot^.

In Fig. 3a ist die zeitliche Lage der verschiedenen Signale, die bei der Entfernungsfeinbestimmung verwendet werden, graphisch dargestellt. Bei den Abtastungen, bei denen kein Impuls 28 entsprechend einer Zielantwort eintrifft, werden dem Entfernungsänderungszähler 100 (Fig. 1) unter Steuerung durch den bis 50 zählenden
Zähler 294 insgesamt 50 Taktimpulse zugeführt. Dies wird dadurch erreicht, daß man das Glied 296 öffnet, wenn kein Zielimpuls 28

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empfangen wird und schließt, wenn ein Impuls 28 entsprechend einem Ziel eintrifft. ·

Die .Entfernungstorimpulse

Der 1 .us-Torimpulsgenerator 76 (Fig. 1), zweckmäßigerweise ein digitaler Zähler mit dem Endwert 10, liefert einen I^us-Impuls

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als Antwort auf einen Impuls, den das UND-Glied 72 liefert, nachdem der Null-Detektor 60 festgestellt hat, daß der Abwärtszähler 58 bis Null gezählt hat. Der Torimpulsgenerator erzeugt den 1 .us-Impuls vorzugsweise unter Steuerung durch die Vorderflanke des Ausgangsimpulses 77.

Der Torimpulsgenerator 76 kann durch einen Monovibrator erzeugt werden, der bei Auslösung durch die Vorderflanke des Ausgangsimpulses 77 einen Impuls mit einer Dauer von 1 ,us liefert. Vorzugsweise.wird für den Torimpulsgenerator 76 jedoch ein Zähler verwendet, der einen Impuls während eines Zeitintervalles erzeugt, das durch Zählen der TO-MHz-Impulse gemessen wird, nachdem der Ausgangsimpuls 77 dem Eingang dieses Zählers zugeführt worden ist. Durch das Zählen der 10-MHz-Impulse läßt sich die gewünschte Impulsdauer von 1yus zuverlässiger einhalten.

Der 1,us-Impuls, der als Entfernungs- oder Verfolgungstorimpuls bezeichnet worden und bei der Leitung 81 dargestellt ist, wird dem UND-Glied 18 zugeführt, das, wenn es durch die Zielschältung 24 aufgetastet ist, den Verfolgungstorimpuls 79 zur analogen Entfernungstorschaltung 16 durchläßt, um den Zielantwortimpuls vom Empfänger 12 zu verfolgen. Wie im folgenden noch erläutert werden wird, stellt diese Anordnung im wesentlichen eine digitale Rückkopplungsschleife dar, bei der der Impuls 28 vom Ausgang des Detektors 20 durch den Entfernungs-.oder Verfolgungstörimpuls verfolgt wird.

Die Entfernungstorschaltung 16 enthält vorzugsweise ein schnelles FET-Bauelement, da ein solches Bauelement sich durch ein hohes Verhältnis von Sperrwiderstand zu Durchlaßwiderstand und eine

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23?. 714 5

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kleine Signaldämpfung auszeichnet. Es sei bemerkt, daß für den Verfolgungstorimpuls 79 die bevorzugte Dauer von 1 ,us gewählt wurde, um die Arbeitsweise der analogen "Entfernungstorschaltung so zu regeln, daß die bestmögliche Unterscheidung des gewünschten Antwortsignals von unerwünschten Fremdabfrageantworten, die gegebenenfalls vom Empfänger 12 empfangen werden, gewährleistet ist. Für die Zielkorrelation oder ~ermittlung in Intervallen von 500 Fuß wird ein Impuls mit einer Dauer von 1 ,us bevorzugt, der auch im wesentlichen gleich dem das Antwortsignal 26 bildenden Videoimpuls sein soll.

Der Entfernungstörimpuls 79 wird dauernd auf den sich bewegenden Zielimpuls vom Empfänger nachgestellt, wobei die Nachstellgeschwindigkeit diskreten Schritten entsprechend Intervallen von 50 Fuß innerhalb einer Millisekunde entspricht. Dies erfolgt in der den Detektor 20 umfassenden digitalen Rückköpplungsschleife, so daß die Gefahr weitestgehend ausgeschaltet wird, daß das Ziel verloren geht oder ein neues Ziel aufgenommen und fälschlich anstelle des bisher verfolgten. Zieles verfolgt wird. Mit anderen Worten gesagt, wird das Entfernungsregister 56 jede Millisekunde durch einen 100-ns-Impuls nachgestellt.

Der Verfolgungstorimpuls 79 folgt also dem vom Ziel kommenden Antwortsignal 26 nach vielen Abtastungen der SECANT-Signale P und Q wie oben erläutert worden war. Während das Ziel beim Langzeitverfolgungsbetrieb -für 678 Abtastungen und beim Kurzzeitverfolgungsbetrieb für 90 Abtastungen verfolgt wird, wird der Inhalt des Abwärtszählers 98 wiederholt in den Entfernungsänderungszähler und den Entfernungsakkumulator 102 übertragen, wie im folgenden erläutert wird.

Entfernung, Entfernungsänderung und Kollisionszeit τ

Die durch Zählung bewirkte Ermittlung der Entfernung, die schließlich dem Entfernungsänderungszähler 100 und dem Entfernungsakkumulator 102 zugeführt wird, erfolgt dadurch,' daß das Taktsignal für diejenige Zeitspanne eingeschaltet wird, die erforderlich ist,

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-γΓ-2Z

um von dem im Abwärtszähler 58 gespeicherten Zählwert zurück nach Null zu zählen.

Zur Messung dieser Zeitspanne wird der Taktgeber 59 zum Zeitpunkt -T₁ eingeschaltet. Es wird also die Torschaltung 78 in diesem Zeitpunkt -T₁ aufgetastet, um die Taktimpulse durchzulassen, wobei dieser Zeitpunkt durch das z.B. aus einer digitalen Verzögerungsleitung bestehende Verzögerungsglied 80 bestimmt wird und zweckmäßigerweise 1 ,3 ,,us nach T_ liegt. Der Zeitpunkt -T₁ liegt elf Taktimpulse vor dem Zeitpunkt T₁. Die Torschaltung 78 wird durch die Rückflanke des Ausgangsimpulses vom UND-Glied 72 gesperrt, dieser Impuls zeigt an, daß der Abwärtszähler 58 Null anzeigt. Wenn die Torschaltung 78 gesperrt ist, verhindert sie, daß irgendwelche Taktimpulse dem (-5)-Zähler 96 und (-10)-Zähler 98 zugeführt werden oder zum Abwärtszähler 58 gelangen.

Um die unvermeidliche Verzögerung im Detektor 20 zu kompensieren, können die Zähler 96 und 98 dazu verwendet werden, eine der Verzögerung im Detektor 20 entsprechende Anzahl von Taktimpulsen aufzunehmen oder zu unterdrücken. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verursacht der Detektor 20 eine Verzögerung von 0,5 ,us und die Taktimpulse werden dem Entfernungsänderungszähler 100 und dem Entfernungsakkumulator 102 über den (-1.0) -Zähler 98 bzw. (-5)-Zähler 96 zugeführt.

Der (-10)-Zähler 98 dient dazu, die fünf Taktimpulsen entsprechende Verzögerung im Detektor 20 zu kompensieren, die restlichen fünf Zählschritte werden in Verbindung mit der Funktion der Feinentfernungsschaltung 3 8 verwendet. Die Feinentfernungsschaltung 38 dehnt die letzten fünf Takte oder Zählschritte und bewirkt ihre Auflösung auf 5 Fuß, wie in dem Abschnitt "Entfernungsfeinmessung" erläutert wurde. Der Abwärtszähler 58 steuert also im Effekt die Anzahl der Taktimpulse, die dem Entfernungsänderungszähler 100 und dem Entfernungsakkumulator 102 zugeführt werden. Jeder Taktimpuls von der Torschaltung 78 entspricht etwa 50 Fuß, genauer gesagt, entspricht jeder Taktimpuls 1/120 nautischen Meilen, während jeder Taktimpuls, der auf der Äusgangsleitung

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des Treiberverstärkers 290 der Entfernungsfeinbestimmungsschaltung auftritt, 5 Fuß oder 1/1200 nautischen Meilen entspricht»

Programmsteuerung ■

- Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung ist ferner mit einer Programmsteuereinheit 104 versehen, die Logikschaltwerke zur Aufteilung des Langzeitverfolgungszyklus oder Kurzzeitverfolgungszyklus in drei gleiche Teile enthält..Zur Erhöhung der Genauigkeit der Bestimmung der Entfernungsänderung ist gemäß der Erfindung eine statistische Glättung vorgesehen. Dies wird, kurz gesagt, dadurch erreicht, daß zuerst die Entfernung für einen Teil einer Verfolgungsperiode bestimmt wird, dann der Entfernungszähler für einen anderen Teil der Verfolgung blockiert wird und schließlich die Entfernung für den letzten Teil der Verfolgung bestimmt wird. Die Aufteilung ist vorzugsweise so, daß auf jede Phase ein Drittel fällt. Die beiden Entfernungsteile vom ersten und letzten Teil werden verglichen und die Differenz wird gemittelt. Außerdem sind Vorkehrungen getroffen, um festzustellen, ob sich das Ziel der betreffenden Station nähert oder sich von ihr entfernt, diese Information wird dazu verwendet, um festzustellen, ob das betreffende Ziel eine Bedrohung für die mit der betreffenden Station ausgerüstete Maschine darstellt.

Die Programmsteuereinheit 104 ist in Fig.-2 genauer dargestellt. Die Programmsteuereinheit 104 enthält einen Abtastzähler 106, zweckmäßigerweise eine Anordnung aus digitalen Zähleinheiten, mit einem Zähleingang, einem Rückstelleingang und einem Auftasteingang. Dem Auftasteingang wird ein Auftastimpuls (Verfolgungsimpuls) über eine Leitung 108 von der Zielschaltung 24 (Fig. 1} zugeführt. Das Ausgangssignal des Abtastzählers 106 wird einer digitalen Vergleichseinrichtung 110 zugeführt, die mit zwei Festwertspeichern versehen ist, um festzustellen, wann die richtige Anzahl von Abtastimpulsen empfangen wurde. Ein Speicher 112 (zweckmäßigerweise eine Spannungsquelle für ein ODER-Glied 120) ist mit der Zahl "226" beschriftet, während der Speicher 114 mit der Zahl "30" beschriftet ist. Diese Speicher programmieren je-

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ld

wells die Anzahl der Abtastimpulse, die jeweils für die Aufwärts- und Abwärtszählungen der jeweiligen Verfolgungsperioden zu zählen sind. Beim Langzeitverfolgungsbetrieb,der an einem Schalter 115 von Hand eingestellt werden kann, werden die 226 Impulse verwendet. Bei Einstellung des Schalters 115 auf Kurzzeitverfolgungsbetrieb werden die 30 Impulse verwendet. Welcher der beiden Speicher 112 und 114 mit der Vergleich-seinrichtung 110 verbunden und zum Vergleich mit der Anzahl der über eine Leitung 109 zugeführten und gezählten Abtastimpulse verwendet wird, wird durch UND-Glieder 116 und 118 bestimmt, die zwischen den Speicher 112 bzw. 114 und das mit der Vergleichseinrichtung 110 verbundene ODER-Glied 120 geschaltet sind und jeweils nur einen der beiden Speicher an die Vergleichseinrichtung anschalten."

Wenn die Verfolgungsperiode beginnt, tastet das von der Zielschaltung 24 über die Leitung 108 zugeführte Verfolgungssignal den Abtastzähler 106 und den aufwärts und abwärts zählenden Entfernungsänderungszähler 100 auf und stellt den Entfernungsakkumulator 102 zurück. Beim Kurzzeitverfolgungsbetrieb liefert die Vergleichseinrichtung 110₅ also nachdem der Abtastzähler 1O6 dreißig Haupttastimpulse T_n gezählt hat, einen Impuls an einen digitalen Zähler 122, der bei diesem Ausführungsbeispiel als "Dreizyklenzähler" bezeichnet werden kann. Der Ausgangsimpuls der Vergleichseinrichtung 110 dient ferner als Rückstellimpuls für den Abtastzähler 106, dessen Rückstelleingang er über eine Leitung 125 und ein ODER-Glied 127 zugeführt wird. Der dem Zähler 122 von der Vergleichseinrichtung 110 zugeführte Eingangsimpuls veranlaßt die im Zähler 122 enthaltenen Zählwerke einen Impuls (Spannungsänderung) zu erzeugen, der über eine mit "1" bezeichnete Leitung einem Monovibrator 124 zugeführt wird, dessen Ausgang mit einem ODER-Glied 126 verbunden ist, dessen Ausgang über eine Leitung 128 mit einer "Stop"-Klemme des Entfernungsänderungszählers 100 verbunden ist. Nachdem die zweite Rige von 30 T_n Impulsen vom Abtastzähler 106 gezählt und durch die Vergleichseinrichtung 110 verglichen worden ist, erhält der Zähler 122 wieder einen Impuls, der nun zur Ausgangsleitung "2" weitergeleitet wird und über einen Monovibrator 130, eine Leitung 132 und ein ODER-Glied 134 zur Abwärtszähl-

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It

klemme des Entfernungsänderungszählers 100 gelangt.

Nachdem die,dritte Gruppe von Äbtastimpulsen gezählt worden ist und die Vergleichseinrichtung 110 dem Zähler 122 wieder einen Impuls zugeführt hat, liefert dieser auf seiner Ausgangsleitung "3" einen Ausgangs impuls an einen Monovibrator 136,. welcher einen Impuls 138 erzeugt, dessen Vorderflanke über das ODER-Glied 126 und die Leitung 128 zur "Stop"-Klemme des Entfernungsänderungszählers 100 gelangt und diesen Zähler daran hindert, weiterzuzählen. Der Impuls 138 wird gleichzeitig über eine Leitung 140 der "Stop"-Klemme des Entfernungsakkumulators 102 zugeführt. Die Vorderflanke des Impulses 138 sperrt den Entfernungsakkumulator 102, so daß keine.weiteren Entfernungsimpulse gezählt werden. Die Rückflanke des Impulses 138 wird über eine Leitung 142 der Setzklemme eines Flipflops 144, über eine Leitung 148 einer setzbaren Torschaltung 146 und über eine Leitung 152 einer setzbaren Torschaltung 150 zugeführt. Der Impuls 138 wird ferner über eine Leitung 156 einem Entfernungstreiberdecodierer 154 (im folgenden kurz "Decodierer")_jzugeführt, seine Rückflanke dient dazu, die Werte der Bits der wesentlichsten Stellen des Entfernungsänderungszählers 100 abzugreifen, um zu bestimmen, ob der Zähler "untergelaufen" ist und um daraus das Vorzeichen der Entfernungsänderung zu ermitteln.

Die Torschaltungen 146 und 150, die nun durch den Impuls 138 aufgetastet worden sind, lassen die an ihren Eingängen liegenden Taktimpulse vom "Taktgeber 59 über ODER-Glieder 156 bzw. 158 zum Entfernungsänderungszähler 100 bzw. Entfernungsakkumulator 102 durch. Die Impulse, die dem Entfernungsänderungszähler 100 über die Torschaltung 146 und das ODER-Glied 156 zugeführt werden, lassen den Entfernungsänderungszähler 100 von dem dann in ihm gespeicherten Zählwert abwärts in einen Null-Detektor 160 zählen. Während des Abwärtszählens nach Null wird das Ausgangssignal des Entfernungsänderungszählers 100 einem modulo N-Teiler 162 zugeführt, der' zu einer Teilerschaltung 101 (Fig. 1) gehört. Man beachte, daß der Teiler 162 während der Zeitspanne, in der der Entfernungsänderungszähler 100 durch die Taktimpulse auf Null ge-

. ■' 3 0 9884/0979 · .

schaltet wird, über eine Leitung 164 und die Torschaltung 146 ebenfalls Taktimpulse erhält. Wenn der Null-Detektor' 160 den Wert Null feststellt, erzeugt er einen Ausgangsimpuls, der über eine Leitung 166 der Sperrklemme der Torschaltung 146 zugeführt wird und dadurch verhindert, daß weitere Taktimpulse durch die Torschaltung 146 zum Teiler-162 gelangen. In entsprechender Weise erhält ein modulo-N-Teiler 168 (im folgenden kurz "Teiler") Impulse in einer entsprechenden Anzahl vom Entfernungsakkumulator 102, während dieser nach Null herunterzählt, bis ein mit dem Entfernungsakkumulator 102 gekoppelter Null-Detektor einen Sperrimpuls an die Torschaltung 150 liefert.

Die Teiler 162 und 168 teilen die vom Entfernungsänderungszähler 100 bzw. Entfernungsakkumulator 102 gezählten Impulse derart, daß die Impulszahl in Knoten und nautische Meilen umgerechnet werden, die durch Anzeigevorrichtungen 17,2 bzw. 174 angezeigt werden. Der Teiler 162 ist mit einem ODER-Glied 176 und dieses mit UND-Gliedern 178 und 180 verbunden, die durch den Schalter 115 (Fig. 1) gesteuert werden, der zwischen Lang- und Kurzzeitverfolgungsbetrieb umzuschalten gestattet, wie oben erläutert worden war. Das beim Langzeitverfolgungsbetrieb geöffnete UND-Glied 17 8 liefert an den Teiler 162 eine Steuerspannung entsprechend der Konversionszahl 35 während das beim Kurzzeitverfolgungsbetrieb geöffnete UND-Glied 180 in entsprechender Weise eine Vorspannung entsprechend der Konversionszahl 0,6 liefert. Diese Konversionszahlen dienen in bekannter Weise dazu, beim Lang- und Kurzzeitverfolgungsbetrieb die Impulse auf der Basis der Anzahl der Taktimpulse pro nautischer Meile, der Anzahl der Abtastungen und der mittleren Zählentfernung in Knoten umzurechnen. Bei diesem Äusführungsbeispiel, das bei einer Betriebsart des SECANT-Systems mit einem Abtastintervall von einer Millisekunde arbeitet, erfolgt die Umrechnung in Knoten und nautische Meilen so wie es in den Programmblöcken der Teiler 162 und 168 angegeben ist. Außerdem kann der Teiler 168 im Entfernungsζählweg zum Entfernungsakkumulator 102 angeordnet sein, um das Logikschaltwerk zu vereinfachen.

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Teilungskommando ·

Das Teilungskommandosignal, bei dem vorzugsweise die Rückflanke des Impulses 138 für die Logikschaltwerke verwendet wird, wird durch die Programmsteuereinheit 104 über die Leitung 142 (Fig.2b) verteilt. Es ist die Anzeige, daß der Zähler 122 für die drei Zyklen seine drei Arbeitsphasen vollendet hat, was bedeutet, daß ein vollständiger Abtastzyklus zu Ende ist. Diese Information, wird im Flipflop 144 durch die Erregung seiner Setzklemme gespeichert. .

Wenn also der Zähler 122 ein Ziel im Kurzzeitverfolgungsbetrieb für etwa 9o ms verfolgt hat, wurden in jeder der drei Phasen 30 Abtastimpulse, insgesamt also 90 Abtastimpuls, gezählt. Wenn andererseits der von Hand betätigbare Schalter 115 (Fig. 1) auf , Langzeitverfolgungsbetrieb eingestellt ist, steuert das UND-Glied 116 226 Zählschritte, während das KurzZeitverfolgungsprogramm entsprechend 30 Impulsen abgeschaltet ist. Selbstverständlich könnte man auch andere Zyklusperioden verwenden, wenn andere Zielverfolgungsperioden zweckmäßig erscheinen. Die Abwandlungen der Logikschaltwerke, die für die Anordnung der Vergleichseinrichtung 110 notwendig sind, um ungleiche Abtastperioden zu verarbeiten, können vom Fachmann ohne weiteres angegeben werden.

Das Setzen des Flipflops 144 zeigt also das Ende einer vollständigen Abtastperiode einschließlich der Arbeit der Teiler 162 und 168 für die Entfernungsänderung und Entfernungsakkumullerung und alle anderen Rechnungen an.

Wie oben erwähnt, liefern die Null-Detektoren 160 und 170 beim Erreichen des Zählwerts Null jeweils einen Impuls an die Torschaltungen 146 bzw. 150, die dadurch gesperrt werden und verhindern, daß vom Taktgeber 59 weitere Taktimpulse in das Rechenwerk gelangen. Die Null-Detektoren 160 und 170 liefern außerdem gleichzeitig jeweils einen Impuls an ein UND-Glied 176. Wenn das UND-' Glied 176 also durch diese beiden Eingangsimpulse ansprechbereit gemacht worden ist und außerdem einen Impuls entsprechend dem ge-

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• setzten Zustand vom. Flipflop 144 erhält, liefert es einen Ausgangsimpuls an eine Torschaltung 178, die dann den nächsten T-Impuls 180, der das Ende einer erfolgreichen Verfolgung anzeigt, zu einer Leitung 182 durchläßt. Nach Beendigung der Zählung von 90 Impulsen von T^-Abtastungen wird also der 91igste Impuls von der Torschaltung 178 zu einem τ-Grenz-Detektor 184 (im folgenden kurz "Detektor") durchgelassen*. Die Betätigung der Torschaltung 178 durch den T_Q-Impuls 180 setzt ferner das Flipflop 144 zurück.

Das Ende eines eine erfolgreiche Verfolgung anzeigenden T -Impulses 180 von der Torschaltung 178, das anzeigt, daß die Verfolgung beendet ist, wird ferner über eine Leitung 183 der Zielschaltung 24 zugeführt, um ein neues Ziel für die Verfolgung anzufordern, wie oben bereits erläutert wurde.

τ-Feststellung

Der Detektor 184 ist zweckmäßigerweise eine¹ Anordnung von Zählern, insbesondere Binärzählern, die das Verhältnis der Entfernungsänderung R zur Entfernung R errechnet. Dieses Verhältnis ist bekanntlich die Zeit der Annäherung oder Entfernung des verfolgten Zieles. Der Detektor 184 besteht im wesentlichen aus irgendeinem bekannten Teiler. Dem Detektor 184 werden als Eingangs- ■ signale das Ausgangssignal von einem Entfernungsänderungs-BCD-Zähler 163 und einem Entfernungs-BCD-Zähler 165 (im folgenden kurz "Zähler" 163 bzw. 165) zugeführt. Diese Zähler liefern ferner ein Ausgangssignal an den Decodierer 154 für die Entfernungsänderung (Knoten) und einen Speichertreiber- und Decodierer 155 für die Entfernungserrechnung (Abstand).

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Anzeigesteuerung

Durch ein normalerweise aufgetastetes UND-Glied 186 wird eine Ahzeigespexsespannung, zweckmäßigerweise 5V, einer Speiseleitung der Anzeigevorrichtung 172fiir Knoten und der Anzeigevorrichtung 174 für nautische Meilen zugeführt, die so ausgebildet sind, daß

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sie nur dann arbeiten, wenn diese Spannung anliegt. Das UND-Glied 186 kann durch ein Sperrsignal von einem Intervalltaktgeber 188 in einem gewünschten Zeitintervall gesperrt werden, so daß die Anzeigevorrichtungen dunkel werden und der Pilot oder andere Betrachter nicht durch die Anzeige eines Zieles abgelenkt wird, das längst für einen anderen Verfolgungszyklus aufgegeben -worden ist. Der Detektor 184 dient zur Anzeige einer kritischen Annäherungszeit und ist über eine Leitung 189 mit einer Speicher- und Verstärkerschaltung 190 verbunden. Wenn die Änderung der Entfernung des Zieles positiv ist, so zeigt dies an, daß das Ziel sich der mit der betrachteten digitalen Signalverfolgungseinrichtung ausgerüsteten Maschine nähert. Ein entsprechendes Signal, das aus den binären Spannungswerten 1 oder besteht, wird vom Entfernungsänderungszähler 100 über eine Leitung 105 sowohl dem Decodierer 154 als auch dem Detektor 184 zugeführt. Wenn der Zählwert für die Entfernungsänderung während des Aufwärtszählzyklus kleiner ist als die Geschwindigkeit für den Abwärtszählwert während des Abwärtszählzyklus, entspricht die Entfernungsänderung also einem Zielflugzeug, das sich von der betreffenden Maschine entfernt oder von ihr wegfliegt. Bei der Verfolgung eines solchen Zieles wäre die positive Anzeige des Detektors 184 also so, daß dem Piloten kein Signal durch Einschalten eines τ-Lichtes 192 gegeben wird. Wenn andererseits der Entfernungsänderungszähler 100 während des Abwärtszählzyklus weniger Impulse zählt als während des Aufwärtszählzyklus, nähert sich das betreffende Ziel der Maschine und der Entfernungsänderungszähler 100 liefert einen positiven Impuls auf die Leitung 105. Wenn der Detektor 184 einen positiven Impuls (binäre 1) erhält, kann er einen Impuls auf die Leitung 189 geben, der eine Anzeige des τ-Lichtes 192 bewirkt, wenn die errechnete τ-Zeit 60 Sekunden oder weniger beträgt. Ein negativer Impuls (binäre 0) zeigt dagegen ein sich entfernendes Ziel an. Ein solches Signal verhindert, daß der Detektor das τ-Licht anstellt, auch wenn die Entfernung und die Entfernungsänderung innerhalb des τ-Grenzbereiches liegen. Das 60-Sekunden-Kriterium wurde als Parameter für die kritische Zeit gewählt, bei deren Erreichen oder Unter-

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schreiten der Pilot darauf aufmerksam gemacht wird, daß für seine Maschine Gefahr durch ein verfolgtes Ziel besteht. Selbstverständlich können für τ auch andere Zahlenwerte als 60 Sekunden verwendet werden.

Zitterkommandos- und -steuerung

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des SECANT-Systems läßt man die gesendeten Abtastimpulse P oder Q um ein Bezugszeitintervall zittern, um. die Willkürlichkeit der Abtastsignale in an sich bekannter Weise zu erhöhen. Die Haupttastimpulse-T_Q haben, wie erwähnt, eine Nenndauer von 1 ,2 ,us. Jeder Impuls hat vom vorangegangenen Impuls einen Abstand von 1 ms, was durch einen 1-kHz-Takt gesteuert wird. Die 1-kHz-Taktimpulse können vom Taktgeber 59, dessen Nennfrequenz 9,7125 MHz beträgt, durch eine Frequenzteiler- oder Abwärtszähler-Schaltung mit dem Teilungsfaktor von etwa 1000 abgeleitet werden. Das Zittern wird durch eine nicht dargestellte Einrichtung im Sender des Radarsystems oder dem Korrelator des SECANT.-Systems bewirkt. Man läßt die Haupttastimpulse T₀ vorzugsweise gegenüber der·Nennperiode mit einer Rate bis zu 250 ,us auf willkürlicher oder statistischer Basis zittern. Das auf diese Weise erzeugte Zittern dient zur Unterdrückung von Fehlsignalen. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Zittern bei allen Aufnahme- und Verfolgungsoperationen mit der Ausnahme für die Periode des Langzeitverfolgungsbetriebs entsprechend 678 Abtastungen oder T_Q-Impulsen bewirkt. Um zu gewährleisten, daß bei einer solchen Verfolgungsperiode kein Zittern auftritt, wird das Radar- oder SECANT-Korrelatorsystem durch ein Kommando gesteuert '_f das die Zitter-Schaltung außer Betrieb setzt. Hierfür ist bei der in Fig. 2b dargestellten Schaltungsanordnung eine Leitung 194 vorgesehen. Die Schaltungsanordnung zur Steuerung des Zitterkommandos enthält eine Vergleichseinrichtung 196, die eine Torschaltung 198 auftastet, wenn der Abtastzähler

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106 einhundert Abtastungen abgetastet hat. Für diese Zählfunktion ist der Ausgang des Abtastzählers 106 über eine Leitung 200 mit der Vergleichseinrichtung 196 und einer weiteren Vergleichseinrichtung 202 verbunden. Die Vergleichsschaltung 196 erhält eine

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dem gewünschten Zählwert entsprechende Referenzspannung von einer Referenzspannungsschaltung 204 und liefert im vorliegenden Falle einen Ausgangsimpuls über eine Leitung 206 zum Auftasteingang der Torschaltung 198, wenn der Zählwert 100 erreicht ist. Das Ausgangssignal der Torschaltung 198 ist das Zitter-Kommando, das die Zitter-Schaltung im Korrelator oder der betreffenden Schaltungsanordnung der Radaranlage außer Betrieb setzt. Die Vergleichseinrichtung 202 erhält von einer Referenzspannungsschaltung 208 eine dem Zählwert 578 entsprechende Vergleichsspannung und liefert in entsprechender Weise ein Ausgangssignal an ein ODER-Glied 110, wenn der Abtastzähler 106 578 Impulse gezählt und der Vergleichseinrichtung 202 ein entsprechendes Ausgangssignal zugeführt hat. Der dem ODER-Glied zugeführte Impuls wird von diesem dem Rückstelleingang der Torschaltung 198 zugeführt und sperrt diese, so daß das Zitter-Kommando die Zitter-Schaltung wieder in Betrieb setzen kann. Die beschriebene Schaltungsanordnung bewirkt also, daß das Zitter-Kommando bei einer ersten Anzahl von Impulsen, in diesem Falle 100 T_-Impulsen abgeschaltet und nach der Akkumulation von insgesamt 578 Impulsen wieder eingeschaltet wird. Selbstverständlich können für die Bestimmung der Periode, in der das Zitter-Kommando eine Außerbetriebsetzung der Zitter-Schaltung bewirkt, auch andere Werte für die Anzahl der T_Q-Impulse verwendet werden.

KorrelatortastimpuIs

Der bereits erwähnte Korrelatortastimpuls, der der digitalen Signalverfolgungseinrichtung die Bestätigung der Zielentfernung anzeigt, wird über ein ODER-Glied 127 zur Rückstellung des Abtastzählers 106 verwendet, um zu gewährleisten, daß der Abtastzähler für die Aufnahme der Daten einer neuen Verfolgung gelöscht ist. Der Korrelatorabtastimpuls wird außerdem gleichzeitig dem die drei Zyklen bestimmenden Zähler 122 zur Rückstellung auf Null und über eine Leitung 2o9 dem ODER-Glied 210 zur. Rückstellung oder Sperrung der Torschaltung 198 für das Zitter-Kommando zugeführt im Falle, daß das Ziel während eines Abtastzählzyklus verloren wird. Der Korrelatortastimpuls wird außerdem zur gleichen

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Zeit einer Torschaltung 212 zugeführt, um den T_-Impuls zur Intervall-Taktschaltung 188 durchzulassen, so daß das .UND-Glied 186 gesperrt wird und die Anzeigevorrichtungen 172 und 174 in der oben beschriebenen Weise gelöscht werden. Diese Funktion ist für diejenigen Situationen vorgesehen, bei denen das Ziel nicht für die vorgeschriebene oder vorgegebene Zeitspanne verfolgt wird. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Periode von 0,896 Sekunden als Kriterium für die Bestimmung, wann die Anzeige zu löschen ist, verv/endet, so daß der Pilot sicher sein kann, daß die Anzeige sich auf die laufenden Daten bezieht. Gewünschtenfalls kann man selbstverständlich auch andere Intervalle verwenden. Die Iritervall-Taktschaltung 188 ist konventionell aufgebaut und zählt die 0,89 Sekunden auf der Basis der ihr durch die Torschaltung 212 zugeführten 1-kHz-Taktimpulse ab. Da die T₀-Impulse hier eine Frequenz von 1 kHz haben, können sie bequem als Bezugsgröße für eine 1-kHz-Taktsignalquelle verwendet werden.

Zielabschätzung

Die durch den Block 24 in Fig. 1 dargestellte Zielschaltung dient zur Feststellung oder Abschätzung des Zustandes des Zieles durch digitale Verarbeitung der Zielantwortsignale. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Zielverfolgungseinrichtung geht das Ziel in den Verfolgungsbetrieb über, wenn im Erfassungsbetrieb drei aufeinanderfolgende Zielantworten empfangen worden sind.

Der Erfassungsbetriebszustand umfaßt die ersten acht Abtastintervalle, die auf das erste Zielentfernungssignal T_R vom Korrelator 10 folgen.

Wenn jedoch die Bedingung nicht erfüllt ist, daß innerhalb der ersten Abtastintervalle nach der Zielfeststellung drei aufeinanderfolgende Zielantworten eintreffen, wird die Zielerfassung aufgegeben und es wird ein anderer einschlägiger Zielort angefordert. Die Zielschaltung 24 ist mit einem entsprechenden Logikschaltwerk versehen, das Zähler, Verknüpfungsglieder und Torschaltungen enthält und die erwähnten digitalen Verarbeitungsoperationen

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mit den zugeführten Zielantwortsignalen durchführen kann. Nach der Erfassung wird die Leitung 108 erregt (Verfolgungssignal) und die digitale Signalverfolgungseinrichtung bleibt im Verfolgungsbetriebszustand, vorzugsweise unter der Voraussetzung, daß während 10 aufeinanderfolgender Abtastungen ,jeweils mindestens sechs Antworten empfangen werden. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, so wird das Ziel als verloren angesehen und auf einer Leitung 310 wird ein Signal für eine Anzeigelampe 313 erzeugt, die anzeigt, daß das Ziel verloren worden ist. Bei erfolgloser Zielerfassung wird auf einer Leitung 312 ein Signal zum Einschalten einer die erfolglose Zielerfassung anzeigenden Lampe 316 erzeugt. Nachdem das Ziel verloren wurde oder die Zielerfassung erfolglos geblieben ist, wird ein Signal zur Anforderung des Ortes des Zieles der nächsten Priorität erzeugt, welche durch das Radar-Erfassungssystem oder den Korrelator des SECANT-Systems bestimmt wird.

Digitaler Rechner für die Entfernungsänderung

Im folgenden wird nun die Arbeitsweise des digitalen Rechners für¹ die Bestimmung der Entfernungsänderung beschrieben. Nachdem die Verfolgungsdauer durch Einstellung des von Hand betätigbaren Schalters 115 auf Langzeitverfolgungsbetrieb oder Kurzzeitverfolgungsbetrieb gewählt und die Betriebsart eingegeben worden ist, bestimmt der Abtastzähler 106 ein Drittel einer Verfolgungsperiode durch Zählen der T₀-Impulse (und damit der Abtastimpulse) auf der Leitung 109, die sowohl in Fig. 1 als auch in Fig. 2b dargestellt ist; Am Ende jedes Drittels einer Abtastperiode wird der die drei Zyklen bestimmende Zähler 122 einmal weitergeschaltet und der Abtastzähler 106 wird auf Null zurückgestellt.

Die drei-Ausgänge des Zählers 122 steuern den Zählbetrieb des vorwärts und rückwärts zählenden Entfernungsänderungszählers 100.

Für das erste Drittel der Verfolgungsperiode wird der Entfernungsänderungszähler 100 durch das Verfolgungssignal auf der Leitung 108, das durch einen Monovibrator 107 wahrgenommen wird, auf Vorwäftszählen eingestellt. Für das nächste Drittel der Verfolgungsperiode wird der Zähler durch ein Sperreingangssignal von

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der Leitung 128 stillgesetzt, das durch die Erregung der Ausgangsleitung 1 des Zählers 122 erzeugt wird. Während des letzten Drittels der Verfolgungsperiode-wird der Entfernungsänderungszähler 100 durch einen Impuls veranlaßt rückwärts zu zählen, welcher seinem Rückwärtszähleingang über- die Leitung 132 zugeführt und durch die Erregung der Ausgangsleitung 2 des Zählers 122 erzeugt wird. Am Ende des letzten Drittels der Verfolgungsperiode wird die Ausgangsleitung 3 des Zählers 122 erregt und der Monovibrator 136 dadurch angestoßen. Die Vorderflanke des dabei vom Monovibrator 136 erzeugten Impulses 138 dient dazu, den Entfernungsänderungszähler 100 und den Entfernungsakkumulator 1O2 am weiteren Zählen zu hindern, bis die Torschaltungen 146 und 150 erregt werden. Diese Zählsequenz gewährleistet die für die Genauigkeit der Entfernungsänderung erforderliche Glättung.

Der Entfernungsänderungszähler 100 wird, wie bereits beschrieben, von einer Kette von synchronen Vorwärts/Rückwärts-Zählwerken gebildet, die die Zielentfernungsimpulse akkumulieren. Die Zählwerksketten sind in zwei Teile unterteilt: eine BCD-Stufe (Stufe für binärcodierte. Dezimalzahlen) und eine binäre Stufe, wobei der Ausgang der BCD-Stufe den Eingang der binären Stufe speist. Das Ausgangssignal des (-10)-Zählers 98 wird über eine Leitung 99 (1/120) der binären Stufe zugeführt, wobei die erste BCD-Stufe überbrückt wird, während das Ausgangssignal der Feinentfernungsschaltung 38 über eine Leitung 264 (1/1200) direkt zur BCD-Stufe geleitet wird. Zehn Feinzählschritte sind also gleich einem Zählschritt vom (-10)-Zähler 98. Diese Zählschritte werden in das Zeitintervall der Radarentfernung des Ziels aufgelöst, wobei der Taktgeber 50 verwendet wird, dessen Frequenz ziemlich genau ist, bei der hier beispielsweise gewählten Frequenz von 9,7125 MHz vorzugsweise auf 30 ppm. Für einen vorgegebenen Haupttastimpuls T₀ und das entsprechende Antwortsignal 26 lösen die Entfernungszählimpulse von der Torschaltung 78 die Zählentfernung auf den nächsten 50-Fuß-Wert auf, während die Impulse für die Entfernungsfeinbestimmung auf der Leitung 264 die Entfernung auf den nächsten 5-Fuß-Wert weiter auflösen, wie oben anhand der Erläuterung der Feinentfernungsschaiung 38 beschrieben worden ist.

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Beide Typen von Entfernungszählwerten oder -impulsen werden dem Entfernungsänderungszähler 100 im Anschluß an die Äussendung jedes Radarabtastsignals während der Verfolgungsperiode zugeführt, wobei die Abtastsignale ungefähr alle 1,03 ms gesendet werden. Die 50-Fuß-Entfernungsimpulse gehen an der ersten Zählstufe vorbei, die dadurch den Wert oder das Gewicht der Grobbereichzählimpulse um den Faktor 10 bezüglich der 5-Fuß-Zählimpulse erhöht.

Wenn der Entfernungsänderungszähler 100 die Rückwärtszählung beendet hat, stellt die von diesem Zähler ermittelte Differenz die zeitlich geglättete mittlere Änderung der entsprechend der Betriebsart 90 oder 678 mal bestimmten Zielentfernung dar. In diesem Zeitpunkt wird das Vorzeichen des Inhalts des Entfernungsänderungszählers 100 auf irgendeine bekannte Weise abgegriffen. Vorzugsweise wird der Wert des höchststelligen B.its der Zählwerkskette des Entfernungsänderungszählers 100 festgestellt, der mindestens doppelt so viele Stufen enthält, als zur Erfassung aller zu erwartender Entfernungszählwerte, die nach der letzten Rückwärtszählung verbleiben können, erforderlich ist. Da die Zählwerkskette also so lang ist, daß beim höchsten Bit kein überlauf eintreten kann, entspricht der Wert "0" einem sich annähernden Ziel, da das Ergebnis* der Rückwärtszählung dann notwendigerweise kleiner sein muß als das der anfänglichen Vorwärtszählung, während der Wert "1," aus analogen Gründen ein sich entfernendes Ziel anzeigt. Die Entfernungsdifferenz wird dann in die Teilerschaltung 101 (die sowohl in Fig. 1 als auch in Fig. 2 dargestellt ist) getaktet, deren Teilungsfaktor so gewählt ist, daß die Differenz in eine in Knoten ausgedrückte Entfernungsänderung (Differenzgeschwindigkeit) umgesetzt wird. Beim Langzeitverfolgungsbetrieb ist der Divisor 35 und beim Kurzzeitverfolgungsbetrieb ist der Divisor 0,6.

Die Divisoren werden auf der Basis der Tastimpulse pro nautischer Meilen, der Anzahl der Abtastungen, der Zeit zwischen der mittleren Aufwärtszählentfernung und der mittleren Abwärtszählentfernung sowie dem Umrechnungsfaktor von Millisekunden in Stunden geeignet gewählt. Die Division wird am Ende der Verfol-

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gungsperiode durchgeführt, wie durch die Beschriftung "Divisionskommando" über der Leitung 156 in Fig. 2a angedeutet ist; hierfür wird .die Rückflänke des Impulses 138 verwendet, der die Torschaltung 146 für die Tastimpulse öffnet, die den Teiler 172 solange betätigen, wie für das gleichzeitige Rückwärtszählen der Entfernungsdifferenz im Entfernungsänderungszähler 1OO erforderlich ist, wobei das Erreichen des Wertes Null durch den Null-Detektor 160 angezeigt wird. Der Entfernungsänderungszähler zählt dabei für ein sich näherndes Ziel rückwärts und für ein sich entfernendes Ziel vorwärts, um den Wert Null zu erreichen. Wenn der Wert Null erreicht ist, wird die Zuführung der Taktimpulse durch das Signal auf der Leitung 166 gesperrt. Um beim Kurzzeitverfolgungsbetrieb die Teilung durch 0,6 zu erleichtern, wird der Entfernungsänderungszähler 100 mit einem Zehntel der Frequenz der Teilerschaltung 101 weitergeschaltet und der Teiler wird dementsprechend gleich 6 gewählt. Das Ausgangssignal der Teilerschaltung 101 für. die Entferhungsänderung wird im BCD-Zähler 163 akkumuliert, der, wie erwähnt, aus vier 4-Bit-BCD-Zählwerken besteht. Der Inhalt des BCD-Zählers 163 ist die Entfernungsänderung, ausgedrückt in Knoten, und wird zusammen mit dem Vorzeichen der Speicher-, Treiber- und Decodiererschaltung 154 zugeführt, die dann eine entsprechende'Anzeige durch die Anzeigevorrichtung 172 bewirkt.

Arbeitsweise der digitalen Signalverfolgungseinrichtung

Die Arbeitsweise der digitalen Signalverfolgungseinrichtung kann zusammenfassend kurz wie folgt beschrieben werden: Sie erhält über die Leitung 40 Haupttastimpulse T„ vom Korrelator oder Radargerät, über die Leitung 250 werden die Tast- oder Zielverifizierungsimpulse zugeführt und über die Leitung 13 werden die Antwortsignale (Videoimpulse) vom Ziel eingespeist, welche durch die Torschaltung 16 so getastet werden, daß das während des Verfolgungstorimpulses 7 9 auftretende Antwortsignal 26 durchgelassen wird. Durch die Einstellung des Schalters 115 im Anzeigepaneel 1.4 wird die Betrebsart (Lang- oder Kur ζ Zeitverfolgungsbetrieb) bestimmt. Die Signalverfolgungseinrichtung bewirkt die Übernahme

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des Zieles, das (durch den Impuls T-.) kurz vor dem Abtastimpuls übergeben-worden war, und die Verfolgung dieses gültigen Zieles für entweder 678 Impulse beim Langzeitverfolgungsbetrieb oder 90 Impulse beim Kurzzeitverfolgungsbetrieb oder bis das Ziel verloren geht.

Wenn die Zielübernahme nicht innerhalb von acht Abtastimpulsintervallen im Anschluß an die Zielübergabe erfolgt, wird ein anderes Ziel vom Korrelator über die Leitung 68 für das Verfolgerzustandssignal angefordert. Neue Zielörter werden ferner auch dann angefordert, wenn das bisherige Ziel verloren wird oder das Ziel nach einer ordnungsgemäßen Verfolgung aufgegeben und ein neues Ziel benötigt wird, was durch das Signal auf der Leitung 182 bewirkt wird, wie oben erläutert wurde. Die digitale Signalverfolgungseinrichtung zeigt die durchschnittliche Zielentfernung in nautischen Meilen und die durchschnittliche Entfernungsänderung in Knoten während der Verfolgungsperiode an. Ferner wird das τ-Licht 192 eingeschaltet, wenn die Zeit zu einem extra polierten Zusammenstoß kleiner als die vorgegebene Zeitspanne ist. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel beträgt diese Zeitspanne 60 Sekunden.

Diagramm der Signalverläufe (Fig. 5)

In Fig. 5 ist der zeitliche Verlauf der verschiedenen Signale und Impulse graphisch dargestellt, die im Betrieb der digitalen" Signalverfölgungseinrichtung, insbesondere dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, verwendet und erzeugt werden. Es wurde dabei angenommen, daß durch den Korrelator 10 festgestellt worden ist, daß sich mindestens ein Ziel im Überwachungsbereich befindet und verfolgt werden soll. Es sei angenommen, daß die Signalverfolgungseinrichtung bei Betriebsbeginn auf die Übertragung eines Zieles wartet. Das Diagramm ist auf die periodischen Haupttastimpulse T_ bezogen, die der Ausstrahlung der hochfrequenten Signale P und Q von dem dem Korrelator 10 zugeordneten, nicht dargestellten Sender zu Zielluftfahrzeugen, die'sich innerhalb einer geeigneten Entfernung, z.B. 10 Meilen befinden, entsprechen. Die

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Wiederholungsfrequenz der Haupttastimpulse T_n ist hier, wie angegeben, eine Millisekunde.

Auf die Zuführung des ersten Haupttastimpulses T ,über die Leitung 40 (Fig. 1)folgt nach einer Verzögerung von 1,3 ,us im Verzögerungsglied 80 ein Impuls -T₁ zur Auftastung der Torschaltung 78. Der durch das Verzögerungsglied 44 um 2,4.us verzögerte Impuls T₁ tastet die Torschaltung 42 auf, so daß der Entfernungszähler 52 getaktet werdenkann. Der Entfernungszähler 52 beginnt dann sofort die über die Leitung 55 zugeführten, in Fig. 5 mit 330 bezeichneten Taktimpulse zu zählen, die jeweils einer Entfernung von 50 Fuß entsprechen. Nach der Beendigung der Zählung wird der über die -Leitung 62 eintreffende T -Impuls 64 durch die aufgetastete Torschaltung 66 und das ODER-Glied 37 dem Sperreingang der Torschaltung 42 zugeführt und verhindert dadurch, daß vom Taktgeber 59 weitere Taktimpulse zum Entfernungszähler 52 gelangen. Man beachte, daß der T_R-Impuls vom Korrelator 10 empfangen wird und dem Impuls 28 von dem den Impulsschwerpunkt bestimmenden Detektor 20 des neuen Zieles, das zu verfolgen ist, entspricht. _

Der eintreffende T_D-Impuls, der die Entfernungszählimpulse 330 enden läßt, definiert also die Entfernung zwischen seiner Vorderflanke und der Vorderflanke des Impulses T-, der die Torschaltung 42 aufgetastet hatte. Als nächstes trifft vom Korrelator ein Tastimpuls auf der Leitung 250 ein, der ein verifiziertes Ziel anzeigt und das aufgetastete UND-Glied 252 durchläuft, um das Entfernungsregister 56 zu beschicken, so daß der Zählwert des Entfernungszählers 52 in dem Entfernungsregister 56 gespeichert wird. Der Tastimpuls wird ferner der Zielschaltung 2 4 zugeführt, um das Verfolgerzustandssignal auf der Leitung 68 abzuschalten und dadurch den Korrelator 10 vom Erhalt eines Zieles zu benachrichtigen. Der Impuls T_n ist inzwischen im Verzögerungsglied 50 um 150/US verzögert worden, das nun einen Übertragskommandoimpuls 332 über die Leitung 51 an den voreinstellbaren Abwärts-, zähler 58 liefert, um diesen auf den Zählwert des Entfernungsregisters 56 einzustellen. '

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Die Datenübertragung zum voreinstellbaren Abwärtszähler 58 wird durch die Verzögerung des über die Leitung 250 zugeführten Tastimpulses um 0,5 /us in einem Verzögerungsglied 254 verzögert, um Störungen und Instabilitäten dadurch zu vermeiden, daß im Abwärtszähler ein Zählwert vom Entfernungsregister 56 gespeichert wird, bevor dieses seinen endgültigen Zählwert erreicht hat.

Vor dem überträgungskommandoimpuls 332 werden Taktimpulse, die einer vorläufigen Entfernüngszählung entsprechen, dem voreinstellbaren Abwärtszähler 58 über die Leitung 82 und die aufgetastete Torschaltung 78 zugeführt* Am Ende der Gruppe von Entfernungszählschritteh 334^ die den voreinstellbaren Abwärtszähler 58· bis Null zählen lassen, liefert der Null-Detektor 60 einen "Alles'-Null"-Impuls 336. Der "Alles-Null"-Impuls 336 erregt den Monovibrator 70, dessen Ausgangssignal das durch irgendeinen Taktimpuls aufgetastete U'ND-Glied 72 durchläuft und als dessen Ausgangsimpuls 77 den Tor impulsgenerator 76 erregt, dessen Äusgangssignal der 1-yUS-Verfölgüngstorimpuls 79 ist.

Der Tor impulsgenerator 76 erzeugt ferner 0,5/us nach dem Verfo!-" gungstorimpüls 79 (siehe Pig^ 5 Zeile "Entfernungstor") auf einer Leitung 272 einen Impuls 92 für die Ent-f-ernungsfeinbestimmung. Man beachte, daß die Vorderflanke (linke Seite) des Ausgangsimpulses 77 mit der Vorderflanke des Verfolgungstorimpulses 79 zusammenfällt und daß die Vorder flanke des zur Entfernungsfeinbe-. stimmung dienenden Impulses 92 mit dem Mittelpunkt des Verfolgung stör impulses 79 zusammenfällt. Diese zeitliche Beziehung gewährleistet, wie erwähnt, daß der Verfolgungstorimpuls 79 die Mitte oder den Flachenschwerpunkt des Antwortsignales (Videoimpulses) 25 vom Empfänger 12 umfaßt.

Der Verfolgungstorimpuls 79 tastet über die geöffnete Torschaltung 18 und die Leitung 17 die analoge Entfernungstorschaltung 16 auf, der Auftastimpüls ist in der mit GRG bezeichneten Zeile der Fig. 5 mit 338 bezeichnet.

Der bisher beschriebene Fünktionsablauf in der Signalverfolgungs-

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einrichtung stellt die Funktionsfolgen bei der übergabe eines speziellen Zieles durch den Korrelator dar. Wenn der Tastimpuls auf der Leitung 250 bewirkt, daß das dem Korrelator 10 über die Leitung 68 zugeführte Verfolgerzustandssignal seinen niedrigen Wert annimmt, erzeugt die Zielschaltung 24 außerdem auf der Leitung 69 ein Übernahme- oder Verfolgungssignal AOT, das ein in Fig. 5 bei 340 dargestellter Spannungssprung ist.

Das durch den Spannungssprung 340 über die Leitung 69 aufgetastete UND-Glied 18 leitet (nach Eintreffen des zweiten T -Impulses) die tatsächliche Verfolgung des Zieles ein, indem die Torschaltung 16. aufgetastet wird, um Videosignale-25 vom Emfpänger 12 über die Leitung 13 aufzunehmen. Vor diesem Zeitpunkt waren die Entfernungszählwerte unter Steuerung der Torschaltung 7 8 durch den T -Impuls akkumuliert werden, um den (-5)-Zähler 96 mit Entfernung stakt im pul sen zu verfolgen, der nach Unterdrückung von fünf Entfernungsimpulsen oder -zählwerten die übrigen Entfernungsimpulse über die Leitung 97 zum Entfernungsakkumulator durchließ. Diese Entfernungsimpulse sind in der Zeile BAC der T¹Ig. 5 bei 344 dargestellt. Von der Torschaltung 7 8 werden die gleichen Taktimpulse auch dem (-10)-Zähler 98 zugeführt, der nach Unterdrückung von zehn Taktimpulsen die restlichen über die Leitung 99 an den Entfernungsänderungszähler 100 weitergibt. Diese Entfernung simpulse oder -zählwerte sind in Fig. 5 in der Zeile KRC bei 346 dargestellt.

Es ist ersichtlich, daß die Anzahl der Entfernungsimpulse 3.34, die den Abwärtszähler 58 über die Leitung 82 steuern, um 5 größer ist als die der Eritfernungsimpulse 344 und um 10 größer als die der Entfernungsimpulse 3 46, diese Differenzen sind unten in Fig.5 angegeben.

Die vom Empfänger 12 abgegebenen Videoimpulse 25 auf der Leitung 13 entsprechen den SECANT-Antwortsignalen P~ oder Q . Der Antwortimpuls 25 durchläuft die analoge Entfernungstörschaltung 16 nicht, da diese durch den Entfernungs- oder Verfolgungstorimpuls 79 noch nicht aufgetastet worden ist. Die Funktion des fehlenden

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Impulses 28 vom Detektor 20 wird jedoch durch ein T -Signal übernommen, indem die Torschaltung 42 über das QDER-Glied 37 gesperrt wird. Der Entfernungszähler kann also die Entfernung des-neuen Zieles durch Zählen bestimmen. Wenn der Verfolgungstorimpuls 79* (Fig.5, Zeile "Entfernungstor")erzeugt wird, hat der Übernahmebetrieb begonnen und dauert für die nächsten acht T_-Intervalle an. Die Signalverfolgungseinrichtung beginnt mit dem Verfolgungsbetrieb jedoch erst nachdem das Ziel übernommen worden ist. Die Übernahme des Zieles erfolgt nachdem die Zielschaltung 24 wäh-■ rend der ersten acht T -Impulse drei aufeinanderfolgende Impulse 28 vom Detektor 20 erhalten hat. Der Zielschaltung 24 werden hierfür die T_Q-Signale über die Leitung 41 und die Impulse 28 vom Detektor 20 über die Leitung 30 zugeführt. Die Impulse T-. und die Impulse 28 werden durch geeignete Logikschaltwerke in der Zielschaltung 24 verglichen, um zubestimmen, ob drei derartige aufeinanderfolgende Signalpaare vorhanden sind. Wenn die Aufeinanderfolge festgestellt worden ist, erfolgt die Übernahme, wobei ein Verfolgungssignal 108 der in Fig. 2 genauer dargestellten und oben beschriebenen Programmsteuereinheit 104 zugeführt wird. Man sieht aus dem Diagramm in Fig. 5, daß der Flächenschwerpunkt des Antwortsignals 26 ungefähr in der Mitte des Verfolgungstorimpulses 79 liegt. Der Impuls 28 wird vom Detektor 20 so erzeugt, daß seine Vorderflanke um 0,5 ,us gegenüber dem Flächenschwerpunkt oder der Mitte des Antwortsignales 26 verzögert ist. Es ist ferner daraufhinzuweisen, daß die Vorderflanke des Impulses 28 im wesentlichen mit der Rückflanke des Entfernungstorimpulses 79 zusammenfällt und außerdem in der Mitte des Impulses 92 für die Entfer- , nungsfeinmessung liegt. Der Impuls 28 vom Detektor 20 schaltet dann über die Leitung 36 die Feinentfernungsschaltung 38 ein, -um die Entfernungsimpulse zu zählen, wobei die ersten fünf Impulse in der Zeitspanne t.. die ersten zehn Zählschritte des Entfernungszählers entsprechend einer Entfernung von 500 Fuß darstellen. Die restlichen Zählschritte, die während der Entladung 284' (entsprechend der Entladung der Spannung des Kondensators '284 in Fig.3a) empfangen werden, ergeben die gedehnten zehn Schritte für die Entfernungsfeinbestimmung. ^l ;

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Während der Entfernungsfexnzählung erregt der Impuls 28 außerdem ein Monovibrator-Verzögerungsglied 256, das einen Impuls 348 erzeugt, welcher die Vergleichseinrichtung 54 über eine Leitung tastet, um den Zählwert im Entfernungszähler 52 mit dem im Entfernungsregister 56 zu vergleichen. Die Vergleichseinrichtung 54 bestimmt, wie beschrieben, durch diesen Vergleich, ob der Inhalt des Entfernungsregisters 56 durch Addition oder Subtraktion einer begrenzten Anzahl von Entfernungszählschritten zu ändern ist oder nicht. Man beachte, daß der Impuls 348 auftritt, nachdem der Entfernungszähler fertiggezählt hat.

Die Verfolgung "des Ziels durch Verfolgungstorimpulse 7 9 wird dadurch dauernd wiederholt, daß diese Impulse jeweils einen Videoimpuls 25 durchschleusen, dies geschieht solange, wie das AOT-Signal auf der Leitung 6 9 seinen hohen Wert beibehält.

Wenn das verfolgte Ziel verloren geht oder die Verfolgung beendet wird, nimmt das AOT-Signal auf der Leitung-69 seinen niedrigen Wert an und die Signalverfolgungseinrichtung geht dann wieder in den Wartezustand über und der eben beschriebene Operationsablauf wiederholt sich.

Die Entfernungszähler arbeiten, wie es unter Bezugnahme auf die Fig. 2 beschrieben wurde, während der Zeit, in der der Entfernungszähler 100 die Entfernungsirnpulse über die Leitung 99 erhält, so daß die statistische Glättung oder Mittelung des Entfernungszählwertes bewirkt wird.

Impulsschwerpunkt-Detektor 20

Da sich beim SECANT-System die Amplitude der vom Ziel empfangenen Antwortsignale ändert, ist es zweckmäßig, die Mitte oder den Schwerpunkt eines Antwortsignals zu verfolgen und nicht seine Vorderflanke, wie es bei den üblichen Systemen geschieht. Bei einer in Fig. 4 dargestellten bevorzugten Ausgestaltung eines Detektors 20 zur Ermittelung des Signalschwerpunktes oder der Impulsmitte wird eine konventionelle 1yus-Verzögerungsleitung 222

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verwendet, die zehn Anzapfungen 224 hat. Der ideale Verlauf der Amplitude eines Zielsignals ist durch eine gestrichelte Linie dargestellt, in der Praxis ist die Signalform, jedoch im allgemeinen gekrümmt. Zur Erläuterung ist das idealisierte Zielsignal mit einer Mittellinie 228 dargestellt, die das Symmetriezentrum oder "Zentroid" der Amplitude darstellt. Im wesentlichen werden bei dieser bevorzugten Ausführungsform des Detektors die an den mit 1 bis 5 bezeichneten ersten fünf Anzapfungen 224 auftretenden Spannungen addiert und die Summe mit der Summe der Spannung an den mit 6 bis 10 bezeichneten letzten fünf Anzapfungen 224 verglichen. Die Mitte des Zielsignals wird durch Übereinstimmung der beiden Summenwerte bestimmt. Mit den zehn Anzapfungen 224 der Verzögerungsleitung ist jeweils einer von zehn Widerständen 230 verbunden, die gleiche Widerstandswerte R haben. Die den Anzapfungen abgewandten Enden: der ersten fünf Widerstände sind mit dem Eingang eines ersten integrierenden Verstärkers 231 (A-) verbunden und die entsprechenden Enden der mit den Anzapfungen 6 bis 10 der Verzögerungsleitung ^verbundenen, fünf Widerstände 230 sind mit einem zweiten integrierenden Verstärker 232 verbunden. Das Ausgangssignal E_n des summierenden oder integrierenden Verstärkers 231 wird dem Eingang einer Vergleichseinrichtung und eines Differenzverstärkers 238 zugeführt, während das Ausgangssignal E₁ des summierenden oder integrierenden Verstärkers 232 dem zweiten Eingang des Differenzverstärkers 238 zugeführt ist. Wenn das Antwortsignal 26 durch die Verzögerungsleitung 222 läuft, ergibt sich anfänglich an den Widerständen 230 eine solche Spannungsverteilung, daß das Ausgangssignal E des Verstärkers 231 größer ist als das Ausgangssignal E₁ des Verstärkers 232. Wenn das Antwortsignal 26 die Mitte der Verzögerungsleitung erreicht, wie durch die gestrichelte Linie 226 dargestellt ist, wird die vom Verstärker 231 erzeugte Summenspannung schließlich gleich der vom Verstärker 232 erzeugten Summenspannung. 0,5 ,us nach Zuführung des Signals sind die beiden Spannungen gleich und der Differenzverstärker 238 erzeugt einen Null-Impuls, der dem Eingang eines UND-Gliedes 240 zugeführt wird. Mit dem Ausgang desVerstärkers 231 bzv/. 232 ist der eine Eingang einer Vergleichsschaltung 234 bzw. 23 6 verbunden (die aus Differenzverstärkern bestehen können) , um

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zu gewährleisten, daß'Störungen nicht als Antwortsignal angesehen v/erden. Die Vergleichseinrichtungen sind jeweils mit Eichwiders-t'änden R^ verbunden, mit denen der Mindestwert eingestellt werden kann, den das Signal E_ bzw. E- haben muß, um von der betreffenden Vergleichseinrichtung durchgelassen zu werden. Der Ausgangsleitung der Vergleichseinrichtungen'234 und 236 ist jeweils ein Inverter 242 bzw. 244 in Reihe^geschaltet; diese Inverter liefern das Signal Null, wenn das Eingangssignal E bzw. E- um einen bestimmten Betrag über dem normalen Rauschpegel liegt. Die Ausgänge der Inverter 242 und 244 sowie des Differenzverstärkers 238 sind mit den Eingängen eines NOR-Gliedes 240 verbunden. Wenn die Ausgangssignale der beiden Inverter 242 und 244 sowie des Differenzverstärkers 23 3 Null sind, spricht das NOR-Glied 240 an und liefert eine hohe Spannung an einen Monovibrator 242, der dann einen Ausgangsimpuls mit einer Dauer von 1 »us liefert. Das Ausgangssignal des Monovibrators 242 ist der Ausgangsimpuls 28 auf der Leitung 30 des Detektors 20. Der Impuls 28 wird über die Leitung 32 (Fig. 1) durch die digitale Schleife, die den Entfernungszähler 52 und das Entfernungsregister 56 enthält und durch den Abwärtszähler 58 zurück zum Torimpulsgenerator 76 geleitet, um die analoge Entfernungstorschaltung 16 zu steuern. Wenn der 1 ,us lange Entfernungstorimpuls nicht mit dem Antwortsignal 26 übereinstimmt, wird die Diskrepanz durch die integrierenden Verstärker 231 und 232 festgestellt, die eine Verschiebung des Entfernungstorimpulses bezüglich des Video- oder Antwortsignals bewirken. Wenn also die Mitte des dem Eingang des Detektors zugeführten- Antwortsignals 26 vom Detektor 20 festgestellt worden ist, liefert dieser an seinem Ausgang einen Impuls 28, dessen Vorderflanke 0,5 ,us nach der Mitte des Antwortsignals 26 auftritt. Die Verzögerungszeit der Verzögerungsleitung beträgt ja lyus, so daß ihre Mitte einer Laufzeit von einer halben Mikrosekunde entspricht. Daher ist die Vorderflanke des Ausgangsimpulses 28 um 0,5,us bezüglich der .Mittellinie 2*8 oder dem Flächenschwerpunkt des dem Eingang zugeführten Videoimpulses oder Antwortsignales 26 verzögert.

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Claims (5)

7556-73/Dr.v.B/hö RGA 65996 P A T E I T A I S P E ü C H S

1. , Digitale Einrichtung zum Errechnen der Änderung der

Entfernung ,einer entfernten Station, die Antwortsignale auf Abfragesignale mit vorgegebener Wiederholungsfrequenz und Yerfolgungsperiode liefert, g e k e η η zeichnet durch einen Abtastzähler (Io6, Fig. 2b) zum Zählen der Abfragesignale; eine durch die Zählschritte des Abtastzählers gesteuerte Anordnung (122-1) zum Zählen einer ersten Gruppe der Abfrageimpulse entsprechend einem vorgegebenen ersten Teil einer Verfolgungsperiode vorgegebener Länge, eine Anordnung (.122-2) zum Zählen einer zweiten Gruppe der Abfrageimpulse entsprechend einem vorgegebenen zweiten Teil der Verfolgungsperiode, eine Anordnung (122-3) zum Zählen einer dritten Gruppe der Abfrageimpulse entsprechend einem vorgegebenen dritten Teil der VeΓιο lgungsperioile ; eine Vorrichtung (52, l^?ig. 1) zum Zählen von Taktimpulsen entsprechend dem die Entfernung zur entfernten Station darstellenden Zeitintervall zwischen den Ab frage impuls en und Antwortimpulsen; eine .Anordnung (11o) zur Summierung der Zählschritte der Taktimpulse während der ersten und dritten Gruppe der Abfrageimpulse und zur Subtraktion der Differenz der jeweiligen Summen der Gruppen; und eine Anordnung (1o1) zur Division der Differenz durch einen der Summe der ersten und dritten Gruppe proportionalen Koeffizienten, um hierdurch die Änderung der Entfernung (Geschwindigkeit) der entfernten Station bezüglich einer die betreffende digitale Einrichtung enthaltenden Station.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (in 1oo) zum Bestimmen der Richtung der Bewegung der .entfernten Station bezüglich

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der die digitale Einrichtung enthaltenden Station, welche Vorrichtung eine Anordnung (11o) zum Vergleichen des Taktimpulszählwertes während der ersten Gruppe von Abfragesignalen mit dem Tastimpulszählwert während der dritten Gruppe enthält, wobei" ein größerer,Zählwert für die erste Gruppe ein sich Nähern der entfernten Station und ein größerer Zählwert für die dritte Gruppe ein sich Entfernen der entfernten Station anzeigen.

3. Einrichtung nach" Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine normalerweise arbeitende Anordnung (Io4 in Fig. 1, 198 in Fig. 2b) die die Abfrageimpulse zittern läßt, und eine Vorrichtung (196). die unter Steuerung durch den Abtastzähler die das Zittern der Abfrageimpulse bewirkende Anordnung für einen vorgegebenen Abschnitt der Verfolgungsperiode außer Betrieb setzt.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Teile der Verfolgungsperiode im wesentlichen gleich lang sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählvorrichtung eine Anordnung (38) zum Erhohen der Auflösung des Abstandes zwischen einer vorgegebenen Anzahl der Abfrageimpulse und der entsprechenden Antwortimpulse mit einer Vorrichtung (284, Fig. 5) zum Erzeugen eines zweiten Impulses für jeden Antwortimpuls und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Entfernung der entfernten Station mittels des zweiten Impulses enthält.

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