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DE2007049C3 - Bearing system - Google Patents

Bearing system

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Publication number
DE2007049C3
DE2007049C3 DE19702007049 DE2007049A DE2007049C3 DE 2007049 C3 DE2007049 C3 DE 2007049C3 DE 19702007049 DE19702007049 DE 19702007049 DE 2007049 A DE2007049 A DE 2007049A DE 2007049 C3 DE2007049 C3 DE 2007049C3
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DE
Germany
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probes
field
field strength
field probes
frequency
Prior art date
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Expired
Application number
DE19702007049
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German (de)
Other versions
DE2007049B2 (en
DE2007049A1 (en
Inventor
Wolfgang Dr.-Ing. 7900 Ulm Schaller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication date
Application filed by Licentia Patent Verwaltungs GmbH filed Critical Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Priority to DE19702041319 priority patent/DE2041319C3/en
Publication of DE2007049A1 publication Critical patent/DE2007049A1/en
Publication of DE2007049B2 publication Critical patent/DE2007049B2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE2007049C3 publication Critical patent/DE2007049C3/en
Expired legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/02Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Peilsystem zur frequenzselektiven Peilung elektromagnetischer Hochfrequenzschwingungen hinsichtlich des Azimuts und der Elevation mit einer Vielzahl von Antennen mit nachgeschalteten Empfängern, deren Ausgangssignale ausgewertet werden.The invention relates to a direction finding system for frequency-selective direction finding of electromagnetic high-frequency oscillations in terms of azimuth and elevation with a large number of antennas with downstream receivers, their output signals be evaluated.

Ein gravierender Nachteil der konventionellen Kurzwellenpeilsysteme ist ihr Versagen bei Interferenzfeldern. Baut sich ein Interferenzfeld aus azimutal stark divergierenden Strahlen auf — dieser Fall ist durch den steilen Strahleneinfall bei Peilungen im Nahbereich (50 — 300 km) meist gegeben — so ist es nur selten möglich, eine zuverlässige Kurzzeitpeilung zu erhalten.A serious disadvantage of conventional shortwave DF systems is their failure in interference fields. If an interference field builds up from azimuthally strongly diverging beams - this case is due to the steep incidence of rays with bearings at close range (50 - 300 km) is usually given - this is rarely the case possible to obtain a reliable short-term bearing.

Aus der US-PS 30 38 122 ist es bereits bekannt, zur Richtungs- und/oder Frequenzbestimmung einfallender Radar-Pulse mittels einer Anzahl parallelgeschalleter brcitbandiger Radar-Pulsempranger mit Richtantennen, deren Kichtkeulen so gegeneinander versetzt sind, daß sie einen vorgegebenen größeren Winkelbereich lückenlos abdecken, eine Grobpeilung durch Ermittlung des Empfängers mit der größten Pulsamplitiide durchzuführen und außerdem mittels einer Anzahl un eine Antenne mit Rundumcharakteristik angeschlossener schmalbandiger Empfänger, deren Frequenzkanäle so gesüffelt sind, daß sie einen vorgegebenen breiten Frequenzbereich lückenlos abdecken, eine grobe Frequenzmessung vorzunehmen. Mit dieser bekannten Einrichtung ist es zumindest mit tragbarem Aufwand nicht möglich, bei Mehrwelleneinfall — d. h. bei Vorliegen eines Interfe renzfeldes — eine genaue, frequenzselektive Peilung hinsichtlich des Azimuts und der Elevation durchzuführen. From US-PS 30 38 122 it is already known to determine the direction and / or frequency of incident radar pulses by means of a number of parallel-sounded brcitbandiger radar pulsemp r anger with directional antennas, the lobes of which are offset from one another so that they have a predetermined larger angular range Cover completely, carry out a coarse bearing by determining the receiver with the largest pulse amplitude and also using a number of narrow-band receivers connected to an antenna with all-round characteristics, whose frequency channels are so smoothed that they completely cover a given wide frequency range, to carry out a rough frequency measurement. With this known device, it is not possible, at least with affordable expense, to carry out an accurate, frequency-selective bearing with regard to the azimuth and elevation in the event of multiple wave incidence - that is, when there is an interference field.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, ein Peilsysiem anzugeben, das auch unter den erwähnten ungünstigen Bedingungen die physikalisch möglichen Informationen liefert, also jede einzelne einfallende Welle nach Feldstärke, Azimut und Elevation bestimmt.The object of the invention is to provide a Peilsysiem that is also under the The aforementioned unfavorable conditions provide the physically possible information, i.e. each individual incident wave determined by field strength, azimuth and elevation.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Netz von automalischen Feldstärkesensoren (Feldsonden), mittels welcher die komplexe Feldstärke abgetastet wird, regelmäßig oder statistisch über eine Bodenfläche mit der Ausdehnung A > λ (A = größte zu empfangende Wellenlänge) ausgelegt ist und daß die von den Feldsonden aufgenommenen Hochfrequenzsignale unter Berücksichtigung der jeweiligen Lage der einzelnen Feldsonden nach Betrag und Phase in einem zentralen Rechengerät ausgewertet werden.This object is achieved according to the invention in that a network of automatic field strength sensors (field probes), by means of which the complex field strength is scanned, is designed regularly or statistically over a floor area with the extension A> λ (A = largest wavelength to be received) and that the high-frequency signals picked up by the field probes are evaluated in a central computing device taking into account the respective position of the individual field probes according to amount and phase.

Hiermit wird die komplexe Feldstärke des Interferenzfeldes am Boden abgetastet. Man erhält zwar bei endlicher Sondenzahl keine örtlich kontinuierliche Registrierung der Feldstärke, doch ist dies auch gar nicht nötig, denn zur vollständigen Erfassung der in der Feldstärkeverteilung erhaltenen Informationen genügtThis is used to scan the complex field strength of the interference field on the ground. You get at With a finite number of probes, there is no locally continuous registration of the field strength, but it is not necessary, because it is sufficient for the complete recording of the information obtained in the field strength distribution

es, in Abständen von d < -, Proben zu entnehmen. Sindtake samples at intervals of d <-. Are

die Sonden statistisch über die Bodenflächc verteilt, so dürfen die mittleren Abstände beliebig groß sein. Eic Eindeutigkeit der Peilung leidet darunter praktisch nicht, wenn die Gesamtzahl der Sonden ausreichend hoch ist (ca. 100).the probes are statistically distributed over the ground surface, see above the mean distances can be as large as desired. The uniqueness of the bearing practically suffers as a result not if the total number of probes is sufficiently high (approx. 100).

Aus der so erfaßten örtlichen Feldstärkeverteilung wird die gesuchte Information über die Einfallsrichtung der einzelnen Strahlen durch zweidimensionale Fouriertransformation berechnet. Im Sondernfall der statistisch verteilten Proben ist vor der eigentlichen Fouriertransformation eine Interpolation des irregulären Meßpunkterasters (Sondenverteilung) auf ein äquidistantes Rechenraster zweckmäßig. Es sei noch angemerkt, daß die Fouriertransformation nicht der einzige mögliche Weg zur Berechnung der einfallenden Strahlen ist.The information about the direction of incidence is obtained from the local field strength distribution recorded in this way of the individual rays is calculated by two-dimensional Fourier transformation. In the special case of statistical distributed samples is an interpolation of the irregular measuring point grid before the actual Fourier transformation (Probe distribution) on an equidistant computation grid is expedient. It should also be noted that the Fourier transform is not the only possible way to calculate the incident rays.

Da die Apertur des Feldsondcnsystcms und die Meßgenauigkeit der Sonden endlich ist, können die einfallenden Strahlen durch rechnerische Auswertung der Feldstärkeverteilung nicht beliebig scharf rekonstruiert werden. Vielmehr ergibt sich ein Resultat, das einem Antennendiagramm ähnelt, mit je einer scharfen Keule pro einfallendem Strahl. Die Kculenbreite Atx ist mit der Apertur A in der bekannten WeiseSince the aperture of the field probe system and the measuring accuracy of the probes are finite, the incident rays cannot be reconstructed as sharply as desired by computational evaluation of the field strength distribution. Rather, the result is that resembles an antenna diagram, with one sharp lobe for each incident beam. The Kculenbreite Atx is with the aperture A in the known manner

l\l \

,1,1

verknüpft. Zwei diskrete benachbarte Strahlen im Abstand von Atx lassen sich gerade noch getrennt auflösen. Ist der Abstand jedoch groß gegen Atx, so kann natürlich jeder einzelne Strahl wesentlich genauer alsconnected. Two discrete neighboring rays at a distance of Atx can just be resolved separately. However, if the distance from Atx is large, each individual ray can of course be much more precise than

auf ± , lokalisiert werden, indem die Miilel der Keule ausgewertet wird.on ±, be localized by the milel of the lobe is evaluated.

Die Fouriertransformation zwischen komplexer örtlicher Feidstärkeverteilung (x, y) und komplexer Strahlverteilung (»Winkelspektrum«) F(ö,£) wird beschrieben durchThe Fourier transformation between complex local field strength distribution (x, y) and complex beam distribution (»angular spectrum«) F (ö, £) is described by

ffff

= ff = ff

/(-V,3'lcxp[-2.7./sin//(.vL-osi/(-V,3'lcxp[-2.7./sin//(.vL-osi

wobei y - ft die Elevation und ζ das Azimut bedeutet.where y - ft is the elevation and ζ is the azimuth.

F(ö, ξ) ist eine Peilung in erweitertem Sinne, denn sie enthält zusätzlich die Elevation, woraus man beispielsweise auf die Entfernung des Senders schließen kann.F (ö, ξ) is a bearing in a broader sense, because it also contains the elevation, from which one can, for example, infer the distance of the transmitter.

Eine praktische Ausführungsform des Feldsondenpeilsystems nach der Erfindung wird im folgenden beschrieben.A practical embodiment of the field probe direction finding system according to the invention is described below.

Die Feldsonden sind kompakte miniaturisierte KW-Empfänger für den Bereich 1,5—7,5 MHz. Sie enthalten außerdem einen einfachen VHF-Telemetriesender und -Kommandoempfänger zur Verbindung mit der mobilen Peilzentrale (Lastwagen) inmitten des Sondenfeldes. Die Sonden werden in einem Areal der Ausdehnung ca. 1 km aufgestellt oder aus der Luft abgeworfen. Die Kurzwellenempfangsoszillatoren aller Sonden werden von der Zentrale phasensynchronisiert, um eine Messung der Feldstärkephase zu ermöglichen. Die Laufzeit der Kommandos und der Synchronsignale zu den Sonden und zurück werden bei der Auswertung durch den Rechner (Fourierintegrator) in der Zentrale berücksichtigt. Dazu ist vor Beginn des Peilbetriebes eine Eichpeilung (Einmessen) — etwa mit Hilfe eines Flugzeuges — nötig, woraus der Rechner durch Umkehrung des Problems die zunächst noch unbekannten Sondenkoordinaten und entsprechenden Laufzeiten aus den hier bekannten Peilwerten ermittelt.The field probes are compact, miniaturized HF receivers for the 1.5–7.5 MHz range. They also contain a simple VHF telemetry transmitter and command receiver for connection to the mobile DF center (truck) in the middle of the probe field. The probes are set up in an area of approximately 1 km or dropped from the air. The shortwave receiving oscillators of all probes are phase-synchronized by the control center in order to enable the field strength phase to be measured. The running time of the commands and the synchronizing signals to the probes and back are taken into account in the evaluation by the computer (Fourier integrator) in the control center. For this purpose before the Peilbetriebes is a Eichpeilung (calibration) - perhaps with the help of an aircraft - necessary, from which the computer ordinates the initially unknown Sondenkoo r by reversing the problem and determine appropriate maturities from the known here bearing values.

Die Peilauswertung erfolgt sofort nach Eingang der Sondendaten. Unter der Voraussetzung eines genügend schnellen Spezialrechners liegt die Rechenzeit für einThe bearing evaluation takes place immediately after receipt of the probe data. Provided that there is enough fast special computer is the computing time for a

υ vollständiges #-f-Diagramm in der Größenordnung von 1 see. Eine Möglichkeit, die Fouriertransformation für alle #-J-Punkte simultan analog auszuführen, bietet ein Projektionsgerät unter Verwendung kohärenten Lichtes, das die Fouriertransformation als optischen Prozeß ausführt.υ full # -f diagram on the order of magnitude from 1 see. One possibility of executing the Fourier transformation for all # -J points simultaneously in analog is offered a projection device using coherent light, the Fourier transform as optical Process executes.

Mit dem Peilsystem nach der Erfindung kann infolge seiner durch die große Apertur großen räumlichen Auflösung und Empfindlichkeit die Bodenwelle auch dann noch gepeilt werden, wenn sie erheblichWith the direction finding system according to the invention can be due to its large spatial due to the large aperture Resolution and sensitivity of the bump can also be taken if it is significant

r, schwächer als die Raumwelle ist.r, is weaker than the sky wave.

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Peilsystem zur frequenzselektiven Peilung elektromagnetischer Hochfrequenzschwingungen i hinsichtlich des Azimuts und der Elevation mit einer Vielzahl von Antennen mit nachgeschalteten Empfängern, deren Ausgangssignale ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Netz von automatischen Feldstärkesensoren (Feldsonden), mittels welcher die komplexe Feldstärke abgetastet wird, regelmäßig oder statistisch über eine Bodenfläche mit der Ausdehnung A > λ (A= größte zu empfangende Wellenlänge) ausgelegt ist und daß die von den Feldsonden aufgenommenen β Hochfrequenzsignale unter Berücksichtigung der jeweiligen Lage der einzelnen Feldsonden nach Betrag und Phase in einem zentralen Rechengerät ausgewertet werden.1. DF system for frequency-selective direction finding of electromagnetic high-frequency oscillations i with regard to the azimuth and elevation with a large number of antennas with downstream receivers, the output signals of which are evaluated, characterized in that a network of automatic field strength sensors (field probes), by means of which the complex field strength is scanned, is designed regularly or statistically over a floor area with the extension A> λ (A = largest wavelength to be received) and that the β high-frequency signals recorded by the field probes are evaluated in a central computing device taking into account the respective position of the individual field probes according to amount and phase. 2. Peilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei statistischer Verteilung der Sonden über den Erdboden der Abstand benachbarter2. DF system according to claim 1, characterized in that with statistical distribution of the probes the distance between neighboring ones above the ground Sonden größer als ^ sein darf.Probes larger than ^. 3. Peilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekenn- >ί zeichnet, daß die Feldsonden Empfänger nach dem Überlagerungsprinzip sind und daß deren Überlagerer-Oszillatoren gemeinsam von einer zentralen Stelle fernabgestimmt und phasensynchronisiert werden. jo3. A direction finding system according to claim 1, characterized marked> ί characterized in that the field probe receiver according to the overlay are ungsprinzip r and that the superimposer oscillators tuned away together from a central location and are phase-synchronized. jo 4. Peilsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldsonden Kommandoempfänger und Teleinetriesender beinhalten, mit Hilfe derer die Feldsonden abgestimmt und die von den Feldsonden aufgenom- j> menen Feldstärkesignale an das zentrale Rechengerät abgesetzt werden.4. DF system according to one or more of claims 1 and 3, characterized in that the Field probes contain command receivers and teleinetry transmitters, with the help of which the field probes matched and the field strength signals picked up by the field probes to the central computing device be dropped off; be discontinued; be deducted; be dismissed. 5. Peilsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesuchte Peiiinformation aus der von den Feldsonden erfaßten örtlichen Feldstärkeverteilung über eine zweidimensionale Fouriertransformation im automatischen Rechner ermittelt wird.5. Peilsystem according to claim 1, characterized in that the searched Peiiinformation from the Local field strength distribution recorded by the field probes via a two-dimensional Fourier transformation is determined in the automatic computer.
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