DE1229741B - Radar system for the ground-controlled landing approach of aircraft - Google Patents

Description

Radaranlage für den bodengesteuerten Landeanflug von Luftfahrzeugen Die Erfindung betrifft eine Radaranlage für den bodengesteuerten Landeanfiug von Luftfahrzeugen, mit einer zur Präzisionsabtastung eines Azimut- und Höhensektors dienenden Azimut- und Elevationsantenne, die auf einem gemeinsamen Drehsockel angebracht sind, durch dessen Einstellung die mittlere Azimutrichtung der Präzisionsabtastung änderbar ist, und mit einem mit der Achse der Azimutantenne gekuppelten Winkelgeber zur Erzeugung eines elektrischen Winkelsignals, welches die momentane Winkellage der Azimutantenne gegenüber der durch die momentane Stellung des Drehsockels definierten mittleren Azimutrichtung darstellt und welches dazu verwendet wird, die Azimutablenkung einer Anzeigevorrichtung mit der Antenne zu synchronisieren.Radar system for the ground-controlled landing approach of aircraft The invention relates to a radar system for the ground-controlled landing approach of Aircraft, with one for precision scanning of an azimuth and elevation sector serving azimuth and elevation antenna, which are mounted on a common rotating base the mean azimuth direction of the precision scan by setting it is changeable, and with an angle encoder coupled to the axis of the azimuth antenna for generating an electrical angle signal which shows the current angular position of the azimuth antenna opposite that defined by the current position of the rotating base represents the mean azimuth direction and which is used for the azimuth deflection a display device to synchronize with the antenna.

Bei derartigen Präzisions-Radaranlagen müssen die Antennen beim Landeanflug und bei schlechten Sichtbedingungen auf ein Flugzeug ausgerichtet werden. Die mittlere Azimutrichtung entspricht daher beispielsweise einer Rollbahn. In such precision radar systems, the antennas must be used when approaching and be aimed at an aircraft in poor visibility conditions. The middle The azimuth direction therefore corresponds, for example, to a taxiway.

Es sind ferner Radaranlagen für den Rundsuchbetrieb bekannt, bei denen die Azimutantenne stetig im Kreis drehbar ist. Eine solche Such-Radaranlage wurde bisher getrennt von der Präzisions-Radaranlage betrieben. Mit Hilfe der Such-Radaranlage wurde ein Flugzeug ermittelt, alsdann wurde die Präzisions-Radaranlage auf das Flugzeug ausgerichtet und schließlich vom Suchbetrieb auf Präzisionsbetrieb umgeschaltet. There are also known radar systems for broadcast operations where the azimuth antenna is continuously rotatable in a circle. Such a search radar system was previously operated separately from the precision radar system. With the help of the search radar system If an aircraft was detected, then the precision radar system was on the aircraft aligned and finally switched from search operation to precision operation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Präzisions-Radaranlage wahlweise auch für Rundsuchbetrieb einzurichten. The invention is based on the object of the above-mentioned precision radar system optionally to be set up for round search operation.

Zwar ist es bereits bekannt, eine Radarantenne so zu steuern, daß sie einerseits einen Rundsuchbetrieb ausführt, andererseits aber nur einen Winkelsektor von wesentlich weniger als 3600 abtastet. Die hierdurch gegebene Anregung, die Azimutantenne der eingangs genannten Radaranlage wahlweise auch für einen Rundsuchbetrieb zu verwenden, führt jedoch noch nicht zum Ziel, weil hierbei wegen der an sich beliebigen Stellung des Drehsockels keine azimutstabilisierte Lageplananzeige erzielbar ist. Insbesondere wäre es nicht möglich, schon während des Rundsuchbetriebes eine Ausrichtung des Drehsockels für die nachfolgende Präzisionsabtastung vorzunehmen. Würde man nämlich die Ausrichtbewegung der Rundsuchbewegung überlagern, ergäbe sich während des Rundsuchbetriebes eine Drehung der Lageplananzeige, die eine richtige Interpretation des Lagebildes beträchtlich erschwert. It is already known to control a radar antenna in such a way that on the one hand, it carries out a round robin operation, but on the other hand only carries out an angular sector of significantly less than 3600 samples. The resulting excitation, the azimuth antenna the radar system mentioned at the beginning can also be used optionally for a broadcast search operation, does not lead to the goal, however, because here because of the arbitrary position of the rotating base no azimuth-stabilized site plan display can be achieved. In particular would it not be possible to align the Rotary base for the subsequent precision scanning. You would superimposing the alignment movement on the circular search movement would result during the circular search operation a rotation of the map display allowing a correct interpretation of the map considerably more difficult.

Nun ist es aber an sich bekannt, eine azimutstabilisierte Lageplananzeige auf einem sich während des Rundsuchbetriebes drehenden Schiff dadurch zu erzielen, daß man für das von der Antenne zum Lageplananzeiger gelieferte Winkelsignal durch Zwischenschaltung eines Differentialgebers eine erdfeste Bezugsrichtung schafft, was in diesem Fall dadurch erreicht wird, daß der Differentialgeber durch einen Kompaß eingestellt wird. It is now known per se, an azimuth-stabilized site plan display to achieve on a ship that is turning during the sweep operation, that one for the angle signal supplied by the antenna to the map indicator Interposition of a differential encoder creates a fixed reference direction, what is achieved in this case that the differential encoder by a Compass is set.

Die Lösung der obengenannten Erfindungsaufgabe wird durch eine kombinierte Anwendung der beiden bekannten Maßnahmen erzielt, wobei sich in letzterer Hinsicht die Vereinfachung ergibt, daß wegen der erdfesten Aufstellung der Radaranlage die erdfeste Bezugsrichtung unmittelbar durch die Ausrichtung des den Drehsockel tragenden Fundamentes gegeben ist. The solution to the above-mentioned object of the invention is combined by a Application of the two known measures achieved, with the latter respect the simplification shows that because of the fixed installation of the radar system, the earth-fixed reference direction directly through the alignment of the rotating base Foundation is given.

Die eingangs genannte Radaranlage ist also erfindungsgemäß gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: a) zur wahlweisen Verwendung der Radaranlage für Rundsuchbetrieb ist die Azimutantenne auf dem Drehsockel mittels eines Motors stetig im Kreise drehbar; b) zur Erzielung einer azimutstabilisierten Lageplan anzeige während des Rundsuchbetriebes ist das Winkelsignal des mit der Achse der Azimutantenne gekuppelten Winkelgebers über einen Differentialgeber geführt, dessen Stator auf dem den Drehsockel tragenden Fundament angeordnet und dessen Rotor laufend entsprechend der momentanen Stellung des Drehsockels eingestellt ist. The radar system mentioned at the beginning is thus characterized according to the invention by combining the following features: a) for the optional use of the radar system the azimuth antenna is on the rotating base by means of a motor for all-round search operations continuously rotatable in a circle; b) to achieve an azimuth stabilized The area map display during the round search operation is the angle signal of the with the Axis of the azimuth antenna coupled angle encoder guided via a differential encoder, whose stator is arranged on the foundation supporting the rotating base and its rotor is continuously set according to the current position of the swivel base.

Bei dieser Anordung kann die Azimutantenne nunmehr wahlweise auch für den Rundsuchbetrieb verwendet werden. Trotzdem wird infolge des Vorhandenseins des Differentialgebers eine azimutstabilisierte Lageplananzeige bei diesem Rundsuchbetrieb erzielt. Infolgedessen kann bereits während des Rundsuchbetriebs das Drehgestell mit der Azimutantenne und der Elevationsantenne zur Vorbereitung auf die Präzisionsabtastung auf das Flugzeug ausgerichtet werden. With this arrangement, the azimuth antenna can now optionally also can be used for broadcast operations. Even so, as a result of the presence of the differential encoder an azimuth-stabilized site plan display in this round search operation achieved. As a result, the bogie can already be used during the sweeping operation with the azimuth antenna and the elevation antenna to prepare for the precision scan be aimed at the aircraft.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. The invention is illustrated schematically below with reference to one in the drawing illustrated embodiment explained in more detail.

Ein Drehsockel 226 trägt an seinem einen Ende eine Azimutantenn 100A, die um eine senkrechte Welle drehbar ist, und an seinem anderen Ende eine eine Azimutantenne 100 A, die um eine senkrechte Achse schwenkbar ist. Der Drehsockel 226 kann mittels eines Motors 254 gedreht und auf eine beliebige mittlere Azimutrichtung eingestellt werden. A rotating base 226 carries an azimuth antenna 100A at one end, which is rotatable about a vertical shaft, and at its other end an azimuth antenna 100 A, which can be pivoted about a vertical axis. The rotating base 226 can by means of of a motor 254 is rotated and set to any mean azimuth direction will.

Bei der Präzisionsabtastung erteilt ein Motor 238 der Azimutantenne 100 A über ein Kurbelgelenkgetriebe 285 eine Hin- und Her-Schwenkbewegung über einen vorgegebenen Winkelsektor. Die jeweilige Winkellage der Azimutantenne 100A mit Bezug auf das Drehgestell 226 wird in Form eines Azimutwinkelsignals von einem Winkelgeber 253 an eine Anzeigevorrichtung gegeben. Die Elevationsantenne 100E wird entweder über einen kleinen Winkel von beispielsweise 70 oder über einen großen Winkel von beispielsweise 310 hin- und hergeschwenkt. Die jeweilige Winkellage wird als Elevationswinkelsignal im ersten Fall von einem Winkelgeber 246 und im zweiten Fall von einem Winkelgeber 266 an die Anzeigevorrichtung-gegeben. Als Anzeigevorrichtung dient eine Kathodenstrahlröhre 308 mit einem während der Präzisionsabtastung feststehenden Ablenkjoch 309. Die Winkelsignale können hierbei ein gemeinsames Bezugssignal, welches durch eine Synchronisierungsvorrichtung erzeugt wird, abwechselnd modulieren, wobei das Bezugssignal die gleiche Frequenz wie die Impulsfrequenz der Anzeigevorrichtung hat, die in der Größenordnung von 1500Hz liegen kann. In precision scanning, a motor 238 powers the azimuth antenna 100 A via a crank joint gear 285 a reciprocating pivoting movement via a specified angular sector. The respective angular position of the azimuth antenna 100A with reference on the bogie 226 is in the form of an azimuth angle signal from an angle encoder 253 given to a display device. The elevation antenna 100E will either over a small angle of e.g. 70 or over a large angle of for example 310 pivoted back and forth. The respective angular position is used as an elevation angle signal in the first case by an angle encoder 246 and in the second case by an angle encoder 266 to the display device. A cathode ray tube is used as the display device 308 with a deflection yoke 309 which is fixed during the precision scanning Angle signals can be a common reference signal, which is generated by a synchronization device alternately modulate, with the reference signal having the same frequency as the pulse frequency of the display device has, which is of the order of 1500Hz can be.

Beim Suchbetrieb, bei dem die Elevationsantenne 100E eine ähnliche Winkelbewegung durchführt, wird die Azimutantenne 100A durch einen Motor 280 kontinuierlich gedreht. Zu diesem Zweck muß eine Kupplung zwischen dem Kurbelarmgetriebe 285 und der Antenne 100A gelöst werden. Diese Kupplung besteht aus einem Elektromagneten 292, der eine Sperrklinke 274 betätigt, welche in eine Raste einfallen kann, welche in einem Bund an der Achse der Antenne 100A vorgesehen ist. Ein Mikroschalter 205 meldet den vollzogenen Kupplungseingriff. In the search operation in which the elevation antenna 100E has a similar Performs angular movement, the azimuth antenna 100A is made continuous by a motor 280 turned. For this purpose, a coupling between the crank arm transmission 285 and of the antenna 100A can be released. This clutch consists of an electromagnet 292, which actuates a pawl 274, which can fall into a detent, which is provided in a collar on the axis of the antenna 100A. A microswitch 205 reports the completed clutch engagement.

Außerdem wird beim Suchbetrieb der Motor 238 abgeschaltet, wozu ein Mikroschalter 215 dient, der durch einen Nocken 216 in einer solchen Stellung der Antenne 100A geöffnet wird, daß beim Wiederanlauf die Schwenkbewegung der Antenne mit deren Drehrichtung beim Suchbetrieb übereinstimmt.In addition, the motor 238 is switched off during the search operation, including on Microswitch 215 is used by a cam 216 in such a position of the Antenna 100A is opened that on restart the pivoting movement of the antenna with whose direction of rotation coincides with the search mode.

Ein Winkelgeber 244 erzeugt ein Azimutwinkelsignal 81', S2', 83', das die relative Winkellage der Antenne 100A mit Bezug auf das Drehgestell 226 kennzeichnet. Dieses Winkelsignal wird in einen Differentialgeber 250 eingeführt, dessen Stator auf dem den Drehsockel 226 tragenden Fundament angeordnet und dessen Rotor mit dem Drehsockel 226 gekuppelt ist. Infolgedessen tritt am Differentialgeber 250 ein Azimutwinkelsignal 81, 82, 83 aus, das die Winkelstellung der Antenne 100 A relativ zu einer erdfesten Bezugslinie angibt. Dieses Winkelsignalwird zur Erzeugung einer azimutstabilisierten Lageplananzeige benutzt. An angle encoder 244 generates an azimuth angle signal 81 ', S2', 83 ', which characterizes the relative angular position of the antenna 100A with respect to the bogie 226. This angle signal is introduced into a differential encoder 250, the stator of which arranged on the foundation supporting the rotating base 226 and its rotor with the Swivel base 226 is coupled. As a result, an azimuth angle signal occurs at the differential encoder 250 81, 82, 83 from that the angular position of the antenna 100 A relative to a grounded one Indicates reference line. This angle signal is used to generate an azimuth stabilized Map display used.

Die Winkelsignale 81, 82, 83 werden den Statorwicklungen 301, 302, 303 eines Stellungsrückmelders 300 zugeführt, dessen Rotor 304 ein Fehlersignal erzeugt, das zur Steuerung eines Nachlaufverstärkers 305 dient. Dieser Nachlaufverstärker treibt einen Antriebsmotor 306, der einerseits mit einem Antriebsritzel 310 zum Drehantrieb des Ablenkjochs 309 und andererseits mit dem Rotor 304 des Stellungsrückmelders300 gekuppelt ist. Die Drehzahl des Antriebsmotors wird durch einen Dämpfungstachogenerator307 an den Nachlaufverstärker 305 zurückgemeldet, wodurch sich eine Geschwindigkeitsdifferenzsteuerung ergibt. Das vom Nachlaufverstärker erzeugte Ausgangssignal treibt dann den Motor 306 jeweils so lange mit einer veränderlichen Geschwindigkeit, bis das vom Rotor 204 erzeugte Fehlersignal Null ist. Das bedeutet, daß das Ablenkjoch 309 mit einer der Drehgeschwindigkeit der Azimutantenne 100A über Grund entsprechenden Geschwindigkeit rotiert und sich eine azimutstabilisierte Lageplananzeige ergibt. The angle signals 81, 82, 83 are fed to the stator windings 301, 302, 303 of a position feedback device 300 is supplied, the rotor 304 of which an error signal generated, which is used to control a tracking amplifier 305. This tracking amplifier drives a drive motor 306, which on the one hand with a drive pinion 310 to Rotary drive of the deflection yoke 309 and on the other hand with the rotor 304 of the position indicator 300 is coupled. The speed of the drive motor is determined by a damping tachometer generator307 reported back to the tracking amplifier 305, whereby a speed difference control results. The output signal generated by the tracking amplifier then drives the motor 306 at a variable speed until the rotor 204 generated error signal is zero. This means that the deflection yoke 309 with a the speed corresponding to the rotational speed of the azimuth antenna 100A over the ground rotates and an azimuth-stabilized map display results.

Bei der Präzisionsabtastung wird der Schalter 311 in die in der Zeichnung veranschaulichte Stellung gelegt. Er empfängt dann von einem Festwertgeber 312 ein einstellbares festes Signal, das von einer Spannungsquelle 313, welche auch die synchronisierenden Bezugssignale R 1, R 2 erzeugt, geliefert wird. In the case of precision scanning, the switch 311 is set to that in the drawing illustrated position. He then receives a from a fixed value transmitter 312 adjustable fixed signal from a voltage source 313, which also the synchronizing reference signals R 1, R 2 generated is supplied.

Infolgedessen stellt sich das Ablenkjoch 309 auf eine vorgegebene Koordinatenrichtung ein, beispielsweise um bei einer sogenannten »B«-Anzeige die Entfernung durch Horizontalablenkung darzustellen. Für die Präzisions- oder Suchanzeige können auch andere bekannte Darstellungsarten verwendet werden.As a result, the deflection yoke 309 stands at a predetermined one Coordinate direction, for example in a so-called "B" display to the To represent distance by horizontal deflection. For precision or search display other known types of representation can also be used.

Claims (1)

Patentanspruch: Radaranlage für den bodengesteuerten Landeanflug von Luftfahrzeugen, mit einer zur Präzisionsabtastung eines Azimut- und Höhensektors dienenden Azimut- und Elevationsantenne, die auf einem gemeinsamen Drehsockel angebracht sind, durch dessen Einstellung die mittlere Azimutrichtung der Präzisionsabtastung änderbar ist, und mit einem mit der Achse der Azimutantenne gekuppelten Winkelgeber zur Erzeugung eines elektrischen Winkelsignals, welches die momentane Winkellage der Azimutantenne gegenüber der durch die momentane Stellung des Drehsockels definierten mittleren Azimutrichtung darstellt und welches dazu verwendet wird, die Azimutablenkung einer Anzeigevorrichtung mit der Antenne zu synchronisieren, g e k e n n -zeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: a) zur wahlweisen Verwendung der Radaranlage für Rundsuchbetrieb ist die Azimutantenne (1OOA) auf dem Drehsockel (226) mittels eines Motors (280) stetig im Kreise drehbar; b) zur Erzielung einer azimutstabilisierten Lageplananzeige während des Rundsuchbetriebes ist das Winkelsignal des mit der Achse der Azimutantenne (100A) gekuppelten Winkelgebers (244) über einen Differentialgeber (250) geführt, dessen Stator auf dem den Drehsockel (226) tragenden Fundament angeordnet und dessen Rotor laufend entsprechend der momentanen Stellung des Drehsockels eingestellt ist. Claim: Radar system for ground-controlled landing approaches of aircraft, with one for precision scanning of an azimuth and altitude sector serving azimuth and elevation antenna, which are mounted on a common rotating base the mean azimuth direction of the precision scan by setting it is changeable, and with an angle encoder coupled to the axis of the azimuth antenna for generating an electrical angle signal which shows the current angular position of the azimuth antenna opposite that defined by the current position of the rotating base represents the mean azimuth direction and which is used for the azimuth deflection to synchronize a display device with the antenna, g e k e n n - indicated by combining the following features: a) for optional use of the radar system for circular search is the azimuth antenna (100A) on the rotating base (226) continuously rotatable in a circle by means of a motor (280); b) to achieve a The azimuth-stabilized site plan display during the round search operation is the angle signal of the angle encoder (244) coupled to the axis of the azimuth antenna (100A) via a Differential encoder (250) out, the stator on the one carrying the swivel base (226) Arranged foundation and its rotor running according to the current position of the swivel base is set. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 837239; britische Patentschriften Nr. 655 582, 664858; USA.-Patentschriften Nr. 2458 175, 2 649 581; R i den o u r: Radar System Engineering, New York, 1947, S.491. Documents considered: French patent specification No. 837239; British Patent Nos. 655 582, 664858; U.S. Patent No. 2,458,175, 2,649,581; R i den o u r: Radar System Engineering, New York, 1947, p.491.