SE513939C2 - Anordning för positionsbestämning medelst radiovågor - Google Patents

Description

15 20 25 30 513 939 (p1 - (pg, där (pl och (pg är fasvinkeln för den mottagna signalen vid antennema 1 respektive 2. Ur denna fasskillnad Aq) kan den geometriska vinkeln 9 beräknas, sin 9 °< AL <>< Amp.

Vinkeln 9 är således periodiskt beroende av fasskillnaden A(p, såsom framgår av figur 2. Detta innebär att det finns ett intervall utanför vilket vinkeln 9 inte längre är en- tydig, utan kan svara mot mer än en position. Detta intervall är omvänt beroende av avståndet d, d v s intervallet ökar då d minskar. Man önskar således ur denna syn- vinkel ha ett så litet avstånd d som möjligt för att uppnå ett stort entydighetsområde för vinkeln 9.

För att uppnå god riktverkan i en antenn byggs denna upp av flera antennelement, för att bilda s k gruppantenner. Ett sådant arrangemang ger naturligtvis antennema en viss fysisk utbredning och begränsar därmed avståndet d nedåt. Avståndet d i figur 1 avser för ett par av gruppantenner avståndet mellan respektive antenncentrum.

Kravet på god riktverkan står därmed i konflikt med kravet på stort entydighetsom- råde. Uppfrnningen anger en anordning för att uppfylla kravet på god riktverkan samtidigt som kravet på stort entydighetsområde upprätthålls.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Uppfmningen är inriktad mot att uppnå ett litet avstånd mellan minst två gruppantenn- ers centrum och ändå medge en stor utbredning för respektive gruppantenn för att medge både god riktverkan och ett stort entydighetsområde. Detta åstadkoms enligt uppfinningsaspekten genom att antennelement hos gruppantennema inväves i varandra på ett sådant sätt att antenncentrum för gruppantennema befinner sig på ett inbördes litet avstånd. Detta åstadkorns enligt uppfinningen genom koppling av de olika antennelementen i gruppantennema, så att de centrala antennelementen i respektive gruppantenn är inrättade att ligga nära varandra. 10 15 20 30 5 1 3 9 5 9 3 FIGURBESKRIVNING Figur 1 och 2 hänför sig till uppfinningens grundprinciper och har beskrivits ovan såsom känd teknik, medan ñgur 3, 4 och 5 hänför sig till en aspekt av uppfinningen.

Figur 1 visar en schematisk bild av en mätprincip där fasskillnaden mellan två i antenner mottagna signaler analyseras för positionsbestärnning av ett föremål genom vinkelmätriing med antennerna placerade på ett bestämt avstånd från varandra Figur 2 återger den geometriska vinkelavvikelsen för föremålet som funktion av fasskillnaden.

Figur 3 visar ett antennarrangemang enligt uppfinningen i frontal vy.

Figur 4 visar ett alternativt antennarrangemang enligt uppfinningen.

Figur 5 visar ett blockschema för en inmätningsanordning som nyttjar ett antennarrangemang enligt uppfinningsaspekten.

UTFÖRINGSFORIVIER I ñgur 5 visas en anordning för positionsbestämning av ett föremål som färdas längs en bana. Anordningen innefattar en förstärkar- och signalbehandlingsenhet 17 anslut- en till en signalprocessor 18 och ett antennarrangemang 4 med två gruppantenner 1 och 2, där gruppantennema är ordnade längs en första axel vinkelrät mot föremålets fardriktning. Antennarrangemanget består av två grupper av ledande ytor, antenn- element, enligt ñgur 3. Gruppantennen 1 bildas av de fem ytoma, antennelementen, 5 - 9 på ett sådant sätt att antennelementen 6 - 9 är placerade perifert kring det centrala antennelementet 5. På samma sätt bildas gruppantenn 2 av det centrala antennelement- et 10 och de perifera antennelementen 11 - 14. Genom de utgående ledningarna 15 och 16 binds antennelementen inom respektive grupp samman så att de bildar de två gruppantennema 1 och 2. Genom det beskrivna arrangemanget symmetriskt anordnat kring de centrala antennelementen 5 resp 10, bildar dessa centrala ytor i form av 10 15 20 25 30 4 515 939 antennelement respektive gruppantenns fascentrum. Avståndet mellan dessa båda fascentrum utgör således avståndet d i figur 1.

Antennens l bredd sträcker sig från vänstra kanten av antennelementen 6 och 8 till högra kanten av antennelementen 7 och 9. Bredden för antennen 2 sträcker sig från vänstra kanten av antennelementen ll och 13 till högra kanten av antennelementen 12 och 14. Om antennema lades sida vid sida skulle detta innebära att avståndet d mellan respektive fascentrum 5 och 10 skulle bli minst lika stort som en gruppantenns totala bredd, och i praktiken mer eftersom det måste finnas en viss distans mellan de yttersta antennelementen i resp gruppantenn 1, 2. Som framgår av figur 3 så är emellertid av- ståndet mellan fascentrum betydligt mindre, vilket således åstadkommits genom att de olika antennelementen kopplats, i denna utföringsfonn genom att låta gruppantenn- ema vara invävda i varandra.

Den beskrivna principen kan utnyttjas även i mer komplicerade antennarrangemang.

Således kan vinkelmätning förfinas genom att fler än två antenner placeras i ett sådant arrangemang, dvs med antennema ordnade längs den första axeln. Mätnoggrannheten förbättras naturligtvis om man kan medelvärdesbilda över ett stort antal mätresultat.

En annan fördel med att använda mer än två gruppantenner inrättade på samma axel ges av följande. Om avståndet d mellan två gruppantenners centrum ökas, innebär detta att sträckan AL ökar för varje vinkel 6. Om sträckan AL ökas medför detta en ökad fasskillnad Atp för varje vinkeländring, dvs upplösningen förbättras. Återigen kommer detta i konflikt med kravet på entydighet. Genom att inrätta flera gruppan- tenneri rad på sarnrna axel, t ex tre antenner benämnda A, B och C i nämnd ordning kan den beskrivna konflikten lösas. Genom att använda den uppmätta fasskillnaden ur data erhållna från antennema A och B för entydigheten och den uppmätta fasskill- naden mellan antennema A och C för att erhålla en bättre upplösning kan båda önskemålen tillgodoses.

Det är även möjligt att anordna antenner utefter flera axlar och därigenom medge in- mätning i flera plan. Genom att placera ytterligare minst ett par gruppantenner längs 10 15 20 25 513 939 5 en axel i huvudsak vinkelrät mot den första axeln och i huvudsak vinkelrätt mot före- målets färdriktning, så kan således en referensvinkel till föremålet i förhållande till antennema bestämrnas i vardera av de två mot varandra huvudsakligen vinkelräta plan som bildas av föremålet och respektive axel på vilken antennpar är ordnade. Om före- målet som ett exempel utgörs av ett fordon som färdas på en vägbana, där gruppan- tenner anordnats längs en horisontell första axel på en sådan höjd över vägbanan att fordon kan passera under antennema definieras ett i huvudsak horisontellt första plan genom antennema 1, 2 och fordonet 3. I detta horisontella plan kan härvid en azimut- vinkel 9 till fordonet bestämmas, som beskrivits, genom bestänming av fasvinkeln (p.

Genom att inrätta gruppantenner längs en andra axel som är vinkelrät mot den första axeln och i huvudsak vinkelrät mot vägbanan blir det på motsvarande sätt möjligt att bestämma en elevationsvinkel till fordonet, där elevationsvinkeln refererar till den lodräta andra axeln. Via kännedom om både azirnut- och elevationsvinkeln sett från de båda uppsättningarna av antenner bestämmes ur dessa vinklar fordonets position i förhållande till antennema En alternativ utföringsforrn med koppling enligt uppfinningen mellan de olika delytoma uppkommer genom att vissa antennelement anordnas att ingå i två eller flera gruppantenner. Utföringsformen beskrivs schematiskt i figur 4 för fallet med inmätning i två dimensioner. I detta fall utgörs antennen 20 av minst 3 gruppantenner.

Gruppantennen 21 utgörs av antennelementen 24 - 26, 28 - 30 och 32 - 34, där 29 utgör fascentrum. Gruppantennen 22 utgörs av antennelementen 25 - 27, 29 - 31, och 33 - 35, med 30 som fascentrum. Gruppantenn 23 utgörs av antennelementen 28 - 30, 32 - 34 och 36 - 38, med 33 som fascentrum. Således används flera antennelement av fler än en gruppantenn. Detta låter sig göras genom effektförstärkning av de mottagna signalerna från åtminstone dessa antennelement och därefter tillämpa effektdelning på den förstärkta signalen. I denna utförandeforrn erhålls samma korta avstånd d som i den tidigare utföringsformen.

Claims (3)

10 15 20 25 30 515 959 ° PATENTKRAV

1. Anordning vid bestänming av ett fordons position på en bana genom användning av radiovågor som utsänds från anordningen och reflekteras av fordonet och mottas av minst två gruppantenner (1, 2) anordnade tvärs banan, kännetecknad av att gruppantennema (1, 2) innefattar ett antal antennelement (5 - 14), varav ett av antennelementen i respektive gruppantenn utgör gruppantennernas fascentrum (5, 10) och där gruppantennemas antennelement (5 - 14) är kopplade till varandra så att avståndet (d) mellan fascentrum (5, 10) för de ingående gruppantennerna (1, 2) är mindre än en enskild gruppantenns (1, 2) halva bredd. Anordning enligt patentkrav 1, kännetecknad av att kopplingen består i att gruppantennerna (1, 2) är invävdai varandra, genom att en gruppantenns fascentrum (5, 10) är anordnad inne bland en annan gruppantenns (1, 2) antennelement (ll - 14, 6 - 9). Anordning enligt patentkrav 2, kännetecknar! av att respektive gruppantenns (1,

2. ) fascentrum (5, 10) är placerade intill varandra. Anordning enligt patentkrav 2, kännetecknad av att vissa av antennelementen (24 - 38) samtidigt är kopplade till mer än en gruppantenn (21, 22, 2

3. ). Anordning enligt patentkrav 4, kännetecknad av att signaler erhållna från antennelement (24 - 38) som utnyttjas av mer än en gruppantenn (21 , 22, 23) effektförstärks, varefter den förstärkta signalen effektdelas på resp gruppantenn (21, 22, 23). 6. Anordning enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att en azimutvinkel 6 till fordonet (3) bestärnmes från en antennposition där minst ett par huvudsakligen horisontellt inrättade gruppantenner (1, 2) anordnats. 10 513 939 7 7. Anordning enligt patentkrav 6, kännetecknad av att en elevationsvinkel till fordonet (3) bestämmes från en antennposition där minst ett par huvudsakligen lodrätt inrättade gruppantenner anordnats. 8. Anordning enligt patentkrav 7, kännetecknar! av att fordonets position i förhållande till antennema bestämmes via kännedom om azimutvinkeln 6 och elevationsvinkeln.