JPS5938554B2 - 無線測位装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインターロゲータ（質問機送信部）およびトラ
ンスポンダ（応答機）により基準系内における所定物体
の位置を測定するための無線測位装置に関するものであ
る。

この種の測位装置は航空学分野に用いることができる。

この分野における課題は例えば、接地された固定の基準
系にて航空機の位置を測定することにある。

数機の航空機の編隊飛行にて遭遇する他の課題は、各航
空機毎に、自分の領域の先を飛行している所定の航空機
の位置を測定することにある。

また航空機は地上の基準位置に対する自分の位置を測定
する必要がある場合がある。

上述した種類の測定装置は既知であり、例えば定期刊行
物ゝラジオ・アンド・エレクトロニック・エンジニアー
ズ（Ｒａｄｉｏ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｅ−
ｎｇｉｎｅｅｒｓ）“２８号（１９６４年９月号）、第
１６１〜１７２頁１ヌタデイーズ・オブ・ア・ツイン−
チャネル・フレキュエンシイーモジュレイテツド・エコ
ーロケイション・システム（Ｓｔｕｄｉ−ｅｓ ｏｆ
ａ Ｔｗｉｎ−Ｃｈａｎｎｅｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ−
ｍｏｄｕ−１ａｔｅｄ Ｅｃｈｏ−１ｏｃａｔｉｏｎ
Ｓｙｓｔｅｍ）“に記載されている。

この刊行物に記載された測位装置では、位置測定すべき
目標が直線的に周波数変調された電波を送信機から受け
、この目標までの距離に比べ比較的接近した２つの受信
アンテナに向はエコーを直接反射する。

受信アンテナの信号と送信信号との間の２つのビート信
号の各々は２つの受信アンテナと目標との間の距離の目
安となり、これら２つのビート信号の積を形成すれば目
標の方位に固有の角度値が得られる。

上記の刊行物には、多数の目標の中から所定目標の方位
を決定するのは困難であるということが記載されている
。

従って前述した測位手段をこのような問題、特に多数の
航空機の編隊飛行に関する測位手段に適用することは安
全上の問題で不適当である。

その理由は、航空機に搭載されたインクロゲータは他の
すべての航空機から、しかも大地からもエコーを受ける
惧れがあり、従来技術で所定の航空機の位置を推断する
のは極めて困難である為である。

本発明の目的は上述した欠点のない確実で正確な無線測
位装置を提供せんとするにある。

本発明の基礎となる原理は、第１に、位置決定すべき１
個以上の目標に、直線的に周波数変調された受信波を返
信するとともに、各目標に対し固有の、しかもインクロ
ゲータによって識別しうる１種類以上の特性をこの返信
波に与えるトランスポンダを設けるということ、第２に
、インクロゲータ内で形成されるビート信号を制御ルー
プ内で処理し、これにより送信機の変調信号の勾配を無
線高度計および距離計で用いられているような技術によ
って変えるということである。

第１の手段によれば、制御ループがまだ安定化されてい
ない場合にインクロゲータに固有の目標を選択すること
ができる。

この制御ループが選択された目標に対し安定化されれば
、この制御ル′−プはフィルタとして作用し、このフィ
ルタにより、選択された目標を囲む狭い通路の外部に位
置する目標から到来するエコー信号を除去する。

本発明は、無線信号をトランスポンダに送信する送信手
段を有しているインクロゲータを具え、前記送信手段が
、前記無線信号を周波数が直線的に変化する変調信号で
変調するための変調手段を含み、前記トランスポンダが
、前記無線信号を受信するための受信手段と、受信信号
からこの受信信号の変調勾配と同じ変調勾配の成分を有
し、かつ周波数が前記トランスポンダ固有の予定量だけ
一方向にシフトされた信号を形成するための信号形成手
段と、前記周波数シフト成分を有する信号を前記インク
ロゲータに送信する手段とを含み、前記インクロゲータ
がさらに、前記周波数シフト成分を有する前記信号を受
信する少なくとも２個の離間したアンテナと、前記アン
テナに結合され、これらの各アンテナによって受信され
る信号と、前記インクロゲータの送信手段によって送信
される信号とからビート信号を導出するためのビート信
号導出手段と、前記ビート信号の内の少なくとも一方の
ビート信号の周波数を前記一方向に対し反対方向に前記
予定量だけシフトさせる周波数シフト手段さ、出力端子
および前記周波数シフト手段に結合される入力端子を有
している周波数弁別器と、前記変別器の前記出力端子に
現われる信号を前記変調手段に結合させて、前記変調信
号の傾斜勾配を制御して前記周波数シフト成分の周波数
を一定にするための変調信号勾配制御用結合手段と、前
記ビート信号から前記インクロゲータに関連する前記ト
ランスポンダの方位に関するデータを導出するための方
位データ導出手段と、前記ビート信号から前記トランス
ポンダの距離に関するデータを導出する距離データ導出
手段とを具え、かつ前記方位データ導出手段が、２位置
スイッチによって前記変調手段の出力端子に接続され、
前記変調信号の傾斜部の期間を測定する２個の期間測定
回路と、前記雨期間測定回路に接続されて、これらの測
定回路によって測定された期間を差引くことによって方
位に比例する信号を導出するための減算回路、とを含み
、前記距離データ導出手段が、前記雨期間測定回路に接
続されて、これらの測定回路によって測定された前記変
調信号の傾斜部の期間を加算して距離に比例する信号を
導出するための加算器を含むようにしたことを特徴とす
る。

本発明の一好適例においては、前記トランスポンダが１
個のアンテナと、入力および出力端子を有している遅延
線と、前記アンテナを前記遅延線の入力および出力端子
に交互に結合させるための２位置切換手段とを含み、前
記遅延線の遅延量を、前記切換手段の各サイクル中に前
記アンテナが前記切換手段の一方の位置（こ対しては受
信アンテナとして作用し、かつ前記切換手段の他方の位
置に対しては遅延信号を送信するための送信アンテナと
して作用するような値とする。

送受信アンテナとして作用する単一のアンテナを有する
上述したトランスポンダにおいては、アンテナ切換回路
を前記のシフト周波数に等しい周波数で附勢し、受信し
た周波数シフト信号の前記の信号成分を形成するように
することができ、インクロゲータにおいては、周波数シ
フトされたビート信号の前記の成分を、周波数が前記の
切換周波数で制御される局部発振器でビート信号を復調
することにより形成する。

トランスポンダは周波数シフトばかりではなく、返信波
の他の特性によっても特定化させるのが有利である。

図面につき本発明を説明する。

本発明装置の目的は基準系における所定の物体の位置を
決定することにある。

第１図において、点Ｍで示す物体は一平面内にあり、基
準系は直交軸ｏｙ 、ｏｚからなるものとする。

点Ｍの位置は方位ＯＭと軸ＯＺとの間の角度αさ距離−
ＯＭで決定することができる。

第２図においては点Ｍは空間内に位置し、基準系は直交
軸ｏｘ 、ｏｙ 、ｏｚから成る。

この場合点Ｍの位置は上述の角度α、方位ＯＭ’と軸Ｏ
Ｘとの間の角度ψおよび距離０Ｍで決定することができ
る（ここで点Ｍ′は点Ｍを面ＯＸＹ上に投影した点であ
る）。

本発明装置の目的は、特に方位ＯＭを表わす角度（例え
ば第１図の場合は角度α、第２図の場合は角度αおよび
ψ）についてのデータを提供することにある。

本発明装置は距離データＯＭも提供するこさができ、こ
の際コストの増大は殆んど生じない。

第３図は基準系と関連する本発明装置のインクロゲータ
部の構成図である。

本構成図は物体が一平面内に位置する第１図の場合に適
用する。

インクロゲータは基準系ＯＹＺに関連する送信機１を具
え、この送信機はのこぎり波信号を発生する変調器２で
制御されて直線的に周波数変調された信号を送信アンテ
ナ３に供給する。

アンテナ３は、例えば第１図に示すように点Ｏに配置し
、物体Ｍに向は電波を放射する。

物体Ｍは後述するトランスポンダを具え、このトランス
ポンダは送信されてきた電波に対応するが（即ち直線的
に周波数変調され、同一の変調匂配を有するが）、トラ
ンスポンダに固有の周波数だけ所定の方向にシフトさｎ
た電波を返信する。

このトランスポンダからの電波を、第１図に従って基準
軸ＯＹ上の点０に対し対称な点ＡおよびＢに配置された
２個の受信アンテナ４および５で受信する。

２個の受信アンテナ４および５から成る装置を、以下、
基準系の測定基部と称す。

第３図において、混合回路６および７はカップラ８を介
して取出される送信機１の信号の１部分とアンテナ４お
よび５で受信された信号さてビート信号を形成する。

周波数がｆＡおよびｔ’Ｈのこれらビート信号を増幅器
９および１０で増幅する。

第３図の例では、２位置スイッチ１１，１２゜１３のよ
うな切換スイッチをビート信号へおよびｆＢの通路内に
設ける。

これらスイッチを制御回路１４で制御し、これにより変
調器２ののこぎり波信号の２個の順次の周期中これらス
イッチを位置ａおよびｂに交互に切換える。

スイッチ１１はビート信号ｆＡおよびｆＢを周波数弁別
器１５に交互に供給する。

スイッチ１１と周波数弁別器１５との間にはスイッチ１
１により時分割されたビート信号ｆＡおよびｆＢの周波
数を発振器３７により供給される一定周波数だけシフト
する混合回路３６と、周波数弁別器１５の中心周波数ｆ
ｏを中心とする帯域通過フィルタ３９を設ける。

発振器３７の周波数はトランスポンダに固有のシフト周
波数に等しくすると共にビート周波数ｆＡおよびｆＢの
シフトをトランスポンダで行なわれたシフトと反対の方
向に行なう。

周波数弁別器１５の出力信号をスィッチ１２テ積分回路
ＩＡおよびＩＢに交互に供給する。

最後に、積分回路■いおよびＩＢの出力信号をスイッチ
１３により変調器２に交互に供給して直線変調信号の傾
斜を制御する。

変調器２の信号をスイッチ１７の共通端子に供給する。

このスイッチ１７は上述したスイッチと同様に回路１４
の制御信号により位置ａおよびｂに交互に切換えられる
。

変調信号の各期間中、スイッチ１７が位置ａ（又はｂ）
に位置するときは期間測定回路ＰＡ（又はＰＢ）により
変調信号の傾斜部の期間（のこぎり波の持続時間）ＴＡ
（又はＴＢ ）の測定値を発生させる。

回路ｐＡ、 ＰＢは、例えは測定された期間を連続信号
ｓＡおよびｓＢに変換するものとする。

回路１８は連続信号ＳＡおよびＳＢ間の差を発生し、こ
の差信号は、後述するように第１図の角度αの良好な決
定関数で、所望のデータである。

更に、回路１９は信号ｓＡおよびｓＢの和を発生し、こ
の和信号は距離ＯＭを表わす。

第１図に示す角度αの決定について、以下に述べる測位
装置は、距離ＯＭが２個のアンテナ４および５間の距離
２ａより著しく大きいときは、距離風およびＭＢの差Δ
Ｒを優れた近似で式３式％（１） で表わせるという事実に基づいている。

第１図から、ΔＲは送信アンテナ３から測位すべき物体
Ｍを経て受信アンテナ４および５に至る電波の通路長の
差として得ることができること明らかである。

本発明装置では、これらの各通路を直線周波数変調勾配
制御無線高度計に用いられている方法により測定する。

かかる無線高度計の原理は、例えば本願人に係るフラン
ス国特許明細書第７６０７０５８号（第１および２図）
に記載されている。

この無線高度計においてはビート信号を大地に向は放射
する送信アンテナに供給される一定の周波数シフトΔＦ
を有する直線周波数被変調信号と大地から反射され受信
アンテナに受信される信号との差で形成する。

このビート周波数ｆｂはΔＦ１変調信号の傾斜部の期間
Ｔおよび送信アンテナと受信アンテナとの間の大地を介
しての電波走行時間τとの間に次式の関係がある。

このビート信号を変調信号の傾斜匂配を変える制御ルー
プに用いてビート周波数を制御ループ内の周波数弁別器
により供給されるホールド周波数ｆＱに等しくする。

制御ループが安定したときの変調信号の傾斜部の期間Ｔ
は次式に従って走行時間τに比例する。

第３図のインクロゲータにおいては、この型の制御ルー
プを用い、これを混合回路３６、発振器３７および帯域
通過フィルタ３９によって行なわれる周波数シフトによ
りビート信号ｆＡおよびｆＢから取り出した信号で交互
に制御する。

以下の説明から明らかとなるように、インクロゲータに
おいて行なわれる周波数シフトはトランスポンダにおい
て行なわれる周波数シフトを相殺して変調信号の傾斜匂
配の制御ループが、まるで何の周波数シフトも行なわれ
なかったかのように作動するようにする。

しかし、トランスポンダおよびインクロゲータにおいて
行なわれる反対方向の同一周波数シフトによってインク
ロゲータにで特定のトランスポンダが選択され、かつ例
えば大地から発生する寄生エコーも除去されることは明
らかである。

第３図のインクロゲータの動作を説明するために、第４
ａ図に変調器２により供給されるのこぎり被変調信号を
示す。

この信号は送信機１の一定周波数シフトΔＦに対応する
一定の振幅ΔＳを有する。

２個の順次の垂直縁間の時間間隔をこの信号の周期と称
す。

各周期中、変調信号は一定期間のポーチを有し、次いで
可変期間（変調信号傾斜部の持続時間と称す）中直線的
に増大するが、これについては以下に更に説明する。

第４ｂ図はスイッチｌＬ１２，１３，１７の制御信号を
示し、この信号は変調信号の垂直縁で値が変化し、周期
欧およびｔＢ中これらスイッチを位置ａおよびｂに交互
に切換える。

従って、スイッチ１１，１２，１３，１７を位置ａに切
換える周期ｔ 中は、ビート信号板がアンテナ４からの
信号から形成され、周波数シフトされた後、周波数弁別
器１５および積分回路■えを具える制御ループにおいて
変調器２の変調信号の傾斜匂配を制御するのに用いられ
る。

上記スイッチを位置すに切換える周期ｔＢがアンテナ５
からの信号から形成され、周波数シフトされた後、同一
の周波数弁別器１５と別の積分回路ＩＢを具える制御ル
ープにおいて変調器２の変調信号の傾斜匂配を制御する
のに用いられる。

そして、上記スイッチが位置ａ又はｂに切換えられる周
期ｔＡ又はｔＢ中、変調信号の傾斜匂配は信号周波数玩
又はｆＢが弁別器１５の中心周波数ｆｏＩこ等しくなる
ように制御される。

上述した式（２）を適用するさ、周期１ＡおよびｔＢ中
の変調期間ＴＡおよびＴＢはアンテナ３とアンテナ４と
の間の物体Ｍを介しての電波走行時間τＡおよびアンテ
ナ３とアンテナ５との間の物体Ｍを介しての電波走行時
間τ８とそれぞれ次式の関係になる。

さなる。

周期ｔＡおよびｔＢ（その場合変調周期はＴＡおよびＴ
Ｂ）に際しスイッチ１７は変調信号を交互に期間測定回
路ＰＡおよびＰＢに転送し、従ってこれら期間測定回路
は第４図Ｃおよび第４図ｄに示した波形の信号を受信す
る。

回路ＰＡおよびＰＢは変調周期ＴＡおよびＴＢに比例す
る連続信号ｓＡ走行時間τＡおよびτＢを第１図（こお
ける対応通路および伝播速度Ｃの関数として表わすこと
Ｅζより式（３）は 、−Δｆ、−１ およびｓＢを供給し、減算回路１８はＴＡ−ＴＢに比例
する信号５Ａ−ｓＢを供給する。

ΔＲ−ＭＡ−Ｍ百と仮定すれば式（４）はと変形するこ
とができる。

ここで式（１）を考慮に入れれば上式は と表わすことができる。

従って減算回路１８の出力端子においては物体Ｍの方位
を特定する角度αに対応するｓｉｎαに比例する信号が
得られることが証明される。

更に、距離ＯＭはＡおよびＢに配置した２個の受信アン
テナ４および５の離間距離２３に比べて相尚大きいので
、ＯＭ＝’“→“１となり・これを用いて式（４）から
次式 が導出される。

従って加算回路１９の出力端子においては点Ｏから物体
Ｍへの距離０Ｍに比例する信号が得られることが証明さ
れる。

なお、基部ＡＢにおいて物体の距離範囲を求めるために
は実際上加算回路１９の使用を回避することができる。

実際上、この基部の長さは距離ＯＭに比べ著しく小さく
ＭＡ”ＯＭとみなすことができる。

従って式（４）によれば期間測定回路ＰＡまたはＰＢに
より周期ＴＡまたはＴＢを測定することにより実際上距
離面が求められることは明らかである。

第３図の変形装置においては２個の混合回路６および７
に代え単一の混合回路のみ使用し、この混合回路には回
路１４の制御信号によって附勢される適当なスイッチ回
路を介し受信アンテナ４および５から信号を交互に供給
する他、送信機１から信号を供給する。

従って、周波数弁別器１５には、上述したように、周波
数シフトされ、かつ周期ｔＡおよびｔＢにおいて分配さ
れるビート信号玩およびｆＢが供給される。

これと同じ形式の変形装置においては、２個の期間測定
回路ＰＡおよびＰＢに代え、単一の期間測定回路のみ使
用し、この期間測定回路に変調信号を供給する。

この期間測定回路は時間的に分配され、かつ周期ＴＡお
よびＴＢに比例する不連続信号ｓＡおよびｓＢを供給し
、スイッチを介しこれらの信号は適当な遅延回路を介し
減算回路に接続した２つのチャンネルに分配され、減算
回路は、上述したように、所要の角度情報を供給する。

接点の形態で示したすべてのスイッチ回路はダイオード
の如き半導体素子で実現することもできる。

なお、本発明による装置の作動を要約するとつぎの通り
である。

即ち、送信機１の出力信号の周波数掃引の勾配は変調器
２の出力信号によって制御され、この変調器の出力電圧
は予定した高さを有するのこぎり波信号であるが、この
のこぎり波信号の勾配は積分器ＩＡおよびＩＢの出力電
圧で制御することができる。

アンテナと物体との間の所定距離は送信信号と受信信号
との間の所定の遅延時間に対応する。

周波数掃引信号の所定の勾配に対しては、送信信号と受
信信号との間の所定の遅延時間（こより所定のビート周
波数が対応する。

周波数弁別器１５にてこのビート周波数は所定の電圧に
変換され、この電圧は積分同格ＩＡおよびＩＢにて積分
される。

この積分電圧を変調器２に送給して、この際新規に得ら
れたビート信号によって周波数弁別器１５の出力電圧を
低下させるように変調器２の出力信号の傾斜勾配を変化
させる。

このようにして上述した信号処理は周波数弁別器１５の
予定した中心周波数ｆＱに安定化され、これにより弁別
器１５の出力電圧はアンテナと物体との間の各所定距離
に対してＯとなる。

これにより変調器２の出力電圧の勾配は上記距離を特定
化する値となる。

最大出力電圧の高さは一定であるので、所定の傾斜勾配
は前記出力電圧の期間Ｔの所定値に対応する。

従ってこの期間を用いて前述したように物体の位置を決
定することができる。

本発明の測位装置は第２図に示した場合に容易に拡張適
用することができ、第２図の場合には測位すべき物体Ｍ
が空間にあり、この場合の角度測定は先に説明した角度
αおよびψに関連して行なう。

従って例えば次に述べるように配置される３個の受信ア
ンテナによって、基準系に関連する測定基部を構成する
ことができる。

即ち、２個の受信アンテナ４および５は受信アンテナ２
０を配置した点０から距離ａで軸ＯＹおよびＯＸ上に配
置する。

送信アンテナ３は平面ＸＯＹにおいて受信アンテナに比
較的近い点Ｅに配置する。

物体Ｍから測定基部までの距離は距離ａに比べ大きいの
で差ΔＲ１＝ＡＭ−ＯＭおよびΔＲ２−ＢＭ−６Ｍは角
度αおよびψの関数となる。

この場合本発明の測位装置は差ΔＲ０およびΔＲ２を測
定し、それから角度αおよびψを決定することにより位
置測定を行うようにする。

第５図は本発明の測位装置のインクロゲータ部を示し、
このインクロゲータ部によれば距離ΔＲ１およびΔＲ２
の差を測定するこさができる。

インクロゲータ部は、受信アンテナ４および５の信号を
処理し、かつ第３図におけると同一符号で示した装置の
他に、受信アンテナ２０の信号と送信機１の信号とで周
波数ｆｃのビート信号を供給する混合回路２１を具え、
この周波数信号ｆｃは増幅器２２において増幅され、更
に積分回路ＩＡおよびＩＢと同一機能を有する積分回路
ＩＣを具えている。

スイッチ１１，１２，１３，１７は３位置スイッチであ
り、変調器２の変調信号の順次の周期ｔＡ、ｔＢ、ｔｃ
に対して回路１４の制御下にて位置ａ、ｂ、ｃに順次切
換えられる。

３つの位置ａ、ｂ、ｃを有するスイッチ１７は周期ｔＡ
、 ｔＢ 。

ｔｃの期間中変調信号を期間測定回路ｐＡ、 ＰＢ、Ｐ
ｃへ順次転送する。

回路２３は期間測定回路ＰＡの出力信号ｓＡと期間測定
回路ＰＣの出力信号Ｓｃとの差信号を形成し、回路２４
は期間測定回路ＰＢの出力信号ＳＢと出力信号Ｓｏとの
差信号を形成する。

これらの減算回路２３および２４の出力端子には前述し
た後に求める量ΔＲ１およびΔＲ２に比例する信号が得
られる一方、信号Ｓｃは距離測定量面を表わす。

これらの結果は、周期ｔＡ、 ｔＢ 、 ｔｃの期間中
に変調信号の勾配をそれぞれｆＡ＝ｆＱ、 ｔ’Ｂ＝
ｒ□およびｆｃ＝ｆＱとなるように制御するという事実
によって説明することができる。

本例の場合には周期ｔＡ、ｔＢ、ｔｃの期間中における
変調周期ＴＡ、ＴＢ、ＴＯを式（４）に対するのと同一
態様で次式の如く表わすことができる。

ＴＡ−ＴＯおよびＴＢ−ＴＯの減算を行なえば、ΔＲ１
およびΔＲ２に比例する量が得られ、一方減算回路２３
および２４の出力信号はΔＲ１およびΔＲ２の測定量を
成し、これから角度αおよびψを求めることができる。

更にＥＭ−ＭＯであるので、Ｔｏは点０から物体Ｍまで
の距離測定量を表わす。

次に本発明の測位装置の使用例並びにインクロゲータお
よびトランスポンダの数種の変形例を同時に説明するこ
とにする。

この、使用例はヘリコプタを編隊飛行隊形において所定
位置に維持する問題に関し、この問題を第６図につき説
明する。

第６図には２機のヘリコプタを示し、一方のヘリコプタ
Ｈ０は先導機であり、他方のヘリコプタＨ２は後続機で
、これら２機のヘリコプタは図示しない他のヘリコプタ
との編隊の一部である。

編隊飛行を行うためには各ヘリコプタＨ２は自己の基準
系において前方のヘリコプタＨ１の位置（方位および距
離）、２機のヘリコプタが互に近ずくかまたは互に遠ざ
かる速度、地面に対する適正高度を知らなければならな
い。

最後に、先導のヘリコプタＨ１の飛行コースに関するデ
ータは後続ヘリコプタＨ２へ伝送しなければならない。

本発明の測位装置はかかる問題を解決するのに特に好適
である。

各ヘリコプタＨ２の前部にインクロゲータを設け、この
インクロゲータはヘリコプタＨ２の軸α十に配置され、
かつヘリコプタＨ１の尾部における点Ｎに配置したトラ
ンスポンダ３０の方向に送信を行う送信アンテナ３を具
えている。

更にインクロゲータは軸ＯＺに対し軸ＯＹ上に対称に、
かつ互に約１．５ｍの距離で配置した２個の受信アンテ
ナ４および５を具えている。

第３図につき先に説明した本発明の測位装置はヘリコプ
タＨ１につき角度α、ヘリコプタＨ２に対するヘリコプ
タＨ１の方位およびヘリコプタ間の距離０Ｎ−７を測定
するのに好適である。

しかし更にこの測位装置はヘリコプタＨ１の高度、２機
のヘリコプタの相対速度をも測定し、ヘリコプタＨ２に
対してヘリコプタＨ１の飛行コースを伝達することにも
極めて簡単な方法で適合させることができる。

しかしこのような編隊飛行においては、ヘリコプタＨ２
のインクロゲータおよびヘリコプタＨ１のトランヌポン
ダによって行われる測定が地面によって反射された信号
または編隊飛行中の他のヘリコプタから到来する信号に
よって妨害されないようにするための手段を講する必要
がある。

第７図は第６図につき説明したような編隊飛行に好適な
インクロゲータを示すブロック線図である。

このインクロゲータは第３図に示した装置の構成部品の
他に、以下詳細に説明するような変形構成部品を具えて
いる。

尚、第３図の構成部品さ同一の構成部品には同一符号を
附して示す。

アンテナ３，４および５からのライン上に切換スイッチ
３３，３４および３５を配設し、これら切換スイッチを
同時に切換位置ａｂまたはＲａのいずれかに切換制御す
る。

尚、切換位置ａｂに切換えられている場合には混合回路
６および７は受信アンテナ４および５に関するビート信
号ｆＡおよびｆＢを供給するが、切換位置Ｒａに切換え
られている場合には混合回路６は尚該ビート信号を供給
せずまた、混合回路７はアンテナ３１にて送信される信
号とアンテナ３２にて受信される信号との間の無線高度
計用ビート信号ｆＨを供給する。

さらに、切換スイッチ１１と周波数弁別器１５との間に
次の構成部品を順次に設ける。

すなわち混合回路３６を設け、この回路により切換スイ
ッチ１１から到来するビート周波数ｆＡおよびｆＢを発
振器３７から供給される一定周波数δ′Ｐでシフトする
。

さらに帯域通過フィルタ３９を設け、この帯域通過フィ
ルターの中心周波数を弁別器１５の中心周波数ｆＱとす
る。

増幅器１０の出力端子を切換位置Ｒａにある切換スイッ
チ３８を経て帯域通過フィルタ３９の入力端子に接続す
る。

尚、この切換スイッチの他方の切換位置ａｂは使用しな
い。

２つの切換位置ａｂおよびＲａを有する切換スイッチ４
０を変調器２の出力端子における分岐線路４５およびス
イッチ１７に接続する。

このスイッチが切換位置ａｂまたはＲａのいずれかに切
換えられているかに応じて、このスイッチから変調信号
を第３図の場合と同じ機能を有するスイッチ１７または
ヘリコプタの高度の示度を与える期間測定回路ＰＨのい
ずれかに供給する。

２つのヘリコプタの相対的速度測定値を与える回路４１
を距離測定値を与える加算器１９の出力端子に接続する
。

フィルタ３９と周波数弁別器１５とを分岐線路４６で接
続し、この線路をさらに振幅変調検波器４２に接続し、
これを周波数検波器４３次いでこれをデコーダ４４にも
接続する。

以下さらに詳述するように、このデコーダは先導ヘリコ
プタＨ１のコースに関するデータを供給する。

第７図のインクロゲータがどのように作動するかを説明
する前に、このインクロゲータが制御および機能に関し
て２つの型の切換スイッチを具えている点に留意する必
要がある。

蝋型回路と称する切換スイッチ１１，１２，１３，１７
はすでに第３図のブロック線図にも利用されており、こ
れらのスイッチは変調信号の各周期毎に第４ｂ図に示す
制御信号により制＋ｌｊされる。

ａｂ／Ｒａ型と称する切換スイッチ３３，３４，３５，
３８および４０は、例えば毎秒毎に約１００ｍ５の期間
中は切換位置Ｒａに切換えると共に残りの時間期間中は
切換位置ａｂに切換えるようにする手段（図示せず）に
より制御する。

切換スイッチａ１）／Ｒａが切換位置ａｂにある場合に
は、この装置は第３図の装置と全く同様に受信アンテナ
４および５からの信号に基すいて作動する。

このため減算回路１８は位置αに関するデータを供給し
、加算回路１９は２つのヘリコプタの距離ｌの情報を供
給し、さらに分路回路４１は２つのヘリコプタの相対速
度データを供給する。

変調器の制御ループに設けた混合回路３６によってアン
テナ４および５が受信した信号から導出したビート周波
数ｆＡおよびｆＢをδＰだけ周波数シフトさせる。

このシフトはヘリコプタＨ１のトランスポンダ３０が受
信した信号の周波数シフトと同じ大きさであるが方向が
反対である。

編隊飛行の各ヘリコプタ例えばＨｌはそのトランスホン
ダの周波数シフトがδＰという特定の値によって特徴付
けられるため、追従するＨ２の如きヘリコプタは、これ
が追従すべきヘリコプタか否かを識別することができる
。

フィルタ３９の目的は、周波数弁別器１５に供給される
信号中の例えば大地からの反射波によって形成されて受
信アンテナ４および５に到達する寄生ビート信号を完全
に除去することにある。

回路４２はヘリコプタが受信した信号に関し、このヘリ
コプタのトランスポンダ３０で実行される振幅変調を検
波する。

この振幅変調周波数ωは比較的低い値（例えば数ＩＧ（
ｚ）であり、この値は各ヘリコプタに固有な値であり、
この周波数と上述した周波数シフトδＰと相俟ってイン
クロゲータによる各ヘリコプタの識別に寄与するもので
ある。

これと同時に、ヘリコプタＨ１のトランスポンダにおい
て振幅変調の周波数を±δω周波数シフトさせてヘリコ
プタＨ１のコースに関する情報をヘリコプタＨ２に符号
化形態で伝送するために使用する２進エレメントを伝送
する。

周波数検波器４３は振幅変調の周波数シフト±δωに対
応する２進エレメントを供給し、デコーダ４４はヘリコ
プタＨ１の方位角βをアナログ形態で供給する。

スイッチａｂ／ＲａｆＪＳＲａの位置にあるときには、
地上方向に向いたアンテナ３１および３２のみを用い、
混合回路７により無線高度計用ビート信号ｆＨを供給す
る。

この信号は、従来の無線高度計におけると同様に、変調
器２の信号の勾配を制御するために用いられる。

この勾配の期間は、ヘリコプタＨ２の高度指示りを与え
る測定回路ＰＨにて測定される。

第８図は、第６図のトランスポンダ３０のように、ヘリ
コプタＨ１に搭載されるトランスポンダのブロック線図
である。

このトランスポンダは、互いに１ｍの離間距離で前方に
配置される２個のアンテナを具えている。

受信アンテナ５０および送信アンテナ５１の後方には、
それぞれ増幅器５２および５３を接続する。

上述した機能を果すために、増幅器５２の出力端子を変
調器ＢＬＵ５４に接続する。

この変調器は発振器５５からシフト周波数δＰも受信し
、この周波数値はヘリコプタに固有のものである。

その後、変調器ＢＬＵ５４の出力端子を振幅変調器５６
の入力端子に接続する。

変調器５６では、入力信号の振幅を発振器５７の出力周
波数で変調する。

ヘリコプタに固有であるこの公称値の出力周波数をコー
グ５９により供給されるデジタル信号の２進エレメント
の値に応じて変調器５８によって±δωにわたりシフト
させる。

前記デジタル信号はインクロゲータへ向けて送信すべき
方位情報に相当する。

上述したように編隊でヘリコプタをその所定位置に保つ
ための装置（こは、インクロゲータ用の３個のアンテナ
とトランスポンダ用の２個のアンテナとを設ける。

次に示す変形例は、これらアンテナの数を減らすことを
可能にしたものである。

この変形例に相当するトランスポンダの回路図を第９図
に示す。

これは、同一機能を果し、かつ同一符号を附して示す第
８図のトランスポンダの構成部品を所定数具えている。

第９図のトランスポンダは、以下に説明するように送信
アンテナおよび受信アンテナの役割を交互に果す１個の
アンテナ６０を具えている。

このアンテナ６０をスイッチ６１の共通点に接続する。

このスイッチは、制御回路６２により供給される制御信
号の値に応じて、２つの位置ＥｍおよびＲｅの何れか一
方の位置を占める。

前記制御信号は、水晶発振器６３から得られる一定周波
数δＰを有している。

スイッチ６１が位置Ｒｅにある場合には、アンテナ６０
は増幅器５２に接続される。

この増幅器５２は遅延線６４に接続する。

この遅延線６４の一端は、振幅変調器５６に接続し、こ
の振幅変調器は、第８図に示すように、一方では素子５
７，５８゜５９に、他方では増・幅器５３に接続する。

増幅器５３の出力端子は、スイッチ６１が位置Ｅｍにあ
る場合にはアンテナ６０に接続される。

第１０図は、このトランスポンダの動作を示す。

第１０ａ図はスイッチ６１の制御信号の形状を示す。

周波数がδＰのこの制御信号は、切換スイッチの位置Ｅ
ｍおよびＲｅに対応する２つのレベルＥｍおよびＲｅを
有しており、各周期τＰ＝１／δＰ内では、Ｅｍの期間
をＲｅの期間に少くとも等しくすべきである。

第１０ｂ図は、斜線を附した部分により、アンテナ６０
で受信された信号が遅延線６４の入力端子に伝送される
瞬時を示している。

第１０ｃ図は斜線を附した部分により、受信した信号が
遅延線６４の出力端子に現われる期間を示している。

遅延線の遅延時間τ０は遅延した受信信号が、スイッチ
６１が位置Ｅｍにある期間内に発生するような時間とす
る。

したがって、トランスポンダのアンテナ６０が、τ０に
わたり延した受信信号を返信することは明らかである。

この返信は、スイッチ６１の制御周波数δＰ（δ１は例
えばＭＨｚに等しくする）に等しい周波数によって周期
的に行ない、その結果、受信信号の影像が、瞬時的に返
信された周波数に対して周波数δＰの整数倍にわたりシ
フトされたビームにより構成される。

このことは、変調器ＢＬＵ５４によって第８図のトラン
スポンダにて行なわれる周波数シフトδＰに相等する。

さらに、方位データβの返信に関し、この返信は第８図
について説明したように、振幅変調器５６によって行な
う。

第１１図は、第７図のものと同一機能を果すも、トラン
スポンダに関連した機能に対して３個のアンテナの代り
に催か２個のアンテナを用いるインクロゲータの回路の
一部分を示すブロック線図である。

この回路を設定するに際し、これは第９図に示すタイプ
のトランスポンダに関連するものとした。

第１１図に示すインクロゲータ２は第７図に示すインク
ロゲータの回路素子と同一の所定数の回路素子を以って
構成するととも（こ第７図の回路素子と同一部分には同
一符号を付して示す。

しかし本例では説明の便宜上変調器２の制御ループに設
けられた回路のみを示す。

即ち第１１図のインタラゲータにはサーキュレータ７０
を設け、その端子７１に送信器１からの送信すべき直線
性周波数変調信号を供給する。

サーキュレータ７０の端子７２をａｂ／Ｒａ型のスイッ
チ７３を経てａ ／ ｂ型のスイッチ７４の共通点に接
続するか又は地上に向けられた送信アンテナ３１に接続
し得るようにする。

スイッチ７４の共通点は第４図の波形４ａに示す制御信
号の関数として２個のアンテナ７５および７６に交互に
接続しこれらアンテナによってトランスポンダに関連す
る諸測定値の測定基準を形成し得るようにする。

混合回路７７はその第１入力端子をカプラ８に接続して
送信された信号の１部分を受信し得るようにするととも
にその第２入力端子をａｔ）／Ｒａ型のスイッチ７８を
経てサーキュレータ７０の端子７９に接続するかまたは
地上に向けられた受信アンテナ３２に接続し得るように
する。

混合回路７７の出力信号を増幅器８０により増幅した後
ａｂ／Ｒａ型のスイッチ８１を経て位相ループ回路８２
の入力側に供給するか又はフィルタ３９の入力側に供給
し得るようにする。

位相ループ回路８２はこれを適当に構成して附勢により
可変発振器８３の周波数を制御するとともに第７図の混
合回路３６がインクロゲータに供給する場合と同一のビ
ート信号を出力端子８４に発生し得るようにする。

位相ループ回路８２および発振器８３により構成する回
路はインクロゲータを第９図に示す型のトランスポンダ
に適用するブロック図の１部分とする。

同様に位相ループ回路８２をフィルタ３９および変調器
２間に接続することもできる。

変調器２の出力側の導線４５に接続された回路およびフ
ィルタ３９の出力側の導線４６に接続された回路は第１
１図には示さない。

これらの回路は第７図に示す回路と同一とする。

第１１図に示すインクロゲータの作動は次の通りである
。

スイッチ７３．７８および８１が例えば毎秒９００ｍ５
の期間にわたって位置ａｂに在る場合には２個のアンテ
ナ７５及び７６は信号発生器１の信号をサーキュレータ
７０の端子７１゜７２を経て交互に送信する。

各アンテナが送信を行う期間中インクロゲータは第９図
のトランスポンダから発生する信号を受信する。

この第９図のトランスポンダは前述したように第１０図
の波形１０ｃに示す一定周波数δＰで遮断される。

この遮断信号をサーキュレータ７０の端子７２．７９を
経て混合回路７７に供給する。

混合回路７７の出力側の信号の影像はスイッチ７４が位
置ａにあるかまたは位置すにあるかに応じてビームｎδ
Ｐ±ｆＡまたはｎδＰ±ｔ’Ｂを中心として集中する。

即ち周波数ｎδＰ（ｎ−０，■、２．・・・・・・）に
よって遮断周波数δＰの高周波数を表わし、ｆＡおよび
ｒＢは遮断されることなく受信され且つ制御ループ内で
利用されるビート周波数とする。

これらの特性を有する混合回路７７からの信号を位相ル
ープ回路８２ｔこ供給し、この位相ループ回路８２にお
いてこの信号を可変発振器８３の周波数δＰ′の２つの
直交信号によって復調し、ここにδＰ′を固定遮断周波
数δＰの近くの周波数とし、２つの復調信号のデジタル
積を形成して周波数差δＰ−δＰ′に関連する位相差の
信号を形成し、この位相差信号を用いて可変発振器８３
の周波数δＰ′を制御して画周波数が等しくδＰ′−δ
Ｐとなるようにする。

位相ループ回路８２に設けた複数個の復調器（図示せず
）のうちの１つの復調器によって周波数ｆＡまたはｆＢ
の信号を発生し、この信号を第７図につき説明した所と
同様に用いて変調器２の変調信号の傾斜を制御し得るよ
うにするっ スイッチ７３．７８．８１が例えば毎秒９００ｍ５の期
間にわたって位置Ｒａに在る場合にはアンテナ７５．７
６は使用されない。

即ち送信機１の信号は地上に向けられている送信アンテ
ナ３１に供給され、従って混合回路７７によって送信信
号の１部分と地上に向けられた受信アンテナ３２に受信
した信号とによるビート信号ｆ を発生する。

高度に相当するこのビート信号ｆＨを慣例の無線高度計
の場合と同様に用いて変調器２の変調信号の勾配を制御
し得るようにする。

第７図の測定回路と同一の測定回路の導線４５及び４６
に設けた第１１図のインクロゲータによって第７図につ
き説明した所と同様のデータを発生させるようにする。

本発明測位装置は特に航空分野における他の分野に用い
ることができる。

例えば静止地上基地トランスポンダを用いる場合インク
ロゲータを設けた飛行船をインクロゲータにより供給さ
れる角度測定のデータによりトランスポンダに向けるこ
とができる。

この場合かかる測位装置を慣例の゛自動追尾″に用いる
ことができる。

２個のトランスポンダを地上に成る距離離間して設け、
これを航空機のインクロゲータにより連続的に質関する
場合には、このインクロゲータによって角度測定を行い
これにより航空機を２個のトランスポンダに向けるとと
もに両トランスポンダを結ぶ直線の中間に位置させるこ
とができる。

この場合には測位装置はパローカライザ″として作動す
る。

３個のトランスポンダを地上に三角形状に配置しこれら
トランスポンダを航空機のインクロゲータによって連続
的に質関する場合にはこのインクロゲータによって角度
測定を行い、これにより航空機を三角形の各辺の中間面
の交線に向けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１および２図は平面および空間内の物体の位置測定を
行なうのに必要な角度測定法をそれぞれ示す線図；第３
図は平面内の物体の位置測定を行なうのに用いる本発明
による無線測位装置のインクロゲータ部分を示すブロッ
ク線図；第４図は第３図の回路中の種々の信号を示す説
明図；第５図は空間内の物体の位置測定を行なうのに用
いる本発明による無線測位装置のインクロゲータ部分を
示すブロック線図；第６図は本発明による無線測位装置
のインクロゲータと１ヘランヌポンダとが設けられ、編
隊飛行を行なう２機のヘリコプタを示す線図；第７図は
第６図の場合に用いるのが特に好適なインクロゲータを
示すブロック線図；第８図は第６図のインクロゲータと
関連するトランスポンダを示すブロック線図；第９図は
１個のみのアンテナを有する第８図の変形例を示すブロ
ック線図；第１０図は第９図のトランスポンダ中の信号
を示す説明図；第１１図は第７図のインクロゲータの変
形例を示すブロック線図である。 １・・・・・・送信機、２・・・・・・変調器、３，３
１，３２゜５１・・・・・・送信アンテナ、４，５，２
０，５０・・・・・・受信アンテナ、６，７，３６・・
・・・・混合回路、８・・・・・・カプラ、９，１０，
２２，５２．５３・・・・・・増幅器、１１，１２，１
３，１７，３３，３４，３５，３８゜４０・・・・・・
切換スイッチ、１４・・・・・・制御回路、１５・・・
・・・周波数弁別器、１８，２３，２４・・・・・・減
算回路、１９・・・・・・加算回路、３０・・・・・・
トランスポンダ、２１．３６・・・・・・混合回路、３
７，５５，５７・・・・・・発振器、３９・・・・・・
帯域通過フィルタ、４１・・・・・・相対速度測定値を
与える回路、４２・・・・・振幅変調検波器、４３・・
・・・・周波数検波器、４４・・・・・・デコーダ、５
６・・・・・・振幅変調器、５８・・・・・・変調器、
５９・・・・・・コーグ、６０・・・・・・アンテナ、
６１・・・・・・切換スイッチ、６２・・・・・・制御
回路、６３・・・・・・水晶発振器、６４・・・・・・
遅延線、７０・・・・・・サーキュレータ、７３，７４
゜７８．８１・・・・・・スイッチ、７５，７６・・・
・・・アンテナ、７７・・・・・・混合回路、８０・・
・・・・増副器、８２・・・・・・位相ループ回路、８
３・・・・・・可変発振器、ｆＡ、ｆＢ・・・・・・ビ
ート信号、ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ・・・・・・積分回路、Ｐ
Ａ、 ＰＢ・・・・・・期間測定回路、ｓＡ、ｓＢ・・
・・・・期間測定信号、Ｈｌ、Ｈ２・・・・・・ヘリコ
プタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 無線信号をトランスポンダに送信する送信手段を有
   しているインクロゲータを具え、前記送信手段が、前記
   無線信号を周波数が直線的に変化する変調信号で変調す
   るための変調手段を含み、前記トランスポンダが、 前記無線信号を受信するための受信手段と；受信信号か
   らこの受信信号の変調匂配と同じ変調匂配の成分を有し
   、かつ周波数が前記トランスポンダ固有の予定量だけ一
   方向にシフトされた信号を形成するための信号形成手段
   と； 前記周波数シフト成分を有する信号を前記インクロゲー
   タに送信する手段； とを含み、前記インクロゲータがさらに、前記周波数シ
   フト成分を有する前記信号を受信する少なくとも２個の
   離間したアンテナと：前記アンテナに結合され、これら
   の各アンテナによって受信される信号き、前記インクロ
   ゲータの送信手段によって送信される信号とからビート
   信号を導出するためのビート信号導出手段と；前記ビー
   ト信号の内の少なくとも一方のビート信号の周波数を前
   記一方向に対し反対方向に前記予定量だけシフトさせる
   周波数シフト手段と；出力端子および前記周波数シフト
   手段に結合される入力端子を有している周波数弁別器と
   ；前記弁別器の前記出力端子に現われる信号を前記変調
   手段に結合させて、前記変調信号の傾斜匂配を制御して
   前記周波数シフト成分の周波数を一定にするための変調
   信号匂配制御用結合手段と； 前記ビート信号から前記インクロゲータに関連する前記
   トランスポンダの方位に関するデータを導出するための
   方位データ導出手段と； 前記ビート信号から前記トランスポンダの距離に関する
   データを導出する距離データ導出手段；とを具え、かつ
   前記方位データ導出手段が、２位置スイッチによって前
   記変調手段の出力端子に接続され、前記変調信号の傾斜
   部の期間を測定する２個の期間測定回路と； 前記両期間測定回路に接続されて、こわらの測定回路に
   よって測定された期間を差引くことによって方位に比例
   する信号を導出するための減算回路； とを含み、前記距離データ導出手段が、前記両期間測定
   回路に接続されて、これらの測定回路によって測定され
   た前記変調信号の傾斜部の期間を加算して距離に比例す
   る信号を導出するための加算器を含むようにしたことを
   特徴とする無線測位装置。 ２、特許請求の範囲１記載の無線測位装置において、前
   記トランスポンダが１個のアンテナと、入力および出力
   端子を有している遅延線と、前記アンテナを前記遅延線
   の入力および出力端子に交互に結合させるための２位置
   切換手段とを含み、前記遅延線の遅延量を、前記切換手
   段の各サイクル中に前記アンテナが前記切換手段の一方
   の位置に対しては受信アンテナとして作用し１．かつ前
   記切換手段の他方の位置に対しては遅延信号を送信する
   ための送信アンテナとして作用するような値としたこと
   を特徴とする無線測定装置。 ３ 特許請求の範囲２記載の無線測位装置において、前
   記切換手段の切換周波数が前記シフト周波数に等しく、
   前記インクロゲータが前記少なくとも一方のビート信号
   を復調するための復調手段を具え、該復調手段が前記切
   換周波数に等しい周波数の信号を発生する発振器を含む
   ようにしたことを特徴とする無線測位装置。 ４ 特許請求の範囲１記載の無線測位装置において、前
   記インクロゲータにおける送信手段が前記変調手段によ
   って制御される送信機を含み、該送信機が前記直線的に
   周波数変調された無線信号を供給する出力端子を有して
   おり、かつ前記変調信号勾配制御用結合手段が積分回路
   を含むようにしたことを特徴とする無線測位装置。 ５ 特許請求の範囲４記載の無線測位装置において、前
   記インクロゲータが前記変調信号の各サイクル中に各ビ
   ート信号を前記弁別器に連続的に供給する第１切換手段
   を含み、かつ前記変調信号勾配制御用結合手段が一対の
   前記積分回路と、前記変調信号の各サイクル中に前記弁
   別器の出力端子に現われる信号を前記積分回路の一方に
   交互に供給するための第２切換手段とを含み、前記イン
   クロゲータの第３切換手段によって前記変調手段を前記
   積分回路に交互に接続するようにしたことを特徴とする
   無線測位装置。 ６ 特許請求の範囲５記載の無線測位装置において、前
   記各切換手段を、前記アンテナの数に対応する複数の切
   換位置を有すると共に前記変調信号に応答してそれぞれ
   同時に作動させるための手段を含んでいる切換回路とし
   たことを特徴とする無線測位装置。 ７ 特許請求の範囲６記載の無線測位装置において、前
   記ビート信号導出手段が複数個の混合器を含み、これら
   の各混合器の第１入力端子を前記アンテナの１つに接続
   し、第２入力端子を前記インクロゲータの送信機の出力
   端子に結合させ、前記混合器の各出力端子を前記第１切
   換回路によって前記周波数シフト手段に交互に接続せし
   めるようにしたことを特徴とする無線測位装置。 ８ 特許請求の範囲７記載の無線測位装置において、所
   定持続時間の連続時間周期の内の予定した時間間隔の間
   、前記混合器の各入力端子を関連するアンテナに接続す
   るようにしたことを特徴とする無線測位装置。