NO851526L - Radioanlegg for posisjonsbestemmelse. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse gjelder radioanlegg for posisjonsbestemmelse, og nærmere bestemt posisjonsbestemmende systemer av den type som måler avstanden mellom en faststående transponder og en bevegelig sender/mottager ved å måle fasen av et avstandsbestemmende signal med fast frekvens som overføres mellom disse.

Posisjonsbestemmende radioanlegg er tidligere kjent, og et eksempel på et sådant anlegg er beskrevet i US patentskrift nr. 4.011.562. I et sådant anlegg måles en avstand mellom hver av et antall referansetranspondere og en bevegelig sender/mottager ved å overføre mellom anleggets elementer et signal med en forut bestemt basisfrekvens. Avstanden uttryk-kes som et antall bølgelengder (eventuelt halve bølgelengder for "toveis" avstandsbestemmende systemer), også kalt "striper" . Denne avstand fastlegger sender/mottagerens posisjon i forhold til vedkommende transponder, idet den søkte avstand oppnås ved å multiplisere antall striper med basisfrekvensens bølgelengde. Som det vil være kjent, omfatter det totale antall sådanne striper, også kalt stripetallet, både et helt tall og en brøkdel. Måling av basisfrekvenssignalets fase gir informasjon om brøkdelen men ikke om det hele tall. Vanligvis oppnås dette hele antall striper ved å tilføre påfølgende instantane fasemålinger til en kontinuerlig integrerende teller, således at hver gang målingen passerer 360°, økes telleverdien med et helt tall. Et system som utnytter en sådan integrerende teller er beskrevet i US patentskrift nr. 3 . 303 . 502.

Det er ikke uvanlig at heltallsdelen av stripetallet er unøy-aktig i avstandsbestemmende systemer som bare benytter en enkelt frekvens. Denne unøyaktighet kan være et resultat av kortvarig utstyrssvikt som opptrer når en bølgelengdegrense for basisfrekvensen overskrides, ved forandringer av over-føringsegenskapene i vedkommende atmosfæriske frekvensover-føringskanal, eller ved varierende faseforsinkelser som følge av uregelmessigheter i utstyrets drift. En sådan feil i det oppnådde stripeantall vil gjøre at sender/mottagerens posisjon blir feilaktig angitt.

Et avstandsmålende frekvenssystem som nedsetter den potensiel-le tvetydighet i stripetellingen er angitt i US patentskrift nr. 4.283.726. I dette system kombineres to signaler med hver sin frekvens, som er innbyrdes adskilt med en forut bestemt verdi, til å frembringe en differansefrekvens med en meget lang bølgelengde. Denne lange bølgelengde eliminerer behovet for å telle frekvensstriper, samtidig som den gir en pålitelig avstandsmåling.

Dette system gir imidlertid ingen muligheter for å korrigere varierende overføringsegenskaper som på vilkårlig måte kan påvirke fasen av det ene eller det annet av de overførte signaler og derved redusere avstandsmålingens nøyaktighet.

Et annet system som omfatter midler for løsning av stripetal-lets flertydighet, er angitt i det ovenfor nevnte US patentskrift nr. 3.303.502. I stripebestemmelsessystemet i henhold til dette patentskrift overfører hver transponder et antall frekvenssignaler som på forskjellig måte kombineres i sender/ mottageren for å frembringe et antall differansesignaler. Disse differansesignaler påtrykkes selektivt en elektromeka-nisk stripeidentifiserende servomekanisme, som frembringer en posisjonsbestemmelse innenfor en stripe tilsvarende den valgte differansefrekvens. Operatøren anvender den angitte posisjonsbestemmelse i kombinasjon med et navigasjonskart for nøyaktig fastleggelse av sin avstandsbestemmende frekvensstripe. En ulempe ved dette stripebestemmende system ligger i det forhold at det ikke foreligger noe middel for automatisk justering av den avstandsbestemmende stripeanvisning ved f.eks. anordning av en tilbakekoblingssløyfe fra den stripebestemmende enhet til den stripemålende del av systemet.

Det foreligger derfor et behov for å frembringe et system for automatisk løsning av flertydigheter som opptrer ved avstands bestemmende telleverdier for frekvensstriper i et avstandsbestemmende radioanlegg.

Foreliggende oppfinnelse gjelder en forbedret anordning og fremgangsmåte for å identifisere vedkommende frekvensstripe i et radioanlegg for posisjonsbestemmelse, og som tillater nøy-aktig anvisning av den faktiske avstand mellom en fast transponder og en mobil sender/mottager.

Anordningen i henhold til oppfinnelsen er beregnet på å anvendes sammen med et radioanlegg for posisjonsbestemmelse og som omfatter minst en transponder som frembringer et basisfrekvenssignal og et eller flere stripe-identifiserende frekvenssignaler, samt en bevegelig sender/mottager som er i stand til å bestemme, uttrykt i basisfrekvensstriper, avstanden mellom seg og vedkommende transponder ved måling av fasen av basisfrekvenssignalet. Anordningen i henhold til oppfinnelsen overprøver stripetelleverdien ved å omforme denne telleverdi til det tilsvarende antall identifiserende frekvensstriper for hver av et antall stripeidentifiserende frekvenser, hvorpå den målte fase for hver stripeidentifiserende frekvens sammenlignes med den omformede telleverdi. Den omformede avstand omfatter en brøk som tilsvarer fasen av vedkommende stripeidentifiserende signal, og denne faseverdi sammenlignes med den målte faseverdi av den stripeidentifiserende frekvens for å frembringe et avstandsfeilsignal. Når den virkelige posisjon av sender/mottageren avviker fra den som angis ved stripetelleverdien, vil avstandsfeilen ha en verdi som avviker fra null. Avstandsfeilen omformes til avstand, kombineres med en annen, finere avstandsfeil som skriver seg fra en høyere stripeidentifiserende frekvens, samt omformes derpå til et antall basisfrekvensstriper som utgjør en korrek-sjonsverdi som angir i hvilken grad det foreliggende stripetall må forandres for å angi sender/mottagerens faktiske posisjon.

Denne prosess med stripeomforming og sammenligning utføres for hver stripe-identifiserende frekvens, således at flere av-standsf eilsignaler frembringes, med hvert feilsignal kombinert med feilsignalet for et stripeidentifiserende signal med høy-ere frekvens. Resultatet er akkumulering av en korreksjons-verdi som er skalert til basisfrekvensstriper og som kan kombineres med den løpende stripetelleverdi til å frembringe en korrigert, korrekt telleverdi. Anordningen i henhold til oppfinnelsen omfatter et antall måleseksjoner for måling av avstandsfeil, og som hver er innrettet for å måle forskjellen mellom en posisjonsbestemmelse representert ved vedkommende stripetelleverdi og den samme posisjonsanvisning for sender/ mottageren, på basis av den målte fase av vedkommende stripe-identif iserende signal samt fasen av den faseidentifiserende frekvens som tilsvarer denne telleverdi. Hver måleseksjon for avstandsfeil frembringer et signal som representerer den målte forskjell. En seksjon for akkumulering av differanseverdier reagerer på de frembragte avstandsfeilsignaler og kombinerer disse til å danne et stripe-korreksjonssignal som angir den korreksjon som må utføres på den akkumulerte stripetelleverdi for å omforme denne til den telleverdi som tilsvarer den virkelige posisjon.

Oppfinnelsen omfatter videre en fremgangsmåte for å korrigere en stripetelleverdi som angir posisjonen for en mobil sender/ mottager i et posisjonsbestemmende system som omfatter vedkommende sender/mottager samt en transponder som frembringer et basisfrekvenssignal og flere stripe-identifiserende frekvenssignaler. Sender/mottageren omfatter en fasemåleinnret-ning samt vanlig posisjonsbestemmende utstyr for å måle fre-kvenssignalfaser samt for å telle striper på grunnlag av fasemåling av basisfrekvensen.

Fremgangsmåten omfatter måling av et antall avstandsfeil, som hver er basert på forskjellen mellom den målte fase for en bestemt stripeidentifiserende frekvens og fasen for den stripeidentifiserende frekvens som er beregnet ut i fra stripetelleverdien for basisfrekvensen. Hver avstandsfeil tilsvarer forskjellen mellom sender/mottagerens faktiske posisjon og en posisjon som tilsvarer den beregnede fase.

En avstandsfeil som er basert på en bestemt stripeidentifiserende frekvens kombineres med en annen avstandsfeil på basis av en høyere stripeidentifiserende frekvens for å frembringe et korreksjonssignal for stripetelleverdien og som representerer det antall striper som nevnte stripetelleverdi avviker fra et . stripetall som angir sender/mottagerens faktiske posisjon.

Det er følgelig et hovedformål for foreliggende oppfinnelse å frembringe en forbedret anordning for å fjerne usikkerheten fra de stripetelleverdier som frembringes av et radioanlegg for posisjonsbestemmelse.

Det er et ytterligere formål for foreliggende oppfinnelse å utnytte et antall stripeidentifiserende frekvenssignal i et system som benytter seg av kaskadekoblet gjentagelseutstyr, med det formål å frembringe en korreksjon av stripetelleverdien.

Det er et ytterligere formål for foreliggende oppfinnelse å frembringe en fremgangsmåte for å anvende et antall stripe-identif iserende frekvensmålinger i et posisjonsbestemmende radioanlegg for å korrigere en feilaktig stripetelleverdi for basisfrekvensen.

Andre formål og mange medfølgende fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil bli bedre forstått ut i fra følgende figur-beskrivelse under henvisning til de vedføyde tegninger, hvor-

o

pa:

Fig. 1 er et blokkskjema som viser et eksisterende posisjonsbestemmende radioanlegg som utnytter et par avstandsbestemmende frekvenser. Fig. 2 er et blokkskjema av anordningen i henhold til opp finnelsen i kombinasjon med et radioanlegg for posisjonsbestemmelse under anvendelse av et basisfrekvenssignal og et antall stripeidentifiserende frekvenser. Fig. 3 kombinerer en fremstilling av bruksomgivelsene for foreliggende oppfinnelsegjenstand med en bølgeformskisse som anskueliggjør virkemåten av foreliggende anordning i henhold til oppfinnelsen ved anvendelse av tre frekvenser. Fig. 4 er et koblingsskjerna som anskueliggjør et anlegg i henhold til oppfinnelsen. Fig. 5 viser skjematisk et prosessorprosedyre som anvendes for å korrigere en telleverdi for frekvensstriper.

I fig. 1 er det skjematisk vist et eksisterende posisjonsbestemmende radioanlegg med et antall transpondere, hvorav en er angitt ved 10, og som sender ut to eller flere signaler som hver har en frekvens som skiller seg fra de øvrige frekvenser med en valgt verdi. I fig. 1 er disse frekvenser angitt ved fg og ftø, hvor f^> f . En mobil sender/mottager 12

mottar frekvenssignalene og overfører dem til en fasefor-skjellmåler 14 som måler signalenes respektive faser såvel som fasen av den differansefrekvens som frembringes av frekvensene f og ftø. Disse fasemålinger overføres til en fase/ avstand-omformer 16, som er innrettet for å overføre de målte faser til forut bestemte avstandsenheter. Fasemålingene kan således f.eks. omformes til et antall frekvensstriper for henholdsvis frekvensene f , f, og (f, - f ) . Vanligvis omfatter omformeren 16 midler for å akkumulere de omformede fasemålingers telleverdier, således at en nøyaktig registrer-ing av avstanden mellom transponderen 10 og sender/mottager 12 kan opprettholdes og periodisk inkrementeres. En sådan akkumulering kan f.eks. utføres av en integrerende feller eller en hensiktsmessig programmert prosessor som omfatter organer for sampling av de analoge fasemålinger, omforming av disse samplingsverdier til digitale verdier, samt behandling av disse

verdier for å oppspore faseforandringer og akkumulering av den ønskede stripetelleverdi. Anvendelse av prosessor tillater videre automatisk omforming av stripetelleverdier til metermål ved å multiplisere stripetallet med stripebredden angitt i meter, (som er lik bølgelengden for basisfrekvensen ved enveis avstandsbestemmende systemer samt lik det halve av nevnte bølgelengde for toveis avstandsbestemmende systemer). Av-standsomformeren frembringer vanligvis et signal for drift av en anvisningsenhet 18 som angir den akkumulerte telleverdi enten i form av antall frekvensstriper eller angitt i et tilsvarende avstandsmål, slik som kilometer.

Figurene 2-4 anskueliggjør den prinsippielle utførelse av anordningen i henhold til oppfinnelsen og hvorledes den arbeider i samvirke med eksisterende avstandsbestemmende systemkomponenter.

I sin mest alminnelige form samarbeider anordningen med et posisjonsbestemmende radioanlegg som omfatter minst en refe-ransetransponder 20 og en bevegelig sender/mottager 22, som utveksler et antall signaler som omfatter et basissignal med en frekvens f^og et antall stripeidentifiserende signaler med hver sin fastlagte frekvens. To stripeidentifiserende signalfrekvenser er for anskuelighetens skyld angitt som f1

og f^-Sender/mottageren 22 omfatter en vanlig fasemålesek-sjon 24 som er innrettet for å måle de respektive faser for hver av nevnte frekvenssignaler. I fig. 2 er fasemålingene av signalene f^ til og med angitt ved inngangssignalet Pq til en avstandsstripeprosessor 26, som kan omfatte en INTEL 8080 som er programmert til kontinuerlig å sample Pq å omforme sampelverdiene til fQ-striper i samsvar med velkjente prinsipper. f^-stripene akkumuleres av prosessoren 26 etterhvert som sender/mottageren beveger seg i forhold til transponderen 20. En innledende stripetelleverdi kan innføres manuelt i prosessoren ved hjelp av et vanlig inngangstastatur 27. Det stripetall som løpende akkumuleres av eller innføres i prosessoren anvises på LQ-utlesningen på et vanlig anvis-

ningspanel 28.

Anordningen i henhold til oppfinnelsen, som er angitt ved 29, omfatter en stripe-identifiserende prosessor 30, som i den foretrukkede utførelse omfatter en PDP 11/23 som er hensiktsmessig programmert til å motta P^, P_ og Lq samt å

anvendes disse parametere for å frembringe en stripekorrek-sjonsverdi C. Verdien C representerer det antall f^-striper som Lq avviker med fra det sanne antall striper mellom transponderen 20 og sender/mottageren 22. Denne verdi kombineres med Lq av prosessoren 26 for å korrigere stripetallet når bryteren trykkes ned. Prosessoren 30 frembringer også en grov og en fin avstandsfeilfunksjon, som begge er forklart nedenfor, ut i fra parameterne Lq, P^og P ^. Alle tre utgangssignaler fra stripeidentifiseringsprosessoren 30, nemlig korreksjonsverdien C samt den grove og den fine fraksjon, avgis av prosessoren 30 til et anvisningspanel 32, hvor de anvises i de respektive utlesningsfelt. Når den grove og den fine fraksjonsanvisning angir konvergens for stripeidentifise-ringsprosessen, slik som forklart nedenfor, trykker en opera-tør ned bryteren S, for overføring av C til prosessoren 26 hvor denne verdi kombineres med Lq for å korrigere stripetallet .

Som vist i fig. 3, har transponderen en posisjon som er angitt i figuren ved en antenne 34. Avstanden mellom transponderens antenne og et skip 36 hvor sender/mottageren 22 er plassert, måles i bølgelengder eller striper ved frekvensen f^. Målingen mellom transponderen og skipet 36 utføres på vanlig måte. Stripetelling ved signalfasemåling er angitt i US patentskrifter nr. 4.011.562 og 4.229.737, som begge tas inn i foreliggende ansøkning som referanse. Fasemåling og telling av striper for avstandsbestemmende formål anvendes også i et posisjonsbestemmende radioanlegg som leveres av søkeren under varemerket ARGO.

Den bevegelige stasjon (som omfatter elementene 22-32 i fig. 2) mottar signalet fra transponderstedet 34. Fasen av det mottatte signal sammenlignes med fasen av det signal som opp-rinnelig ble sendt ut fra skipet 36 og faseforskjellen anvendes for å bestemme brøkdelverdien av avstanden mellom de posi-sjoner i frekvensstriper som tilsvarer bølgelengder av f^.

De hele stripetall kan ikke måles direkte ved denne teknikk, men de kan beregnes som beskrevet ovenfor ved akkumulering av forandringene i brøkandelene i prosessoren 26, med utgangspunkt fra en forut fastlagt posisjon hvor det korrekte stripetall som omfatter et helt tall pluss en brøkandel føres inn ved hjelp av tastaturpanelet 27. En slik forut fastlagt posisjon kan f.eks. være en dokk som skipet 36 begynner sin reise fra, eller et bøyemarkert punkt til sjøs utenfor transponderstedet 34.

Hvis fasemålingsprosessen av en eller annen grunn avbrytes eller forstyrres av støy, kan det hende at heltalldelen av den akkumulerte avstandsverdi kan bli feilaktig beregnet. Resultatet vil være en avstand som er usikker med hensyn til sin heltallige stripeverdi, men nøyaktig med hensyn til brøkdelverdi. Anordningen i henhold til oppfinnelsen tillater data fra flere stripeidentifiserende frekvenser å anvendes for å redusere denne usikkerhet. I praksis har opp-finneren funnet følgende frekvenser hensiktsmessig: f^ = 1615 kHz, fx= 1635 kHz og ±2= 1770 kHz.

Det henvises atter til fig. 3, hvor prosessoren 26 kan frembringe et feilaktig stripetall som tilsvarer en antatt posisjon jfc 1 eller jf"2. Formålet for foreliggende oppfinnelse er å oppnå en korreksjon som kan anvendes for forandring av det oppnådde stripetall til en korrekt verdi som vil angi den sanne posisjon for skipet 36. Dette er umulig å oppnå ved anvendelse av bare Pq, nemlig den målte fase av f^, da Pq måles en gang i hver stripe av f n og således ikke iden-tifiserer den virkelige stripe.

Hver stripe-identifiserende frekvens (angitt prinsippielt ved f\ i fig. 3) gir imidlertid fasedata som kan anvendes for å identifisere den virkelige stripe. I fig. 3 vil f.eks. den sanne posisjon av skipet 36 høre til en fasemåling av P. for signalet f^. Hvis imidlertid avstandsprosessoren 26 feilaktig angir at skipet befinner seg i en antatt posisjon $ 1 ved å bringe et feilaktig stripetall til anvisning, vil det foreligge en fasefeil A<p>^mellom målingene Pq og P^.

Denne fasefeil tilsvarer en viss andel, nemlig l/X, av en f^-stripe.

Hvis en dif f eransef rekvens F\ = (fj_ _ fg^ benyttes, vil forskjellen mellom den antatte posisjon | 1 og den sanne posisjon være lik andelen l/X av en bølgelengde av F^ .

Denne forskjelle, som kalles avstandsfeil og betegnes med

D^, kan overføres til hele striper av f~og kombineres med det feilaktige stripetall for å korrigere dets heltallige del til det sanne stripeantall.

Det vil være klart at differansefrekvensen F^ angir striper som er meget bredere enn stripene tilsvarende signalene f^, f eller f ^. Disse dif f eransef rek vensstriper kalles derfor hyperstriper.

Effektivt arbeider systemet i henhold til oppfinnelsen ved utnyttelse av differansefrekvenser som fremkommer ved å kombinere basisfrekvensen Fq og de stripe-identifiserende frekvenser f^ og således at hver dif f eransef rekvens fungerer som en sinusbølget diskriminatorkurve. Systemet utnytter diskrimineringen for hver differansefrekvenskurve til å frembringe en sammensatt diskriminator som i høy grad redu-serer usikkerheten i den utledede feil for stripetallet.

Det groveste diskriminatornivå er fastlagt ved frekvensen F-^=(f^- fg). Usikkerheten ved denne diskrimineringsfrekvens er lav, men dens grove sporfølgingsfeil er høy. Den er faktisk så høy at den kan overstige en stripebredde ved fQ. En annen eller finere diskrimineringsfrekvens anvendes tilsvarende F2=^2~ "^0^° Usikkerhetskarakteristikken er ikke så god som for F^, men dens sporfølgingsfeil er lavere. Anordningen i henhold til oppfinnelsen kombinerer hovedsakelig den lave usikkerhet for den grove diskriminator med sporfølgingsfeilen for den fine diskriminator for å frembringe en effektiv sammensatt diskriminator.

I fig. 4 er den prosess som benyttes ved stripe-identifiser-ingen i prosessoren 30 for å frembringe korreksjonsverdien C, angitt mer detaljer. Inngangssignalene for prosessen er P,

og P£fra fasemålingsseksjonen 24, samt Lq fra prosessoren 26. I tillegg frembringer prosessoren 26 en avstandstakt Rq som tilsvarer den midlere forandring av Lq pr. tidsenhet.

Rq er hovedsakelig den takt hvorved skipet 36 passerer f ^-stripene. For å oppnå bedre behandlingseffektivitet omformes fasemålingene P^og ?2av prosessoren 30 til andeler av tilsvarende f^- og f2~striper ved deling med 2TT radianer.

Den angitte prosess i fig. 4 utgjør et arbeidsprogram for den stripeidentifiserende prosessor 30. Som sådan er dens utleg-ning som en rekke kodede programtrinn innenfor programmerings-evnen for en hver vanlig programmer med tilgang til program-mererhåndboken PDP 11/23. Den stripeidentifiserende prosessor 30 utfører den stripeidentifiserende prosess gjentatte ganger med utgangspunkt fra den frekvens f^som ligger nærmest fø, og som i kombinasjon med f fi vil frembringe den differansefrekvens F^som gir den bredeste eller groveste hyperstripe av alle differansefrekvenser deffinert ved f1 . - fn0.Bredden av en hyperstripe er gitt ved ligningen (1), hvor KL er hyperstripens bredde og c . er forplantningshastigheten for f..

1

I den stripeidentifiserende anordning i henhold til oppfinnelsen tilføres det stripetall Lq som er avledet fra f^-fasedata til en multiplikator 39 som også mottar den nominelle bredde Wq (i meter) for en f^-stripe, som også er lik bølgelengden for f^. Det resulterende produkt, tilsvarende den nominelle avstand i meter representert ved Lq, tilføres en avstandsmålekrets 40 som måler den del av F-^-hyperstripen som tilsvarer forskjellen mellom den virkelige posisjon for skipet 36 og den posisjon som er angitt ved Lq.

I avstandsmålekretsen 40 tilføres verdien Lq en bestikkberegnede prosessorblokk 41. Denne prosessorblokk 41 utfører den velkjente bestikkberegning ved å multiplisere den tid som har gått siden den seneste oppdatering av Lq, med den avstandstakt Rq som frembringes av avstandsprosessoren 26. Produktet av den forløpende tid og avstandstakten adderes til LqWq for å frembringe en oppdatert bestikkberegnings-avstand (LqWq)' . Denne oppdaterte avstand tilføres en prosessorblokk 43 som skalaforskyver avstanden til f^-frekvensstriper ved deling med , nemlig bølgelengden eller stripebredden for den stripeidentifiserende frekvens f^.

Det bør være åpenbart at den skalerte utgang fra prosessorsek-sjonen 43 omfatter et tall som utgjøres av et helt tall og en brøkdel som hovedsakelig er lik faseverdien av f^.

Det resulterende utgangssignal fra addisjonsenheten 45 består av et tall som utgjøres av en heltallig del og en brøkdel. Brøkdelen tilsvarer fasefeilen A P^og foreligger i sirku-lære enheter eller striper ved frekvensen f^. En fasefeilverdi lik null kan bety at Lq er lik den virkelige stripe-telleverdi. I fig. 3 vil således omformingen av den avstandsbestemmende telleverdi Lq som angir den sanne posisjon for skipet 36, ved skalering til frekvensen f^ ha en brøkdel som representeres ved P^ angitt i nevnte figur. Alternativt kan null fasefeil angi at avstanden Lq er feilaktig med nøyaktig et helt antall F^-hyperstriper. Sannsynligheten for denne mulighet reduseres imidlertid betraktelig ved å velge og relativt nær hverandre, således at det oppnås en for-holdsvis vidstrakt hyperstripe.

Det bør være åpenbart at når fasefeil forskjellig fra null frembringes av addisjonsenheten 45, betyr-dette en feilaktig heltallig del av Lq, hvilket innebærer det samme som en feilaktig stripe-telleverdi. I en antatt posisjon 1 i fig. 3 vil fasefeilen for f^(og også for f^) f.eks. være ikke negativ. Når f^-fasefeilen beregnes i addisjonsenheten 45, vil resultatet da ha positivt tegn og tilføres en addisjonskrets 47 hvor utgangen fra addisjonsenheten 45 kombineres med en annen verdi som vil bli forklart nedenfor. Utgangen fra addisjonsenheten 47 tilføres en prosessorblokk for brøkandel-en, hvor denne brøkandel av utgangssignalet, tilsvarende den filtrerte fasefeil, ekstraheres ved å legge 0,5 til forskjellen samt utelate heltallsandelen av summen og derpå subtrahere 0,5. Dette begrenser den filtrerte fasefeil til området fra -0,5 til +0,5. Alltid når en prosess for ekstrahering av en brøkandel omtales i det følgende, vil denne være identisk med den nettopp beskrevne prosess for brøkandelblokken 49.

Så snart den filtrerte fasefeil er oppnådd på den angitte måte, avgir brøkdelseksjonen 49 et signal som representerer den ekstraherte brøkdel, til en forsterkerkrets med en forsterkning , og hvis utgangssignal tilføres en ikke-inverterende inngang for en addisjonskrets 53. Utgangen fra addisjonskretsen 53, som er ikke inverterende, tilføres en annen brøkandelblokk 55, hvis utgang forgrenes til en buffer 57 og den ikke inverterende inngang til en addisjonskrets 59. Bufferen 57 akkumulerer påfølgende inkrementer av den filtrerte fasefeil og avgir den akkumulerte verdi til den inverterende inngang for addisjonskretsen 47 og den ikke-inverterende inngang for addisjonskretsen 53.

Det bør være åpenbart for fagfolk på området at elementene 47-57 omfatter et vanlig sirkulært alfa-filter som er spesielt konstruert for å ignorere heltallsverdier og frembringe en utgang som spinner rundt mellom -0,5 og +0,5. I filteret føres den filtrerte akkumulerte utgang fra bufferen 57 til-bake og subtraheres fra fasefeilen på inngangssiden. Den gjenværende brøkandel tas så ut og multipliseres med filter-forsterkningen , og resultatet adderes til filterutgangen, mens brøkandelen spares i bufferen 57 for det neste gjentatte fasefeilmåling.

Det vil være åpenbart for fagfolk på området at bufferen 5 7 lagrer en akkumulert og filtrert fasefeilverdi, som med stør-relse og fortegn er lik den akkumulerte fasefeil som er resultatet av alle de tidligere gjentatte fasefeilmålinger.

Utgangen fra det ovenfor beskrevne alfa-filter tilføres den ikke-inverterende inngang for en addisjonskrets 59, som også over en annen ikke inverterende inngang mottar utgangssignalet fra en skaleringskrets 61. (Kretsen 61 skalerer en tidligere akkumulert kalibreringsverdi , slik det vil bli nærmere forklart nedenfor.) Utgangssignalet fra adderingskretsen 59, som ikke er invertert, tilføres en annen brøk-andelblokk 63 som frembringer som utgangssignal et akkumulert og kalibrert avstandsfeilsignal D^som er lik den andel av en F-^-hyperstrimmel som den virkelige posisjon av skipet 36 avviker fra dets antatte posisjon. Fortegnet for D, angir avvikets retning. Da D1er utledet fra den grove F^-hyperstripe, betegnes den om den "grove" avstandsfeil.

Fasefeilen D^avgis som et inngangssignal til en feilakku-mulator 64, som justerer D^med en eller flere finere avstandsfeil for derved å frembringe korreks jonsverdien C.

Det første element i akkumulatoren 64 er adderingskretsen 68.

I adderingskretsen 68 kombineres den grove avstandsfeil D^med 0 og utgangssignalet omformes i en multiplikatorkrets 70 til avstand angitt i meter ved å multiplisere med , nemlig lengden av en F-^-hyperstripe. Den resulterende avstandsverdi tilføres en annen skaleringskrets 72, hvor den divideres med bølgelengden for omforming til en tilsvarende del av en F2~hyperstripe.

Utgangssignaler fra skaleringskretsen 72 tilføres en kalibrerings- og sporfølgingsseksjon 74, hvis formål er å kombinere en kalibreringsforskyvning med den ukorrigerte filtrerte avstandsfeil fra måleseksjonen 40 for avstandsfeil for derved å fjerne virkningene av faseforsinkelse i utstyret fra den målte fasefeil. Et annet formål for seksjonen 74 er å kontinuerlig korrigere fasefeilmålingen ved f^i avstandsfeil-seksjonen 40 ved å ta hensyn til den langsomme krypning i fasefeilmålinger som forårssakes av forplantningsuregelmessig-heter i overføringsbåndet for sporfølgesignalet f^.

I kalibrerings- og sporfølgeseksjonen 74 overføres korrek-sjonsfaktoren C^, som er skalert av skaleringsblokken 72 til F2~hyperstriper, først til en adderingsenhet 75 hvor den subtraheres fra den akkumulerte og kalibrerte fine avstandsfeilmåling , som skriver seg fra fasefeilmåling av P^-Utgangssignalet fra addisjonsenheten 75 tilføres den ene inn-gangsport for en omkobler S^.

Omkobleren S2, som kan omfatte en vanlig manuelt drevet, flerveis og flerpolet omkobler montert på prosessoren 30, innstilles selektivt av operatøren for sender/mottageren 22 som befinner seg ombord i skipet 36. I den første stilling av omkobleren S, tilføres den skalerte F2hyperstripeandel som avgis fra adderingsenheten 75 til en forsterkerkrets hvor den multipliseres med den maksimale verdi av enten en fast forsterkning G^eller en variabel forsterkning, l/N. I forsterkerkretsen 77 er størrelsen N lik antallet gjentagelser i forsterkerkretsen 77. I den foretrukkede utførelse er for-sterkningen Gj^innstilt til 1/30, således at etter 30 gjentagelser i den stripe-identifiserende anordning med omkobleren S2innstilt i sin første stilling, vil kalibrer-ingsf orsterkningen være konstant.

Med bryteren S2innstilt i sin annen stilling, avgis utgangssignalet fra adderingsenheten 75 til en brøkandelblokk 79 samt derfra gjennom en forsterkende forsterker 81. Utgangen fra brøkandelblokken 79 tilføres også den grove avlesning på fremvisningspanelet 32, som frembringer en synlig utgangs-anvisning av den løpende grove sporfølger fraksjon som en prosenandel av en F2~hyperstripe. Betydningen av og formålet for den løpende grove sporfølgerfraksjon vil bli forklart nedenfor.

Utgangssignalet fra enten forsterkeren 77 eller forsterkeren 81 avgis over en annen pol av omkobleren S£ til den ikke-inverterende inngang for en addisjonskrets 82. Utgangssignalet fra addisjonskretsen 82 akkumuleres i en buffer 83, hvis innhold overføres til den annen ikke-inverterende inngang for addisjonskretsen 82. Utgangen fra addisjonsenheten representerer summen av innholdet i bufferen 83 og den løpende inngang til kretsen 82. Utgangssignalet fra en addisjonskrets 82 er hovedsakelig en dimensjonsløs verdi som representerer et av-snitt av en F2~hyperstripe. Denne verdi omformes til en absolutt avstandsmåling ved å multiplisere den med avstanden W2, nemlig spennvidden i meter av en F2hyperstripe. Dette utføres i multiplikatoren 84.

Utgangssignalet B1fra multiplikatoren 84, som også utgjør utgangssignal fra kalibrerings- og sporfølgeseksjonen 74, representerer en forskjøvet kalibreringsavstand med en løpende verdi i meter som anvendes for å korrigere den løpende grove avstandfeilmåling ved å fjerne faseforsinkelser som påføres f^i utstyr og under overføring. Denne kalibreringsavstand skaleres inn i en del av en F-^-hyperstripe ved hjelp av skaleringskretsen 61.

I kalibrerings- og sporfølgeseksjonen 74 foreligger også en flaggregulator 85 som avføler forskjellen mellom den grove avstandsfeil som er skalert til V^-hyperstriper ved multiplikatoren 70 og skaleringskretsen 72 samt avstandsfeilmåling en D2som er basert på måling av fasen P^. Brøkandelen av forskjellen anvendes for å fastlegge om den pågående prosess i kalibrerings- og sporfølgeseksjonen 74 har konvergert til-strekkelig til å innlede arbeidsfunksjonen i en finere kalibrerings- og sporfølgeenhet, nemlig i dette tilfelle kalibrerings- og sporfølgeenheten 90. Hvis brøkandelforskjellen er mindre enn halvparten av en F2~hyperstripebredde antas i den foretrukkede utførelse at konvergens er oppnådd og en flaggregulator-anvisning innstilles og overføres til kalibrerings- og sporfølgeseksjonen 90. Hvis konvergens ennå ikke er oppnådd, vil flagget forbli på nullverdi, og kalibrerings-og sporfølgeseksjonen 90 vil ikke tre i virksomhet.

En måleseksjon 86 for avstandsfeil er på alle måter lik den tilsvarende måleseksjon 40, bortsett fra at dens arbeidsfunksjon fører til en finere avstandsfeil basert på måling av fasen av frekvenssignalet F2, idet måleresulatet frembringes i enheter som er skalert til F2~hyperstripe. Utgangssignalet fra måleseksjonen 86 for avstandsfeil utgjøres av forskjellen mellom den virkelige posisjon av skipet 36 og en posisjon angitt ved Lq og uttrykt i F2~hyperstriper.

Kalibrerings- og sporfølgeseksjonen 90 er på alle måter identisk med kalibrerings- og sporfølgeseksjonen 74, bortsett fra at dens inngang styres av omkobleren S^. Når konvergens-flagget i seksjonen 74 innstilles av flaggregulatorenheten 85, lukkes omkobleren S-. og seksjonen 80 bringes til å arbeide på samme måte som seksjonen 74, bortsett fra det forhold at resultatet B2av dens arbeidsprosess er skalert til basisfrekvensstriper (fg)-I tillegg avgir seksjonen 90 et utgangssignal i passende form og format til å angi at den andel av en fg-stripe som den fine avstandsfeilmåling korri-geres med. Denne utgang anvises i finavlesningen på fremvisningspanelet 32.

Feilakkumulatoren 62 mottar som inngangssignaler avstandsfeil-målingene D^Qg d^samt akkumulerer disse i det sammen- satte stripekorreksjonssignal C. I denne akkumulator inngår addisjonskretsen 68, multiplikatorkretsen 70 og skaleringskretsen 72 som allerede er beskrevet ovenfor. Utgangen fra skaleringskretsen 72 utgjøres av den kalibrerte avstandsfeilmåling D^som er blitt skalert til F2~hyperstriper av skaleringskretsen 72. Den skalerte avstandsfeil tilføres den ikke-inverterende inngang for en addisjonskrets 96, som også mottar som et invertert inngangssignal avstandsfeilmålingen D2. Resultatet av den subtraksjon som utføres av addisjonskretsen 96 tilføres en ikke-inverterende inngang for en adder-ingskrets 98, hvor det adderes til +0,5, som hovedsakelig av-runder subtraksjonsresultatet.

I akkumulatorseksjonen 100 utledes det hele tall som er resultatet av den addisjonsprosess som utføres av adderingskretsen 98 og adderes i adderingsenheten 102 til avstandsfeilsignalet D2på grunnlag av målinger av fasen P ^. Da avstandsfeilmålingen D2er angitt i andeler av F2~hyperstriper, kan den adderes direkte til det hele tall som oppnås fra kretsseksjonen 100.

Den størrelse som oppnås ved arbeidsfunksjonen i addisjonskretsen 102 tilføres multiplikatoren 104, hvor den multipliseres med bredden av en F2~hyperstripe for omforming til absolutt avstandsmål.

Den verdi som oppnås fra multiplikatoren 104 tilføres en annen skaleringskrets 106, hvor den skaleres til fQ-frekvensstriper, samt adderes ved hjelp av adderingsenhetene 108 og 110 til verdien +0,5 for atter avrunding av forskjellen opptil den neste hele fg-stripe. Heltallsandelen av den sum som oppnås i adderingsenheten 100 trekkes ut fra summen i kretsseksjonen 112, og det oppnådde hele tall avgis som et korreksjonssignal på en signallinje 120. Dette korreksjonssignal tilsvarer verdien av det hele tall som er oppnådd i kretsseksjonen 112, og det er dette hele tall som kombineres med Lg for å korrigere den avstandsbestemmende frekvensstripeverdi, eller sett fra et annet synspunkt, for korrekt identifisering av den avstandsbestemmende frekvensstripe hvor skipet 36 befinner seg.

Det bør bemerkes at i den rekkefølge av arbeidsoperasjoner som utføres i akkumulatoren 64, opprettholdes fortegnene for de respektive fasefeilsignaler gjennomgående frem til slutten av den prosess som fører til uttrekk av helt tall i kretsseksjonen 112, således at det hele tall som tas ut har det fortegn som er nødvendig for korrekt justering av det akkumulerte stripetall i den retning som er påkrevet for å angi den sanne posisjon av skipet 36.

I drift kalibreres apparatet i henhold til oppfinnelsen inn-ledningsvis når skipet 36 befinner seg i en forut bestemt kalibreringsposisjon. Her føres det kjente stripeantall manuelt inn i avstandsstripeprosessoren 26, hvorpå omkobleren S£anbringes i kalibreringsstilling og det stripeidentifiserende apparat tillates å løpe så mange gjentatte arbeidsfunk-sjoner som det er nødvendig for å bringe middelverdien av ut-gangssignalene fra addisjonskretsene 59 og 122 i kalibrerings-og sporfølgekretsene 74 og 90 til null, hvilket vil bli anvist som henholdsvis grov og fin avlesning på fremvisningspanelet 32. Når dette inntreffer vil bufferne 83 og 124 innholde verdier som tilsvarer henholdsvis forskyvningene P, og P2,

som fremkommer som følge av arbeidsfunksjonen av radioanlegget for posisjonsbestemmelse.

Så snart kalibreringsverdiene er akkumulert, innstilles omkobleren S2til sin annen eller sporfølgende stilling, således at de lagrede kalibreringsverdier i bufferne forandres av de løpende oppsporte faseforskyvninger som frembringes av atmosfæriske uregelmessigheter.

I den foretrukkede utførelse er verdiene av forsterkningene G1~G3val<3t slik at G3< G2< Gi>idet Gjer

større enn den forventede naturlige forandring i fasefeil på

grunn av forplatningsforandringer som er en funksjon av skipets hastighet og transponderens geometri. Dette gjør det mulig å akkumulere langsomme forandringer i fasefeil på grunn av forplantningsforhold i bufferne 83 og 124. Forsterkningene holdes imidlertid under et nivå som vil tillate dem å reagere på øyeblikkelige forandringer i Lq , hvilket ville bringe apparatets arbeidsfunksjon ut av balanse. I den foretrukkede utførelse er G3= 0,1, G2 = 0,3 og G^^= 0,01.

Da anordningen i fig. 4 kan betraktes som en rekke programtrinn for datamaskin, er det åpenbart at anordningen i henhold til oppfinnelsen kan omfatte en gjentatt prosess, som under tidsstyring av prosessoren 26 kontinuerlig kan sample de variable størrelser Lq, P, og P ? sa lenge S ? befinner seg i posisjon 2, idet samplingsprosessen skrider frem i en hvilken som helst hensiktsmessig takt som opprettes av prosessoren. For en rekke av innbyrdes påfølgende variable sett av samplingsverdier, kan verdiene D^ og D_ kontinuerlig kalibreres til å gi nøyaktige avstandsfeilmålinger som akkumuleres i akkumulatoren 64 for å frembringe et nøyaktig korreksjonssignal. Nøyaktigheten av korreksjonen angis i den foretrukkede utførelse av vedkommende grove og fine brøkdelutlesning.

I det tilfelle en av disse ligger nær +0,5 antas konvergensen til stripegrensen ikke å være fullført. Når begge verdier er stabilisert nær nullverdien, antas konvergensen å være full-ført og en operatør kan trykke ned bryterknappen S, for å overføre korreks jonsverdien C til avstandsstripeprosessoren 26 hvor den vil bli kombinert med Lq for å frembringe et korrigert stripeantall som angir den sanne posisjon for skipet 36. En sådan kombinasjon kan f.eks. iverksettes ved en summerings-prosedyre som er vist i fig. 5, eller i programmet for avstandsstripeprosessoren som mottar den løpende stripetelleverdi Lq og kombinerer den med med C. Fortegnet for verdien C vil korrekt justere Lq opp eller ned for å frembringe et korrekt stripetall som angir den virkelige posisjon for skipet 36 .

Et trekk som skiller den omtalte anordning fra andre avstands-korrigerende systemer er at de anvendte frekvenser ikke behøv-er å være heltallige multipler av hverandre eller multipler av en felles lavere basisfrekvens.

Mange modifikasjoner og variasjoner av foreliggende oppfinnelsegjenstand er åpenbart mulig innenfor rammen av de ovenfor angitte grunnprinsipper. Det vil derfor forstås at oppfinnelsen innenfor rammen av de etterfølgende patentkrav kan utøves på annen måte enn det som er spesielt beskrevet.

Claims (9)

1. Anordning for korreksjon av telleverdi for frekvensstriper i et radioanlegg for posisjonsbestemmelse og som omfatter en transponder som frembringer et basisfrekvenssignal og et eller flere stripe-identifiserende frekvenssignaler, samt en bevegelig sender/mottager som befinner seg i en gitt posisjon, samt har utstyr for å måle signalfase for derved å frembringe et posisjonsanvisende tall som angir antallet basisfrekvensstriper mellom sender/mottager og nevnte transponder, karakterisert ved : måleutstyr for måling av avstandsfeil og innrettet for å på-virkes av en stripe-identifiserende signalfase samt nevnte antall striper for derved å bestemme forskjellen mellom nevnte sender/mottagers faktiske posisjon og den posisjon som er fastlagt ved nevnte antall striper, samt for å frembringe en avstandsfeilanvisning som angir nevnte forskjell, og akkumuleringsutstyr for på grunnlag av nevnte avstand å frembringe en stripetallkorreksjon som i kombinasjon med nevnte antall striper frembringer et annet stripetall som korrekt angir nevnte gitte posisjon.

2. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at den videre omfatter flere måleenheter for måling av avstandsfeil og hver innrettet for å måle en tilsvarende posisjonsforskjell basert på forskjellen mellom fasen av et tilordnet stripe-identifiserende signal og fasen av nevnte stripe-identifiserende signal som er representert ved nevnte antall striper.

3. Anordning som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte avstandsfeil tilsvarer den andel av differansefrekvensens bølgelengde som skriver seg fra kombinasjonen av nevnte basisfrekvens med en av nevnte stripe-identifiserende frekvenser, idet nevnte andel er hovedsakelig lik forskjellen mellom den gitte posisjon og en posisjon representert ved nevnte antall striper.

4. Anordning som angitt i krav 3, karakterisert ved at nevnte akkumuleringsutstyr omfatter organer for å justere den posisjonsforskjell som representeres av en første avstandsfeil med en annen posisjonsforskjell representert ved en annen avstandsfeil, samt for å frembringe nevnte stripekorreksjon på grunnlag av nevnte justering.

5. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at nevnte første avstandsfeil måles på grunnlag av en første stripe-identifiserende feil, mens nevnte annen avstandsfeil måles på grunnlag av en annen stripe-identifiserende frekvens, og den annen stripe-identif iserende frekvens er høyere enn den første.

6. Anordning som angitt i krav 5, karakterisert ved at nevnte basisfrekvens er lavere enn den første stripe-identifiserende frekvens.

7. Anordning som angitt i krav 2, og som videre omfatter et antall kalibreringsinnretninger som hver er basert på måling av en tilordnet avstandsfeil for akkumulering av en kalibreringsverdi som representerer en faseforsinkelse i forbindelse med den tilsvarende stripeidentifiserende frekvens som nevnte tilordnede avstandsfeil er basert på, karakterisert ved at hver enhet for måling av avstandsfeil omfatter utstyr for å justere den avstandsfeil som den angir med den kalibreringsverdi som tilsvarer vedkommende stripe-identifiserende frekvens som den tilsvarende avstandsfeil er basert på.

8. Fremgangsmåte for å korrigere en telleverdi for striper som angir posisjonen av en mobil sender/mottager som inngår i et posisjonsbestemmende radioanlegg, som videre omfatter en transponder som frembringer et basisfrekvenssignal og et eller flere stripe-identifiserende frekvenssignaler, mens nevnte sender/mottager har utstyr for å måle de respektive faser av nevnte frekvenssignaler samt for å telle nevnte striper, karakterisert ved at: det måles et antall avstandsfeil som hver er basert på forskjellen mellom den målte fase av en tilsvarende stripe-identif iserende frekvens og en frekvenssignalfase som er representert ved nevnte stripetall, samt angir posisjons-forskjellen mellom sender/mottagerens faktiske posisjon og en posisjon som tilsvarer nevnte stripetall, og nevnte avstandsfeil kombineres for å frembringe en stripe-, tallkorreksjon, som når den kombineres med nevnte stripetall fører til et korrigert antall striper som angir nevnte faktiske posisjon.

9. Posisjonsbestemmende radioanlegg for å anslå den faktiske posisjon for en mobil sender/mottager og som omf atter: transponderutstyr for å frembringe et basisfrekvenssignal og et eller flere stripe-identifiserende frekvenssignaler, stripetellende organer i sender/mottagere samt innrettet for å måle fasene av nevnte frekvenssignaler samt for på grunnlag av den målte fase av nevnte basisfrekvenssignal å frembringe en telleverdi for basisfrekvensstriper tilsvarende nevnte anslåtte posisjon, karakterisert ved at anlegget videre omfatter korreksjonsutstyr for korrigering av nevnte stripetelleverdi og innrettet for å reagere på en eller flere stripeidentifiserende signalfaser og nevnte stripetelleverdi for å frembringe en stripetallkorreksjon som angir det antall basisfrekvensstriper som nevnte anslåtte posisjon avviker fra den faktiske posisjon med, samt for å frembringe en feilkonver-gensanvisning som angir nøyaktigheten av nevnte korreksjon, en selektivt styrt anordning for å overføre nevnte stripekorreksjon til nevnte stripetellende utstyr, og organer i nevnte stripetellende utstyr for å kombinere nevnte stripeantall og nevnte stripekorreksjon for derved å frembringe et korrigert stripetall.