DE2216410B2 - Sekundärradar-Annäherungswarneinrichtung - Google Patents

Description

4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, ω gekennzeichnet durch einen Codierer (43) für Höftenmeldungen in den Transpcmderanfwortsignalen anderer Fahrzeuge; eine Einrichtung (46) zum Erzeugen entsprechender Signale, die die eigene Flughöhe angeben; eine Vergleichseinrichtung (45), die ein Signal liefert, wenn der Unterschied zwischen den beiden Höheiimeldungen einen vorgegebenen, gegebenenfalls einstellbaren Betrag unterschreitet, und eine Höhenannäherungs- und Azimutsektorkoinzidenz-Anzeigevorrichtung (51), die bei gleichzeitigem Vorhandensein sines Ausgangssignals der Vergleichseinrichtung (45) und des Azimutsektorkoinzidenzwarnsignals (auf der Leitung 38) anspricht

40 Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sekundärradar-Annäherungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bekannt, den Verkehr im Bereich von Flug- und Seehäfen mit Hilfe von Hochfrequenzortungsanlagen, insbesondere Radaranlagen zu überwachen. Eine wichtige Aufgabe einer solchen Überwachung besteht in der Vermeidung von Kollisionen. Größere Flughäfen sind mit sogenannten Überwachungs-Sekundärradaranlagen (SSR) ausgerüstet, die mit Transponderhaken an Bord der Luftfahrzeuge zusammenarbeiten. Bei solchen Sekundärradaranlagen lassen sich die Luftfahrzeuge gut von Bodenechos und anderen Störungen unterscheiden und außerdem können vom Luftfahrzeug Daten, wie Indentifizierungscodes, Höhenangaben usw. zur Bodenstation übertragen werden. Das Flugsichemngspersonal kann auf Grund der Anzeige der Überwachungs-Sekundärradaranlage die Bagzeuge leiten, was normalerweise durch eine Funksprechverbindung erfolgt, und den erforderlichen Sicherheitsabstand zwischen den verschiedenen Luftfahrzeugen aufrechterhalten.

Der Kapazität solcher Anlagen sind jedoch Grenzen gesetzt, gleichgültig wie aufwendig sie aufgebaut und personalmäßig ausgestattet sind, da man sich jedes Fahrzeuges individuell annehmen muß und jedes Fahrzeug daher einen Teil der Zeit des Flugleitpersonals und des verfügbaren Hochfrequenzspektrums in Anspruch nimmt Bei starkem Verkehr treten daher in der Praxis immer wieder Verzögerungen beim Start und der Landung auf und die Kollisionsge/^hr nimmt zu.

Die Anzahl von Zusammenstößen und Beinahe-Zusammenstößen in der Luft ist in verkehrsreichen Gebieten inzwischen so groß geworden, daß eine große Anzahl von Flugzeug-Nahwarneinrichtungen entwikkelt worden sind. Bei den wichtigsten bekannten Entwicklungen dieser Art ist ein häufiger oder oraktisch ununterbrocnener Austausch von Signalen zwischen allen in Frage kommenden Luftfahrzeugen innerhalb des interessierenden Bereiches vorgesehen, während Flugzeugen, die nicht in das System einbezogen sind, nicht berücksichtigt werden; es wird allenfalls gefordert, daß die Einbeziehung in das betreffende System gesetzlich erzwungen werden soll. Die erforderlichen Bordanlagen sind bei solchen Systemen jedoch sehr groß und teuer, sie nehmen einen großen Teil des schon jetzt überfüllten Hochfrequenzspektrums in Anspruch und sind im allgemeinen unabhängig von anderen notwendigen Bordanlagen, wie Transpondern. Ein weiterer Nachteil von einigen dieser bekannten Entwicklungen besteht darin, daß sie nur eine relative Lageinformation ohne Bezug auf den Boden sondern in der Praxis nur in bezug auf einen sich willkürlich ändernden Bezugsort liefern.

Aus der Zeitschrift »Aviation Weck & Space Technology,« 16. September 1968, S. 165 bis 169 ist bereits eine Sekundärradar-Annäherungswarneinrichtung der eingangs erwähnten Art bekannt, die eine Annäherungswarnung aufgrund der Zeitspanne erzeugt.

die zwischen einem Abfrageimpuls eines Überwachungssekundärradar-Abfragesenders und dem Antwortimpuis des Transponders eines Fremd fahrzeuges verstreicht

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Erfassungsbereich einer solchen Einrichtung zu vergrößern.

Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung werden die Abfragesignale während der Durchgangs- oder Verweilzeit des Abtaststrahles empfangen. Die Antworten werden während der Durchgangszeit des Abtaststrahles nur von solchen Transpondern empfangen, die sich innerhalb eines gemeinsamen oder zuammenhängenden i\zimutsektors befinden, dessen Breite das Doppelte der effektiven Breite des Abtaststrahles beträgt Um eine koordinierte Überwachung von fremden Transpondern innerhalb eines bestimmten weiteren zusammenhängenden Azimutsektors zu gewährleisten, werden das zuletzt empfangene Abfragesignal und das zuletzt empfangene Antwortsignal für eine vorgegebene Zeitspanne gespeichert Das gleichzeitige Vor'uuidensein eines gespeicherten Abfragesignals und eines gespeicherten Antwortsignals zeigt an, dal5 sich innerhalb des breiteren gemeinsamen Azimutsektors ein Transponder befindet

Viele der üblichen Oberwachungs-Sekundärradar-Abfragesender strahlen außerdem ein zur SeitenkeulenunterdriJckung dienendes Signal ungerichtet aus. Dieses Signal wird als Zeitbezugssignal zur Messung der relativen Laufzeitverzögerung einer Transponderantwort verwendet, um eine Entfernungsanzeige zu erzeugen.

Alle kommerziellen Transportflugzeuge und nahezu alle anderen Luftfahrzeuge, die größere Flughafen anfliegen, sind mit Transpondern ausgerüstet Bei der vorliegenden Erfindung können diese bereits vorhandenen Anlagen mit verhältnismäßig kleinen und preiswerten Zusatzgeräten für die Anzeige von in der Nähe ίο befindlichen Fahrzeugen, also zur Nahwarnung, verwendet werden, ohne daß dadurch die ursprüngliche Funktion des Transponders gestört und ein größerer Teil des Hochfrequenzspektrums benötigt würde.

Die Erfindung läßt sich auch noch für andere Zwecke als den oben erwähnten unmittelbar einleuchtenden Zweck verwenden, z. B. zur Anzeige d:r gegenseitigen Lage von Wasserfahrzeugen im Bereich eines Hafens oder zur Navigation und für en route Operationen unter Verwendung von Wiederholern und Auslösesendern an so Bezugspunkten oder bei Hindernissen.

Der Erfindungsgedanke wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines einfachen, prinzipiellen Ausführungsbeispieles der Erfindung;

F i g. 2 eine Darstellung von typischen Lageverhältnissen zwischen einer Überwachungs-Sekundärradaranlage und verschiedenen Luftfahrzeugen, die sich innerhalb ihres Erfassungsbereiches befinden, in Drauf- &o sieht; es ist ferner die Richtcharakteristik der Radaranlage dargesfelli;

Fig. 3A bis 3G graphische Darstellungen der zeitlichen Zuordnung verschiedener Signale, die beim Betrieb der Einrichtung gemäß F i g. 1 auftreten; f>5

F i g. 4 ein Blockschaltbild eines Torimpulsgenerators;

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines gegenüber Fig. 1 abgewandelten Ausführuiif.beispiels der Erfindung;

Fig,6 eine graphische Darstellung eines empfangenen Abfragesignals von einer Überwachungs-Sekundärradaranlage;

Fig.7 ein Blockschaltbild von zusätzlichen Teilen einer Abwandlung der Einrichtung gemäß F i g. 5;

F i g. 8 eine graphische Darstellung eines Antwortsignals, wie es von einem Transponder bei Abfrage durch eine Überwachungs-Sekundärradaranlage ausgestrahlt wird, und

F i g. 9 ein Schaltbild eines Impulsdecodierers.

Die Einrichtung gemäß Fig. 1 enthält einen 1030-MHz-Err.pfänger 1 zum Empfang von Abfragesignalen, wie sie von einer üblichen Überwachungs-Sekundärradaranlage (SSR) abgestrahlt werden. An den Empfänger ist ein Abfragedecodierer angeschlossen. Beim Empfänger 1 und dem Decodierer 2 kann es sich um Teile eines üblichen SSR-Transponders handeln, der in üblicher Weise arbeitet und für jedes empfangene Abfragesignal richtiger Codierung einen Antwortauslöseimpuls erzeugt

Der Decodierer 2 ist mit einem Torimpulsgenerator 3 verbunden, der einen Torimpuls mit einer vorgegebenen Nenngleichspannung liefert, der bei Zuführung eines Auslöseimpulses beginnt und nach Ablauf eines vorgegebenen Torzeitintervalls, z. B. 30 ms, endet Der Torimpulsgenerator ist rückstellbar, d.h. daß beim Auftreteii eines weiteren Auslösesignals während eines durch einen vorangegangenen Auslöseimpuls ausgelösten Torimpulses dieser Torimpuls erst ein volles Torzeitintervall nach dem zweiten Impuls endet

Fig.4 zeigt das Schaltbild eines Torimpulsgenerators, der einen Taktimpulsgenerator 4, einen Impulszähler S und ein Flipflop 6 enthält die in der dargestellten Weise miteinander verbunden sind. Ein Eingangsimpuls auf einer Leitung 7 stellt den Zähler 5 zurück und setzt das Flipflop 6 in den 1-Zustand, bei dem eine Ausgangsleitung 8 erregt ist Wenn der Zähler eine dem gewünschten Torzeitintervall entsprechende Anzahl von Taktimpulsen gezählt hat liefert er einen Ausgangsimpuls an einer Leitung 9, der das Flipflop 6 zurückstellt das Signal von der Leitung 8 abschaltet und dadurch den Torimpuls beendet

Wenn auf der Leitung 7 ein weiterer Auslöseimpuls auftritt, bevor der Zähler seinen Zählzyklus beendet hat wird der Zähler durch diesen Impuls auf Null zurückgestellt und beginnt daher wieder ve η Null aus zu zählen. Das Flipflop 6 bleibt einfach gesetzt Nach dem Ende des Torimpulses kann der Zähler zyklisch weiterarbeiten und Impulse auf der Leitung 9 erzeugen. Diese beeinflussen das Flipflop 6 jedoch nicht dieses bleibt vielmehr im zurückgesetzten oder 0-Zustand, bis auf der Leitung 7 ein neuer Eingangs- oder Auslöseimpuls auftritt

Die Einrichtung gemäß F i g. 1 enthält ferner einen 1090-M Hz-Empfänger 10 zum Empfang der Antwortsignale, die von einem etwa in seinem Bereich befindlichen Transponder als Antwort auf eine 3SR-Abfrage ausgestrahlt werden. Der Empfänger 10 kann mit Ausnahme der Empfangsfrequenz im wesentlichen dem Empfänger 1 entsp-echen oder es kann auch ein einfacheres Gerät mit niedrigerer Empfindlichkeit verwendet werden, da er nur Signale von Transpondern innerhalb eines begrenzten Bereiches, z. R in einem Radius von 30 km oder 20 Meilen zu empfangen braucht. Der Empfänger 10 ist über einen Empfangsbereichdecodierer Il m'f einem Torimpulsgenerator 12 verbunden, der im wesentlichen dem Torimpulsgenerator 3 entspricht. Die Ausgänge der Torimpulsgenerato-

ren 3 und 12 sind mit entsprechenden Eingangsklemmen einer Koinzidenzschaltung, z. B. eines UND-Gliedes 13 verbunden. Die Ausgangsklemme des UND-Gliedes 12 ist an eine Anzeige- oder Alarmvorrichtung 14 angeschlossen.

Der Empfangsbereichdecodierer 11 ähnelt dem Abfragedecodierer 2, er liefert jedoch einen Ausgangsimpuls als Antwort auf die sogenannten Rahmen· oder Bereichsimpulse Fl und Fl eines üblichen Transponder-Antwortsignals (siehe F i g. 8). Die Decodierer 2 und il und andere, die später erwähnt werden, sind Geräte, die beim Auftreten von zwei Impulsen, die durch ein vorgegebenes Zeitintervall getrennt sind, ansprechen. Bei der in Fig.9 dargestellten Schaltungsanordnung werden die Eingangsimpulse auf einer Leitung 15 dem einen von zwei Eingängen eines UND-Gliedes 16 über ein Verzögerungsglied 17 und dem anderen Eingang direkt zugeführt. Die Verzögerung ist gleich dem ynroporphpnpn !nierväU zwischen den beiden !mⁿⁱj!££r\ Wenn die Impulse den richtigen zeitlichen Abstand voneinander haben, erreicht der erste Impuls das UND-Glied durch das Verzögerungsglied zur gleichen Zeit wie der das UND-Glied direkt erreichende zweite Impuls und es entsteht dann ein Ausgangsimp jIs auf einer Leitung 18. Das Verzögerungsglied 17 kann, wie dargestellt, eine getrennte Vorrichtung sein, es und andere Verzögerungseinrichtung in der Anlage können jedoch auch aus einem Taktimpulsgenerator und einem Schieberegister bestehen, die die Verzögerung in bekannter Weise auf digitalem Wege bewirken.

In F i g. 2 stellt die ausgezogen gezeichnete Linie 19 die Richtcharakteristik einschließlich der Hauptkeule und der zugehörigen Nebenkeulen einer im Punkt R befindlichen Überwachungs-Sekundärradaranlage (Abfragesender) dar. Die ganze Strahlungscharakteristik läuft mit einer Frequenz zwischen etwa 4 und 15 U/min um, wie durch einen Pfeil 20 angedeutet ist. Die Breite der Hauptkeule beträgt typischerweise 3 bis 6°. Es sei nun angenommen, daß sich mit Transpondern ausgerüstete Luftfahrzeuge gerade an den Punkten A, Cund X befinden, während der Ort des mit der Einrichtung gemäß F i g. 1 ausgerüsteten Luftfahrzeugs mit B bezeichnet ist. Wenn die Strahlungskeule 19 den Punkt A überstreicht, empfängt der Transponder eine Reihe von vielleicht 20 oder mehr Abfragen in Intervallen von etwa 2 bis 3 Millisekunden, je nach der Wiederholungsfrequenz der betreffenden Radaranlage. Auf jede Abfrage folgt innerhalb von etwa 3 Mikrosekunden eine Antwort vom Transponder. Die vom Transponder im Punkt A abgestrahlten Antwortsignale werden vom Empfänger 10 des Luftfahrzeugs im Punkt S empfangen, vom Empfangsbereichdecodierer 11 als echte Antwortsignale ausgewertet und es treten entsprechende Einzelimpulse am Eingang des Torimpulsgenerators 12 auf, die in F i g. 3A dargestellt sind. Der erste Impuls löst den Torimpulsgenerator 12 aus und jeder folgende Impuls stellt ihn in der oben beschriebenen Weise zurück. Wenn der rückwärtige Rand der Keule 19 über den Punkt A läuft, hört der in Fig.3A dargestellte Impulszug auf und der Torimpulsgenerator 12 bleibt nun noch für weitere 30 Millisekunden in Betrieb.

Das Ausgangssignal des Torimpulsgenerators 12 ist in Fig.3D dargestellt Wenn der vordere Rand der Hauptkeule 19 nun den Punkt θ in Fig.2 erreicht, empfängt der 1030-MHz-Empfänger 1 die Abfragesigr.alc. Diese werden vom Abfragedecodierer 2 decodiert und ergeben eine Folge von Ausgangsimpulsen, die in Fig.3B dargestellt sind Der erste Impuls dieser Folge schaltet den Torimpulsgenerator 3 ein und jeder folgende Impuls stellt ihn in der oben erläuterten Weise zurück. Das Ausgangssignal des Torimpulsgenerators 3 ist in Fig.3E dargestellt. Wenn der hintere Rand der Hauptkeule 19 über den Punkt B läuft, setzt der letzte Impuls der Impulsfolge (Fig. 3B) den Torimpulsgenerator 3 noch einmal zurück, so daß der von diesem gelieferte Impuls noch weitere 30 Millisekunder andauert. Obwohl die Punkte A und B sich niemals

to gleichzeitig innerhalb der Hauptkeule befinden, überlappt also offensichtlich der letzte Teil des Ausgangsimpulses vom Torimpulsgenerator 12 den Anfangsteil des Ausgangsimpulses des Torimpulsgenerators 3, so daß am UND-Glied 13 gleichzeitig Eingangssignale auftre-

r> ten und das UND-Glied 13 ein Ausgangssignal 21 (Fig.3G) liefert. Diese und ähnliche Signale, die als gemeinsame Azimutsektorsignale oder Azimutsektor-Koinzidenzsignale bezeichnet werden sollen, werden r>h ΛIf

\A Aa

angezeigt.

Während der Zeitspanne nach dem Überlaufen des Punktes Cdurch den hinteren Rand der Strahlungskeule und vor dem Erreichen des Punktes C durch der vorderen Rand der Strahlungskeule werden durch keines der in F i g. 2 dargestellten Luftfahrzeuge Signale gesendet oder empfangen. Der Tot impulsgenerator 3 liefert im Anschluß an die zuletzt decodierte Abfrage jedoch irren weiteren 30 Millisekunden ein Ausgangssignal, wie in Fig. 3E dargestellt ist. Wenn der vordere Rand der Strahlungskeule 19 den Punkt C erreicht beginnt der dort befindliche Transponder eine Folge von Antwortimpulsen abzustrahlen, die durch der Decodierer 11 decodiert werden. Das resultierende Ausgangssignal des Decodieren 11 ist in Fig.3C

κ dargestellt. Wie vorher wird der Torimpulsgenerator 12 durch den ersten Impuls dieser Folge ausgelöst und durch jeden nachfolgenden l-npuls wieder auf der Beginn des Zeitintervalls zurückgestellt. Das vom Torimpulsgenerator 12 nun erzeugte Ausgangssignal isl in F i g. 3F dargestellt. Sein Anfang überlappt offensichtlich das Ende des Ausgangssignals des Torimpulsgenerators 12, so daß wieder Koinzidenz eintritt und das UND-Glied 13 ein Ausgangssignal 22 liefert, das ir F i g. 3G dargestellt ist.

Wenn die Hauptkeule schließlich den Punkt Λ erreicht und der dort befindliche Transponder zu arbeiten beginnt, hat der Torimpulsgenerator 3 schon zu arbeiten aufgehört und die Anzeigevorrichtung 14 liefert daher keine Anzeige. Die Einrichtung gemäß F i g. 1 überwacht also einen Azimutsektor um der Punkt B auf Antwortsignale von anderen Luftfahr iugen, die sich innerhalb dieses Sektors befinden. Die Breite des Sektors beträgt vorzugsweise das Zwei- bis Dreifache der effektiven Breite der Hauptkeule der Radaranlage, sie wird durch die Dauer der von den Torimpulsgeneratoren 3 und 12 erzeugten Torimpulse bestimmt Antwortsignale von Transpondern außerhalb des gemeinsamen Azimutsektors sind ohne Interesse für die Ermittlung in der Nähe befindlicher Luftfahrzeuge und werden von der Einrichtung gemäß F i g. 1 nicht berücksichtigt

Fig.6 zeigt ein typisches Abfragesignal von einem Standard-SSR-Abfragesender, das aus drei Impulser Pi, P2 und P3 besteht Der Abstand zwischen Pi und ρ 3 bestimmt die Abfrageart In der Zivilluftfahrt werden zwei Abfragearten verwendet, die mit 3/Λ bzw C bezeichnet werden. Die Abstände zwischen P i und P3 sind 8 bis 21 Mikrosekunden. Der zweite Impuls P1

ist ein Kontroll- oder Steuerimpuls, der bei allen Abfragearten im Abstand von 2 Mikrosekunden auf P1 folgt und zur Seitenkeulenunterdrückung (SLS) bestimmt ist.

Bei F i g. 2 strahlt die SSR-Anlage nur die Impulse P1 und P3, nicht jedoch Pl in der gerichteten Keule 19 aus. Der impuls Pl wird mit einer Amplitude, die die von P\ und Pl im Seitenkeulenbereich der umlaufenden Richtcharakteristik 19 übersteigt, ungerichtet abgestrahlt, wie durch die gestrichelte Linie 23 angedeutet in ist. Bei allen modernen Transpondern werden die Amplituden der empfangenen Impulse Pl und Pl verglichen und eine Antwort wird nur dann abgestrahlt, wenn P1 um einen vorgegebenen Betrag größer ist als Pl. Bei neueren Anlagen mit Seitenkeulenunterdrük- i> kung wird P\ sowohl gerichtet (Strahlungscharakteristik 19) als auch ungerichtet (Strahlungscharakteristik 23) ausgestrahlt, Pl nur ungerichtet (Charakteristik 23) und P3 nur gerichtet (Charakteristik 19). Die amerikanische Luftfahrtbehörde des ü. 5. Department of λι Transportation hat bekanntgegeben, daß alle SSR-AnIagen, die in ihren Zuständigkeitsbereich fallen, mit der verbesserten Seitenkeulenunterdrückung ausgerüstet werden sollen und daß Einrichtungen zur Seitenkeulenunterdrückung bei allen Luftfahrzeug-Transpondern obligatorisch werden sollen.

Bei gewissen Ausführungsbeispielen der Erfindung wird der Steuerimpuls Pl zusätzlich zur Seitenkeulenunterdrückung und unabhängig von dieser für andere Zwecke verwendet, ohne daß dadurch seine vorgesehene Funktion zur Seitenkeulenunterdrückung gestört ode, beeinträchtigt wird. Eine dieser zusätulichen Aufgaben besteht darin, den gemeinsamen Azimutsektor generell in der Nachbarschaft der SSR-Anlage automatisch zu verbreitern; eine andere Verwendung besteht darin, einen »synthetischen Auslöseimpuls« für eine Bereichswarnung auf der Grundlage von Laufzeitunterschieden zu erzeugen, wenn die richtigen Auslöseimpulse fehlen, weil sich die Einrichtung außerhalb der Hauptkeule befindet.

Bei dem Ausfühntngsbeispiel gemäß F i g. 5 sind der Empfänger 1, der Abfragedecodierer 2 und der Torimpulsgenerator 3 wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 geschaltet, dasselbe gilt für den Empfänger 10, den Empfangsbereich-Decodierer 11 und den Torimpulsgenerator 12, der jedoch an den Decodierer 11 über eine ODER-Glied 24 angeschlossen ist. An den Empfänger 1 ist ferner ein SLS-Decodierer

25 angeschlossen, der gemäß Fig. 9 geschaltet sein kann, wobei das Verzögerungsglied 17 für eine Verzögerungszeit von 2 Mikrosekunden ausgelegt ist.

Der Decodierer 25 ist mit einem Torimpulsgenerator

26 des in F i g. 4 dargestellten Typs verbunden, dessen Torzeitintervall etwas länger ist als das maximal zu erwartende Abfragewiederholungsintervall, also z. B. 4 Millisekunden. Die Torimpulsgeneratoren 3 und 12 sind hier mit einer Torimpulsdauersteuerung versehen, die bei Erregung das Torimpulszeitintervall um einen vorgegebenen Betrag wie 30 Millisekunden verlängert Die Impulsdauersteuerung kann z. B. aus einer Schalt- so vorrichtung bestehen, mit der in den Zähler 5 (F i g. 4) ein zusätzlicher binärer Zustand einschaltbar ist

Der Empfänger 1, der einen Teil eines üblichen Transponders darstellen oder ähnlich wie ein solcher ausgebildet sein kann, enthält ein Videoschwellwert- «s glied, das die Ausgangssignale von demodulierten Impulsen unterdrückt, deren Amplituden unterhalb des Schwellwertes liegen. Bei Entfernungen von mehr als vielleicht 20 oder 30 Meilen von der SSR-Anlage treten im Empfängerausgangssignal keine Impulse Pl auf, da diese nur mit einer verhältnismäßig kleinen Amplitude ausgestrahlt werden, die nur die der zweiten Keulen des umlaufenden Strahls überschreitet und unterhalb des Schwellwertes liegt. Unter diesen Umständen liefert der SLS-Decodierer 25 kein Ausgangssignal, der Torimpulsgenerator 26 bleibt im Ruhezustand und der bisher beschriebene Teil der Einrichtung gemäß Fig.5 arbeitet wie beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1.

Innerhalb des die SSR-Anlage (Abfragesender) umgebenden Seitenkeulenunterdrückungsbereiches, in dem der Impuls Pl mit einer den Empfängerschwellwert übersteigenden Amplitude empfangen wird, liefert der SLS-Decodierer 25 als Antwort auf jedes empfangene Impulspaar Pl, P2 einen Ausgangsimpuls, der den Torimpulsgenerator 26 setzt bzw. wieder auf den Beginn der Impulsperiode zurücksetzt. Das Ausgangssignal des Torimpulsgenerators 26 hält die Torimpulszeiiiniervaiie der Tunnipüisgcnciäiüicfi 3 und 12 üüi den verlängerten Werten, bei diesem Beispiel 60 Millisekunden, so lang die erwähnten Bedingungen andauern. Der resultierende gemeinsame Azimutsektor ist dann doppelt so groß wie der Winkelbereich des Azimutsektors außerhalb des Seitenkeulen-Unterdrükkungsbereiches.

Bei einem Standardtransponder liefert das Ausgangssignal des Abfragedecodierers einen Auslöseimpuls, der den 1090-MHz-Antwortsender in Betrieb setzt und den 1030-MHz-Empfänger für etwa 100 Mikrosekunden sperrt. Bei Verwendung mit einem Transponder, wie es im allgemeinen beabsichtigt ist, muß der Empfänger 10 also während der Antwortsendungen gesperrt werden. Zu diesem Zweck ist der Abfragedecodierer 2 direkt mit der Setzeingangsklemme eines Flipflops 27 und über ein 25-Mikrosekunden-Verzögerungsglied 28 mit der Rückstelleingangsklemme des Flipflops verbunden. Die 1-Ausgangsklemme des Flipflops 27 ist mit der Sperrvorrichtung des Empfängers 10 verbunden, bei der es sich um die Sperrvorrichtung im 1030-MHz-Transponderempfänger handeln kann.

Jeder Ausgangsimpuls vom Abfragedecodierer 2 setzt das Flipflop 27, erregt dessen !-Ausgangsklemme und sperrt den Emfpänger 10. Nach einem Intervall von 25 Mikrosekunden, während dessen der Transponder eine Antwort abgibt, setzt der verzögerte Impuls vom Verzögerungsglied 28 das Flipflop 27 zurück, so daß die 1-Ausgangsklemme entregt und die Sperrung des Empfängers 10 beendet wird.

Der Empfänger 10 enthält wie der Empfänger 1 ein Schwellwertglied, das in diesem Falle mit einer Steuerleitung 29 versehen ist, die bei Erregung den Sehwellwert um z. B. etwa 3 dB erhöht. Das Ausgangssignal des Verzögerungsgliedes 28 ist mit der Setzklemme eines Flipflops 32 direkt und über ein weiteres 25-Mikrosekunden-Verzögerungsglied 31 mit der Rückstellklemme dieses Flipflops verbunden. Die Steuerleitung 29 ist an die 1-Ausgangsklemme des Flipflops 32 angeschlossen.

Das Verzögerungsglied 31 und das Flipflop 32 erhöhen den Schwellwert des Empfängers während der ersten 25 Mikrosekunden im Anschluß an die für die Transponderantwort bewirkte Sperrung. Das 1-Ausgangssignal des Flipflops 32 gibt außerdem ein UND-Glied 33 frei, das den Ausgang des Empfängers 10 direkt mit einem zweiten Eingang des ODER-Gliedes koppelt und dadurch den Empfangsbereichdecodierer 11 jeweils die ersten 25 Mikrosekunden nach der

Wiedereinschaltung des Empfängers überbrückt. Hierdurch wird gewährleistet, daß das ODER-Glied 24 ein Ausgangssignal liefert und den Torimpulsgenerator 12 in Betrieb setzt, wenn die Einrichtung mit einem Transponder verwendet wird und Antworten von einem anderen Transponder empfängt, der sich an einem solchen Ort in dem von der Hauptkeule eingeschlossenen Sektor befii.Jet, daß nach dem Ende der Sperrung des Empfängers 10 nur der letzte Teil seiner Antwort empfangen wird. Durch die Erhöhung des Schwellwertes wird die Tatsache nutzbar gemacht, daß solche Teilantworten von einem verhältnismäßig nahe benachbarten Transponder kommen müssen und daher stark sind, so daß eine Unterscheidung gegenüber Störimpulsen oder anderen Störungen, die im allgemeinen schwächer sind, gewährleistet ist.

Das verzögerte Auslöseausgangssignal vom Verzögerungsglied 28 wird über ein ODER-Glied 34 einem Torimniilsgenerator 35 des in F i g. 4 dargestellten Typs zugeführt, dessen Torimpulszeitintervall beispielsweise 30 Mikrosekunden beträgt. Das Ausgangssignal des Torimpulsgenerators 35 wird einem UND-Glied 36 zugeführt, das außerdem das Ausgangssignal des ODER-Gliedes 24 erhält. Dem ODER-Glied 34 wird ein zweites Eingangssignal vom SLS-Decodierer 25 über ein Verzögerungsglied 37 zugeführt, das im vorliegenden Falle eine Verzögerung von 22 Mikrosekunden einführt. Das Ausgangssignal des UND-Gliedes wird dem einen von zwei Eingängen eines UND-Gliedes 39 zugeführt. Der andere Eingang des UND-Gliedes 39 ist mit dem Ausgang des Azimutsektor-Koinzidenz-UND-Gliedes 13 verbunden. Der Ausgang des UND-Gliedes 39 ist an eine Anzeigevorrichtung 40 angeschlossen.

Der Torimpulsgenerator 35, das UND-Glied 36 und die ihnen zugeordneten Schaltungseinheiten liefern auf einer Leitung 41 ein Bereichswarnsignal in Abhängigkeit von einer Antwort oder einem Teil einer Antwort von einem anderen Transponder. Es sei zuerst der Fall betrachtet, daß sich die Einrichtung gemäß Fig.5 außerhalb des Wirkungsbereiches der Seitenkeulenunterdrückungseinrichtung jedoch innerhalb des Abfragebereiches einer SSR-Anlage befindet. Jede Abfrage, die beim Überstreichen durch die Strahlungskeule empfangen wird erzeugt dann im Decodierer 2 einen Ausgangsimpuls. Nach einer Verzögerung von 25 Mikrosekunden im Verzögerungsglied 28 löst dieser Impuls gleichzeitig mit der Beendigung der Sperrung des Empfängers 10 den Generator 35 aus.

Jeder Impuls, der während der nächsten 25 Mikrosekunden vom 1090-MHz-Empfänger 10 empfangen wird und stark genug ist, um der Empfängerschwellwert zu überwinden, wird als Teil einer Antwort von einem anderen Transponder, die auf derselben Abfrage beruht, angesehen. Diese Impulse durchlaufen das UND-Glied 33 und das ODER-Glied 24 zum Und-GIied 36, das zu diesem Zeitpunkt durch das Ausgangssignal des Torimpulsgenerators 35 durchlaßbereit gemacht ist und dementsprechend ein Bereichswarnungssignal auf der Leitung 41 erzeugt Das zu diesem Zeitpunkt vorhandene Azimutsektor-Koinzidenzsignal macht in diesem Zeitpunkt das UND-Glied 39 ansprechbereit, so daß das Bereichswarnungssignal die Anzeigevorrichtung 40 betätigen kann.

Nach dem Ablauf der Verzögerung von 25 Mikrosekunden im Verzögerungsglied 31 wird der Schwellwert des Empfängers i0 herabgesetzt und das UND-Glied 33 gesperrt Die anschließend vom Empfänger 10 empfangenen Signale können dann das ODER-Glied 24 nur dann erreichen, wenn sie von dem Decodierer 11 als richtige Antworten identifiziert worden sind. Jede solche identifizierte Antwort liefert dann einen einzigen Impuls, der, wenvi er während des 30 Mikrosekunden dauernden Intervalles des Torimpulses vom Generator 35 auftritt, vom UND-Glied 36 durchgelassen wird und ein Bereichswarnsignal erzeugt. Alle empfangenen und decodierten Signale, die nach Beendigung des Torimpulsintervalles auftreten, werden von Transpondern

ίο kommend angesehen, die zu weit entfernt sind, um von unmittelbarem Interesse zu sein. Die Dauer der Torimpulse des Generators 35 kann gewünschtenfalls einstellbar sein, um unterschiedlichen Verkehrsdichten Rechnung tragen zu können.

Es sei als nächstes der Fall betrachtet, daß sich die Einrichtung gemäß Fig. 5 innerhalb des effektiven Bereiches der Seitenkeulenunterdrückung befindet. Da sowohl PX als auch P2 ungerichtet (Strahlungsverteilung 23 in Fig.2) ausgestrahlt werden, liefert der SLS-Decodierer 25 dann als Antwort auf jeden vom SSR-Abfragesender ausgestrahlten Abfrageimpuls einen Ausgangsimpuls unabhängig von der Lage der Hauptkeule. Jeder dieser Impulse schaltet nach der Verzögerung im Verzögerungsglied 37 den Torimpulsgenerator 35 ein.

Während des größten Teiles der etwa 5 bis 15 Sekunden dauernden Umlaufperiode der SSR-Anlage weist die Hauptkeule in irgendeine andere Richtung und der Empfänger 1 empfängt dementsprechend keine PS-Impulse. Der Decodierer 2 liefert daher kein Ausgangssignal und der Empfänger 10 wird daher nicht gesperrt sondern bleibt betriebsbereit. Jede Antwort, die von einem anderen Transponder empfangen wird, unabhängig davon, wo sich dieser befindet, erzeugt daher nach der Decodierung durch den Decodierer 11 einen Einzelimpuls am UND-Glied 36. Dieser Impuls erzeugt ein Bereichswarnsignal auf der Leitung 41, wenn er auftritt, während das UND-Glied 36 durch das Signal vom Torimpulsgenerator 35 geöffnet ist. Die

w Anzeigevorrichtung 40 wird jedoch erst betätigt, wenn in diesem Zeitpunkt auch ein Azimutsektorkoinzidenzsignal vorhanden ist, das das UND-Glied 39 ötfnet. Alle Bereichswarnsignale, die durch Antworten von Transpondern außerhalb des Azimutkoinzidenzsektors erzeugt werden, bleiben also außer Betracht.

Während der etwa 30 Millisekunden, in denen die Strahlung der Hauptkeule 19 vom Empfänger 1 empfangen wird, arbeitet der Abfragedecoder 2 in der oben beschriebenen Weise und es werden gegebenenfalls in der gleichen Weise wie wenn sich die Einrichtung außerhalb des Seitenkeulenunterdrückungsbereichs befindet, Bereichswarnungssignale erzeugt. Jeder Impuls vom SLS-Decodierer 25 löst den Torimpulsgenerator frühzeitig und wiederholt aus, ohne daß dadurch die Bereichswarnungsfunktion beeinflußt wird.

Zusammenfassend gesagt liefert die Einrichtung gemäß Fig.5 also eine Azimutsektorkoinzidenzwarnung wie die Einrichtung gemäß Fig. 1, sie ändert ferner automatisch die Breite des überwachten Sektors etwa entsprechend dem Abstand vom Abfragesender, sie bewirkt weiterhin eine Bereichswarnung, wenn sie sich in der Hauptkeule außerhalb des Seitenkeulenunterdrückungsbereiches befindet und schließlich gewährleistet sei eine Bereichswarnung im ganzen gemeinsamen Azimutsektor innerhalb des SLS- oder Seitenkeulenunterdrückungsbereiches.

Viele der gebräuchlichen Transponder sind mit einer Höhencodiereinrichtung versehen, die bei der Abfrage-

betriebsart C mit der Antwort automatisch die barometrische Höhe des antwortenden Luftfahrzeugs meldet. Der genormte Höhenberichtscode ist iüi Rundschreiben Nr. 00-27 vom I.Januar 1969 der Federal Aviation Administration, U. S. Department of Traisportation beschrieben. F i g. 8 zeigt ein typisches Antwortsignal, das zwischen den Bereichs- oder Rahmenimpulsen F1 und F2 weitere Informationsimpulse enthält, die die Höhe angeben.

Bei der Einrichtung gemäß F i g. 7 ist an den Ausgang des 1090-MHz-Empfängers 10 (Fig. 5) ein Informationsimpulsdecodierer 43 angeschlossen. Der Decodierer 43 kann ähnlich aufgebaut sein, wie die entsprechenden Einrichtungen, die in der Bodenstation für die Verarbeitung von Antworten, wie sie in der Betriebsart C empfangen werden, vorgesehen sind. Das Ausgangssignal des Decodierers 43 hat die Form eines Codes, der durch binäre Spannungszustände auf entsprechenden Adern einer mehradrigen Leitung 44 auftritt. Der Code gibt z. B. die ^;n der zuletzt empfangenen Antwort enthaltene H-henangabe in binärcodierter Dezimalform an. Die Leitung 44 ist mit einem von zwei Eingängen einer Vergleichseinrichtung 45 verbunden.

Der zweite Eingang der Vergleichseinrichtung 45 ist über eine mehradrige Leitung 47 mit einer Höhencodiereinrichtung 46 bekannter Bauart verbunden. Die Signale auf der Leitung 47 entsprechen denen aus der Leitung 44, sie geben jedoch die durch den barometrischen Höhenmesser des eigenen Flugzeugs ermittelte Höhe an.

Die Vergleichseinrichtung 45 kann z. B. einen binären Paralleladdierer enthalten, der die Bitkombination auf der einen der mehradrigen Leitungen 44, 47 zum Komplement der Bitkombination auf der anderen Leitung addiert und auf einer Ausgangsleitung 48 ein Signal liefert, wenn die beiden Eingangssignale einander entsprechen oder sich diesem Zustand bis zu einem bestimmten Grade nähern, welcher einem vorgegebenen Höhenunterschied innerhalb der gewünschten Grenzen, wie z. B. plus oder minus 500 Fuß entspricht. Die Leitung 48 führt zu einem Torimpulsgenerator 49,

'·> der entsprechend F i g. 4 ausgebildet sein kann und für ein Torimpulszeitintervall von 30 ms ausgelebt ist. Der Ausgang des Torimpulsgenerators ist jeweils mit dem einen von zwei Eingängen zweier UND-Glieder 50 und 52 verbunden. Der andere Eingang des UND-Gliedes 50

ίο ist mit der Azimutsektor-Koinzidenzwarnsignalleitung 38 (F i g. 5) verbunden und der Ausgang des UND-Gliedes 50 ist an eine Anzeigevorrichtung 51 angeschlossen. Der andere Eingang des UND-Gliedes 52 ist mit der Bereichs- und Azimutsektorkoinzidenzwarnsignallei-

ii tung 42 verbunden und der Ausgang dieses UND-Gliedes ist an eine Anzeigevorrichtung 53 angeschlossen.

Im Betrieb der Einrichtung gemäß Fig. 7 wird eine Darstellung des letzten Höhenberichts, der vom Empfänger 10 empfangen wurde, mit einer entsprechende den Darstellung der eigenen Flughöhe verglichen. Wenn sich die Höhen um weniger als einen vorgegebenen, gegebenenfalls einstellbaren Betrag unterscheiden, wird der Torimpulsgenerator 49 ausgelöst und macht die UND-Glieder 50 und 52 ansprechbereit. Wenn dann

■?i ein Azimutsektor-Koinzidenzwarnsignal vorhanden ist oder auftritt, während das UND-Glied 50 durchlaßbereit ist, wird die Anzeigevorrichtung 51 betätigt und liefert eine Warnung, daß sich ein anderes Luftfahrzeug sowohl im überwachten gleichen Azimutsektor als auch im überwachten gemeinsamen Höhenbereich befinden. Wenn ein Azimut-Koinzidenz- und Bereichswarnsignal vorhanden ist oder auftritt, während die Torschaltung 52 durchlaßbereit ist, wird die Anzeigevorrichtung 53 betätigt und sie liefert dann eine Warnung, die anzeigt,

J5 daß sich ein weiteres Luftfahrzeug sowohl im gleichen Azimutbereich, im gleichen Höhenbereich und im Nahbereich des eigenen Flugzeugs befindet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Sekundärradar-Annäherungswarneinrichtung für Fahrzeuge, welche mit von einem üblichen Überwachungs-Sekundärradaj-Abfragesender ausgestrahlten Abfragesignalen arbeitet und einen Azimutsektor erfaßt, der breiter ist als die Abfragestrahlungskeule des Abfragesenders, mit einer Vorrichtung zum Empfang der Abfragesignale ι ο während des Durchganges durch die Hauptkeule der Abfragestrahlung und einer Vorrichtung zum Empfang der Antwortsignale von Transpondern anderer Fahrzeuge, gekennzeichnet durch eine Speicheranordnung (3) zur Speicherung des als letztes empfangenen Abfragesignals für eine vorgegebene Zeitspanne; eine Speicheranordnung zur Speicherung des als letztes empfangenen Antwortsignals für eine vorgegebene Zeitspanne und eine Vorrichtung (13, 14) zum Erzeugen eines Azircutkoinzidenzyrrnsignals bei gleichzeitigem Vorliegen eines gespeicherten Abfragesignals und eines gespeicherten Antwortsignals.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Schaltungsanordnung (25), die unter Steuerung durch ein vom Abfragesender einer Überwachungs-Sekundärradaranlage ausgestrahltes Seitenkeulenunterdrijckungs-Steuersignal ein Ausgangssignal zur Änderung der vorgegebenen Zeitspanne, für die die Abfragesignale und Transponder- antwortsignal gespeichert werden, liefert

3. Einrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Vorrichtung zum Empfang der Abfragesignale auch zum Empfacg eines SiitenkeJenunterdrückungs-Steuerimpulses eingerichtet ist, der durch den Abfragesender vor und nach deVi Durchgang der Hauptkeule ausgestrahlt wird, gekennzeichnet durch

a) eine Vorrichtung zum Verzögern des empfangenen Seitenkeulenunterdrückungs-Steuerimpulses für eine Zeitspanne, die größer ist als die Verzögerung zwischen dem letzten Impuls eines normalen Abfragesignals und dem ersten Impuls eines normalen Transponderantwortsignals;

b) eine Anordnung zur Speicherung des letzten verzögerten Seitenkeulenunterdrückungs· Steuerimpulses für eine vorgegebene Zeitspanne;

c) eine Anordnung, die ein Bereichswarnsignal erzeugt, wenn während des Vorhandenseins eines gespeicherten Seitenkeulenunterdrtikkungs-Steuerimpulses ein Transponderantwortsignal auftritt;

d) eine Warnsignalanzeigevorrichtung und

e) eine Vorrichtung, die die Warnsignalanzeigevorrichtung betätigt, wenn das Bereichswarnsignal und das Azimutkoinzidenswarnsignal gleichzeitig vorhanden sind.