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Verfahren zur Ortung von Radargeräten Die Erfindung bezieht sich
auf ein Verfahren zur Ortung von ortsfesten, mit umlaufenden Sendeantennen betriebenen
Radargeräten mit Hilfe mehrerer Empfänger, die in einem bestimmten Mindestabstand
voneinander an verschiedenen Orten angeordnet sind0 Zur Ortung der rotierenden Sendeantenne
eines ortsfesten Radargerätes ist es bereits bekannt, an mindestens zwei Meßstellen
mit
Hilfe einer Richtantenne die Richtung der maximalen Feldstärke des ausgesandten
Radarimpulses zu ermitteln Wird außerdem an jeder Meßstelle der Nordwinkel gemessen,
läßt sich dann aus diesen Werten der Sendeort bestimmen, Dabei wirkt sich jedoch
die Rotation der Sendeantenne zeitraubend und erschwerend aus, da von Umlauf zu
Umlauf nur kurzzeitig die benötigte Feldstärke ihrer Hauptkeule meßbar ist weshalb
stets mehrere aufeinanderfolgende Messungen zur Bestimmung der Senderichtung notwendig
sind0 Von Umlauf zu Umlauf der Sendeantenne muß nämlich bei diesem bekannten Verfahren
die Empfangsantenne gedreht und durch Amplitudenvergleich die Peilung bestimmt werden,
sofern man sich nicht behelfsmäßig mit der Peilung der Nebenzipfel begnügtO Die
exakte Messung des Nordwinkels bereitet ebenfalls Schwierigkeinen, Der Erfindung
liegt daher vor allem die Aufgabe zugrunde, die Beobachtungszeit im Vergleich zu
dem bekannten Verfahren erheblich zu verringern0 Es wurde angestrebt, die Bestimmung
des Sendeortes bereits nach einem Umlauf der Sendeantenne zu ermöglichen0 Es hat
sich nun gezeigt, daß diese Aufgabe mit dem ii beigefügten Anspruch beschriebenen
Verfahren in überraschend einfacher und technisch sehr fortschrittlicher Weise gelöst
werden kann, Erfindungsgemäß wird nun an drei - in Sonderfällen auch an noch mehreren
- Orten der Radarimpuls größter Feldstärke
während des Durchgangs
der Hauptkeule zurAuslösung einer Zeitkennung benutzt, Aus den Zeitdifferenzen zwischen
dem Auftreten der Amplitudenmaxima in den einzelnen Meßstellen lassen sich dann
sehr einfach die Horizontalwinkel ermitteln, die von den geradlinigen Verbindungen
zwischen der rotierenden Sendeantenne des zu ortenden Radargerätes und den einzelnen
Meßstellen eingeschlossen werden0 Bei Verwendung von drei Meßstellen bzwO Empfängern
sind dann die beiden Horizontaiwinkel zwischen den Verbindungslinien von der Sendeantenne
zu den beiden jeweils benachbarten Empfängern proportional den beiden Zeit differenzen
zwischen der mittleren Meßstelle und den benachbarten sowie umgekehrt proportional
der Zeitdifferenz bis zur Vollendung eines Sendeantennenumlaufs mit zweiter Auslösung
der Zeitkennung in einer Meßstelle, Diese Messung der Zeitdifferenzen und damit
die Bestimmung der beiden genannten Winkel genügen also zur Ortung der Sendeantenne0
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich also bereits nach einem einzigen Umlauf
der Sendeantenne der Standort dieser Antenne bestimmen. Während bei den bisherigen
Verfahren die Genauigkeit der Ortung weitgehend von der Richtwirkung der Empfangsantenne
abhängig ist, können erfindungsgemäß Antennen ohne oder mit nur geringer Richtwirkung
verwendet werden.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung
gehen aus den folgenden Darlegungen sowie aus den beigefügten Abbildungen hervor,
Es
zeigen schematisch: Figur 1 die örtliche Verteilung der Meßstellen zu der Sendeantenne,
Figur 2 im Diagramm die mit den einzelnen Empfängern gemessene Impulsamplitude in
Abhängigkeit von der Zeit, Figur 3 die Ortskurven gleichen Horizontalwinkels für
zwei jeweils im Abstand a angeordnete Empfänger, Figur 4 den Ortungsfehlrt A R und
# y über der Endring tiefe; beide in Prozent bezogen auf den Abstand a zwischen
zwei Empfängern, mit CC = 1 1 = °C2s und Figur 5 eine Ebene mit Grenzkurven und
Richtungspfeilen des Ortungsfehlers A O In Figur 1 sind mit A,B,C drei Empfänger
bzwo Meßstellen symbolisiert, während S die rotierende Sendeantenne des zu ortenden
Radargerätes darstellt, cr 1 und α2 2 sind die von den geradlinigen Verbindungen
zwischen der Sendeantenne S und den einzelnen Empfängern A,B,C eingeschlossenen
Horizontalwinkel, In Figur 2 bedeutet T die Zeit für einen vollen Umlauf der Sendeantenne
S; mit t1 und t2 sind die Zeitdifferenzen zwischen dem Auftreten der Amplitudenmaxima
in den einzelnen Empfängern A,B,C bezeichnet0 In Figur 2 ist untereinander für jede
einzelne Meßstelle die Hüllkurve Amplituden der empfangenen Radarimpulse wiedergegeben0
Nach
dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zur Ortung der rotierenden Sendeantenne S
die Winkel Gc1 und oc 2 aus der Messung der Umlaufzeit T und aus den Zeitdifferenzen
t1 und t2 bestimmt, während derer die Sendeantenne S des Radargerates den Winkel
ob 1 von Meßstelle A bis B, bzwO cc 2 von der Meßstelle B bis C durchfährt0 Dabei
gelten die Beziehungen OC = tl 0 3600 ", cc 2 = # 360° Die Kreise durch A und B
mit den Orten-gleichen Winkels α1 1 - shO Figo 3 - und die Kreise durch B
und C mit den Orten gleichen WinkelsoC 2 schneiden einander im gesuchten Standort
der Sendeantenne S des zu ort enden Radargerätes.
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Die theoretische Zweideutigkeit des Meßergebnisses nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren - die Ortskurven nach Fig. 3 müßten spiegelbildlich zu der Verbindung
A B, B C nochmals wiedergegeben werden - ist jedoch in der Praxis ohne Bedeutung,
da der ungefähre Ort der Sendeantenne S, doho rechts oder links von der Verbindungslinie
zwischen den einzelnen Meßstellen A,B,C, in aller Regel bekannt sein dürfte; außerdem
ließe sich die Zweideutigkeit des Meßergebnisses auch durch Verwendung von Empfangsantennen
mit geringer, zoBo auf eine Halbebene begrenzte Richtwirkung beseitigen0 Zur Abschätzung
der zu erwartenden Genauigkeit der Ortung in Abhängigkeit von der Zeitmessung sind
in der folgenden Tabelle einige Daten von vier verschiedenen Typen üblicher Radargeräte
angegeben:
RF Umlaufzeit der PRF PRT Auflösung Sendeantenne Typ
Nift sec Hz ms Grad/Puls I 170 15 200 5 0,12 II 840 9 500-700 1,4-2 0,06-0,08 III
2200 5 400-800 1,25-2p5 0,09-0,18 IV 2900 10 - 20 375 2,7 0,05-0,1 In dieser Tabelle
bedeuten: RF = Sendefrequenz des Radarsenders PRF = Pulswiederholfrequenz des ausgesendeten
Radarsignals PRT = 1/PRF = Pulswiederholzeit Werden zoBo entsprechend den beiden
letzten Spalten der vorstehenden Tabelle zur Auslösung der Zeitmessung an jeder
Meßstelle A,B,C der jeweils größte Impuls verwendet, so ergibt sich bei der Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens insgesamt ein Zeitfehler von der Größe der Pulswiederholzeit
PRT und ein Winkelfehler von etwa 0,1 Grad, Die Zeitdifferenzmessung muß daher nicht
wesentlich genauer als etwa i msecO sein, In Figur 4 ist der Verlauf des Ortungsfehlers
iE R und O y über der Eindringtiefe R für den Falloc 1 = cc2 2 und bei einem Winkelfehler
P oc 0,1 Grad wiedergegeben0 Beide Achsen sind auf den gleichen Abstand a zwischen
zwei benachbarten Empfangsstellen A,B,C bezogen, Beträgt dieser Abstand zOBo 100
km, so sind Eindringtiefe und Ortungsfehler an den beiden Achsen des Diagramms in
Figur 4 direkt in Kilometer ablesbar,
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens benötigt man eine Kommandoeinrichtung zur Identifizierung eines Radargerätes
aus der Zahl der Geräte gleichen Typs anhand der Meßparameter, die zur gleichen
Zeit in den drei Empfängern bzwo Meßstellen vorliegen, sowie des weiteren eine Einrichtung,
die den Impuls maximaler Amplitude zur Auslösung eines Zeitimpulses benutzt; ferner
wird noch eine Einrichtung zur Ermittlung der Zeitdifferenz t und t2 und zur Ubertra
gung der Meßwerte in eine der Meßstellen A,B oder C benötigt, Die Ortung kann dann
anhand der ermittelten Daten t1, t2 mit Hilfe eines Rechners oder grafisch erfolgen,