DE1931963A1 - Naeherungswarn-Transpondersystem,insbesondere fuer Flugzeuge - Google Patents

Description

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v.I./Am München-Pullach, 16. Juni 1969

4220-A

THE BENDIX CORPORATION, Fisher Building, Detroit, Michigan, U.S.A.

Näherungswarn-Transpondersystem, insbesondere für Flugzeuge.

Die Erfindung betrifft ein Näherungswarnanzeigesystem (PWI), insbesondere für Hubschrauber und bezieht sich insbesondere auf Systeme, in' denen Abfragetechniken zur Anwendung gelangen, wobei ein Abfragereichweite-oder Bereichtor nur ein Antworten der Eindringlinge ermöglicht, wenn diese sich innerhalb eines bestimmten Bereiches befinden, in dem der Abfragende die Antwort empfangen und erhalten kann.

Kollisionsschutzsysteme für Flugzeuge, in denen Abfrage-Antwort« transponder als Näherungswarnanzeigeeinrichtung (PWI) verwendet werden, weisen in erster Linie den Nachteil auf, daß die Nachrichtendichte in einem Nachrichtensystem nahezu mit dem Quadrat der Anzahl der Teilnehmer zunimmt. Bei einem PWI-System, in dem Transpondertechnik verwendet ist und bei dem die Teilnehmer Flugzeuge mit hohen Geschwindigkeiten darstellen, ist die erforderliche Transponderreichweite, so daß ein Transponder ermitteln kann, daß eine Kollisbnsgefahr besteht, so groß, daß die mögliche Teilnehmerdichte innerhalb des durch diesen Bereich begrenzten Luftraumes ein Kollisionsschutzsystem dieses Typs unbrauchbar macht. Dort, wo Jedoch die Teilnehmer mit einem Kollisionsschutzsystem von Flugzeugen mit niedriger Geschwindigkeit dargestellt werden, wie insbesondere Hubschrauber, ist

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der Bereich, innerhalb dessen eine mögliche oder drohende Kollisionsgefahr erfasst werden muß und dem Piloten mitgeteilt werden muß, klein, so daß das Teilnehmerdichteproblem hier nicht ausschlaggebend ist.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Näherungswarnanzeigesystem, in dem die Transpondertechnik zur Anwendung gelangt und in dem ein digitaler Zähler und eine Logik, die in einem Abfragetransponder vorgesehen sind, einen Antwortsender ergeben, der eine Verzögerungsleitung und geeignete Gatter und Toreinrichtungen erhält, so daß eine Nachricht gesendet werden kann, die -sich aus einer Impulsbereichgruppierung zusammensetzt und auf diese Gruppierung eine nach Maßgabe der Zeit gelegene Höhenimpulsgruppierung als Abfrage folgt. Es wird von jedem eindringenden Transponder, der die Nachricht empfängt, ein Höhenvergleich vorgenommen und es wird eine Antwort vom Eindringling gesendet, wenn dieser feststellt, daß er selbst auf gleicher Höhe mit dem Abfragenden ist, und zwar innerhalbSH,4 m (300 feet). Nach einer kurzen festen Verzögerung wird diese Antwort gesendet und zwar in Form eines einzelnen Groß- oder Niedrighöhenimpulskode, der von zur Verfügung stehenden Abgriffen einer Verzögerungsleitung von einem eindringenden Transponder abgeleitet wird.

Nach derselben festen Verzögerung, die eine Anpassung der vollen Höhenzeitlage plus der Kompensation für Vielwegübertragung vor-

äeht,öffnet der Abfragesender ein Bereichstpr, was einer Überentspricht tragungsaeit entsprechend 600 m (2000 feet/, so daß jegliche Antworten innerhalb eines Bereiches von 600 m und innerhalb einer Höhenzone vor. - 91,4 m (300 feet) empfangen

wird. Die Antworten der Eindringlinge, die sich außerhalb der Bereichzone von 600 m befinden, gelangen am Antwortsender nach dem Schließen des Bereichstores an und bleiben daher ohne Wirkung.

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Dort, wo die Flugzeugdichte groß ist und über, einen Bereich verteilt ist, der über den 600m Bereich hinausgeht, ist es möglich, daß der Antwortsender eine Antwort' von einem Eindringling empfangen kann, der sich außerhalb des 600 m Bereiches befindet, der von einem anderen Abfragesender abgefragt wurde, der sich ebenfalls außerhalb des 600 m Bereiches befindet. Um diese Art von Interferenz 2ü beseitigen, sind die Abfragen von irgendeinem Abfragesender um einen Betrag gegittert, der größer als die Breite des Bereichstores ist und es müssen wenigstens ^iwei aufeinanderfolgende Antworten während zweier aufeinanderfolgender Bereichsöffnungen oder Tore empfangen werden, bevor der Pilot mit einer KolÜsionsgefahrinformation betraut wird.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung richtet sich auf die Schaffung eines zusammenarbeitenden Kollisionsschutzsystems, indem Transpondertechnik verwendet ist, um dadurch eine Näherungswarnanzeige bewirken zu können und bei dem ein Abfragesender nur eine Information entsprechend seiner Höhe sendet und ein Eindringling nur antwortet, wenn er sich auf gleicher Höhe mit dem Afragesender befindet und zwar innerhalb eines bestimmten Höhenunterschiedes. *

Die Erfindung sucht auch ein zusammenarbeitendes Kollisionsschutzsystem mit Verwendung von Transpondertechnik zu schaffen, indem der Abfragesender nur auf Antworten von' Eindringlingen reagiert, die sich innerhalb eines bestimmten interessierenden Entfernungsbereiches befinden, und bei dem die Wirkung von irgendwelchen Antworten, die von Eindringlingen empfangen werden, die sich außerhalb des interessierenden Entfernungsbereiches befinden, minimal ist.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles unter Hinweis auf die Zeichnung. In dieser zeigen:

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Fig. 1 das grundlegende Format oder Form einer Abfragesendung;

Fig. 2 ein Blockdiagramm mit grundlegenden 2ählfünktionen und bestimmten logischen Funktionen des Transponders;

Fig. 3 ein Blockdiagramm der Transponder-Senderlogik;

Fig. 4 ein Blockdiagramm der Transponder-Höhenvergleicher; und

Fig. 5 ein Blockdiagramm der Transponder-Alarmlogik.

In Fig. 1 sendet der Transponder eines abfragenden Flugzeuges, in einer gegitterten.zweiten Folge einen Bereichsdreierimpuls. 10, an den sich ein Höhendreierimpuls 12 anschließt, dessen Lage hinsichtlich des Bereichsdreiers 10 eine lineare Funktion der Sendeempfängerhöhe plus einem festen Vielwegsuchintervall ist. Nach dem Senden beider Impulsgruppen, 69»6 Mikrosekunden nach dem Start der Bereichsimpulsgruppe, äffnet das abfragende Flugzeug ein Empfangsbereichstor 14, das eine Antwort der vom Flugzeug gesendeten Abfrage erlaubt, das sich innerhalb des 600 m Bereiches befindet und gestattet, daß diese Antwort im Sendeempfänger verarbeitet wird. Nachdem das Bereichstor geschlossen hat, kehrt der Transponder in den Antwortebetrieb zurück und zwar für den Rest der Einsekundenperiode.

Im Antwortbetrieb vergleicht ein Eindringling, nach dem Empfang einer Abfrage, die erhaltene Höhe mit seiner eigenen Höhe und es wird eine "Hoch" oder "Nieder"-Antwort eingeleitet, wenn sich die zwei Flugzeuge jeweils innerhalb - 91,4 m in der Höhe zueinander befinden, sich jedoch nicht mehr als - 30,5 m in der höhe nahe sind, oder eine "gleiche Höhe" Antwort, wenn sich die zwei Flugzeuge innerhalb - 30,5 m (- 100 feet) in der Höhe zueinander befinden.

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. Diese Antwort gelangt innerhalb des Öffnungsbereiches 14 des Abfragesenders an, wenn die Entfernung weniger oder gleich 600 m beträgt. Die Antwort von einem weit entfernten Flugzeug wird nicht verarbeitet. In Fig. 2 erzeugt ein Taktgeber Impulse mit einer gegitterten Eins- Zweierfolge (jittered one second rate), die dem "UND" Tor 30 zugeführt werden, das, unter der Toraussetzung, daß der Flip-Flop 32 rückgestellt ist, qualifiziert wird, so daß der Impuls dort hindurchgelangen kann und zum Anschluß 34 gelangt, durch das ODER-Gatter 31 und den Flip-Flop 32 in den einen Zustand versetzt. Das Ein-SLgnal des Flip-Flop 32 erregt den Oszillator 37» der daraufhin einen Zug von Taktimpulsen erzeugt mit z.B. einer Impulsfolge von 1,45 Mikrosekunden und diese gelangen zum Hauptzähler 39, der in geeigneter Weise eine Anordnung bistabiler Elemente und Tore aufweist, um die Taktimpulse zu zählen und um Ausgangssignale bei verschiedenen Zähl schritten zu erzeugen." Ein Zählerausgangssignal erscheint z.B. auf der Leitung 39a immer wenn die Zählung weniger als 8 beträgt, auf der Leitung 39c bei der Zählung 18, auf der Leitung 39d beim Zählschritt 40, auf der Leitung 39e bei dem Zählschritt 41, auf der Leitung 39f bei Zählschritt 48 und auf der Leitung 39b bei der Zählung 54-r

Der am Ausgang des Tores 30 erscheinende Taktimpuls¹ gelangt durch das Gatter 49 zur Verzögerungsleitung 48, die eine Reihe von Impulsen erzeugt, die eine Zeitbeziehung hinsichtlich des anfänglichen Triggerimpulses wie folgt aufweisen:

Ein Puls ohne Verzögerung, einen Impuls mit einer Verzögerung von einer Impulsbreite, einen Impuls mit einer Verzögerung von zwei Impulsbreiten, einen Impuls mit einer Verzögerung von drei Impulsbreiten, einen Impuls mit einer Verzögerung von vier Impulsbreiten, und einen Impuls mit einer Verzögerung von sieben Impulsbreiten, wie gezeigt. Der Taktimpuls stellt ebenso den Flip-Flop 36 zurück bzw. in den einen Zustand, so daß dadurch das TJND-Gatter 38 qualifiziert wird und das Ausgangssig-

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nal bei der Rückstellung des Flip-Flops 32 kann dort hindurchgelangen und gelangt ebenso durch das Gatter 42, das immer in Bereitschaft oder qualifiziert ist, wenn die Zählung im Zähler 39 unterhalb 8 steht, so daß ein "Sendebereichs"-Signal an der Elektrode 43 für die ersten sieben Zählschritte des Zählers 39 erscheint.

In Fig. 3 setzt das "Sendebereichs"-Signal am Anschluß 4-3 das Gatter 102 in Bereitschaft, so daß der unverzögerte dritte und siebte Impuls, die durch die Verzögerungsleitung 48 der Fig. 2 erzeugt wurden, durch das Gatter 101, 102 und 103 hindurchgelangen können. Diese Impulse umfassen den einheitlichen Bereichsimpulsdreier 10, der in Fig. 1 gezeigt ist und diese werden im Verstärker 104 verstärkt und normiert und werden dann zu einem Sender geführt, wo sie moduliert werden und ausgesendet werden. Beimachten Zählschritt des Zählers 39 schließt das Tor 42 und die Übertragung des Bereichsdreiers endet.

Beim 18. Zählschritt des Zählers 39» triggert ein "Startrampen" Impuls, der auf der Leitung 39c erscheint, den Rampengenerator ' 110 (Fig. 4),der daraufhin eine Ausgangsspannung erzeugt, die linear mit der Zeit ansteigt, und diese Spannung stellt eine errechnete Höhenspannung dar, wie dies aus dem folgenden noch näher hervorgehen wird. Diese Spannung wird im Vergleicher 114 mit einer Spannung verglichen, die zur Transponderhöhe proportional ist und im Höhenmesser 111 erzeugt wird. Wenn die errechnete Höhenspannung gleich der Spannung ist, die proportional zur aktuellen Höhe ist, dann erzeugt der Vergleicher 114 ein "Höhenüberkreuz"-Signal, das am Anschluß 118 erscheint. In Fig. 2 setzt das "Höhenüberkreuz'¹ Signal am Anschluß 118 das Gatter 57 in Bereitschaft, so daß das Rückstellausgangssignal des Flip-Flops 36 dort hindurchgelangen kann und den Flip-Flip 58 in den anderen Zustand versetzt. Das andere Zustand-Ausgangssignal dieses Flip-Flops erscheint am Anschluß 59 und triggert zusätzlich den Univibrator 60, der einen Impuls durch

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das Gatter 49 dem Eingang der Verzögerungsleitung 48 zuführt.

In Fig. 3 ist weiter zu* sehen, daß das Gatter 109 nun qualifiziert sein muß, so daß die von der Verzögerungsleitung 48 erzeugten unverzögerten vierten und siebten Impulse nun durch die Gatter 108, 109 und 103 gelangen können und als Höhenimpulsdreier, wie zuvor beschrieben, gesendet werden können und zwar genauso gesendet wie der Bereichsimpulsdreier gesendet wurde. Es geht nun klar hervor, daß der Abstand zwischen dem Bereichsdreier und dem Höhendreier ein Maß für die Höhe des Transponders ist.

Beim 40sten Zählschritt des Zählers 39 erzeugt der Zähler auf der Leitung 39d ein Signal, das den Flip-Flop 58 in den einen Zustand versetzt, wodurch die Sendung des Höhendreiers beendigt ist.

Ein Eindringling, der die Bereichs- und Höhendreier empfängt, vergleicht nun die von den empfangenen Signalen angezeigte Höhe mit seiner eigenen Höhe und sendet darauf drei aufeinanderfolgende Impulse, wenn er feststellt, daß die Höhen mit einer Toleranz von .· 30,5 koinzidieren, oder sendet zwei aufeinanderfolgende Impulse, wenn er feststellt, daß seine eigene Höhe mehr als 30,5 dedoch weniger als 91,5 m beträgt bzw. um diesen Betrag unterhalb der empfangenen Höhe liegt, oder er sendet eine Zweiimpulspaargruppe mit einem Impulsabstand von einer Impulslänge zwischen den Impulsen, wenn er herausfindet, daß seine eigene Höhe oberhalb 30,5 ded-och weniger als 91,5 m oberhalb der empfangenen Höhe liegt. Die Art, in der der Eindirngling die Höhen vergleicht und die Impulskodes erzeugt, soll weiter unten beschrieben werden, es ist jedoch an dieser Stelle ausreichend festzustellen, daß diese Impulskodes vom Eindingling zu einem solchen Zeitpunkt hinsichtlich des empfangenen Bereichsdreiers gesendet werden, daß die Kodes vom Abfragesender während einer bestimmten Bereichstor-SOS 8 82/1310

Öffnungsperiode empfangen werden können, die durch. die Zählung vom 48sten zum 53sten Zählschritt des Zählers 39 bestimmt ist undÄur dann Signale hindurchgelangen können, wenn die Entfernung zwischen Abfragesender und Eindringling weniger als 600 m beträgt.

Um zu zeigen, wie der Abfrage sender während der oben definierten Periode ein Bereichstor öffnet und wie dieser Abfragesender eine Antwort auf seine Entfernungs- und Höhendreier verarbeitet, muß erneut auf die Fig. 2 bezuggenommen werden. Beim Zählschritt 48 vom Zähler 39 wird die Leitung 39f erregt und damit der Flip-Flop 63 in den anderen Zustand verbracht. Die Ausgangsgröße des Flip-Flops gelangt durch das Gatter 66 zur Elektrode 71» wo sie den Transponderempf anger während dieser Bereichstorperiode im Bereitschaft versetzt. Während dieses Intervalls werden alle empfangenen Impulse durch das Gatter 49 der Verzögerungsleitung 48 zugeführt. DieseVideo-Signale werden nach Haßgabe der Höhe, niedrige oder gleiche Höhe^ausgewährt indem die richtigen Verzögerungsleitungsanschlüsse gleichzeitig überprüft werden und zwar in einer Weise, wie dies durch die Schaltung nach Fig. 5 veranschaulicht ist, auf die nun eingegangen werden soll. La der Anschluß 69 erregt ist, während der Flip-Flop 63 sich im anderen Zustand befindet, befinden sich die Gatter 152 bis 154 praktisch während der Bereichstorperiode in Bereitschaft bzw. sie sind qualifiziert. Man kann nun ersehen, daß wenn drei aufeinanderfolgende Impulse während dieser Periode empfangen werden, das Gatter 154 öffnet und das Schieberegister 158 einen Impuls erhält, während die Nein-Schaltungen (inverter) 150 und

151 verhindern, daß die Gatter 152 und 153 öffnen. Wenn zwei aufeinanderfolgende Impulse empfangen werden, öffnet das Gatter

152 und das Schieberegister 156 erhält einen Impuls. Wenn das Zweiimpulspaar, das um einen Impulsintervall getrennt ist, empfangen wird, so wird das Gatter 153 geöffnet und das Schieberegister 157 erhält einen Impuls. Ein nachfolgender Taktimpuls kann eventuell am Anschluß 34 erscheinen, der hier und in Fig.2

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gezeigt ist, um die Schieberegister zu verschieben. Die Schieberegister können in geeigneter Weise ZweiStufenregister sein, so daß zwei aufeinanderfolgende identische Antworten erforderlich sind, um einen Alarm auszulösen. Diese Tatsache zusammen mit der Tatsache, daß die Abfragen gegittert sind, vermindert die Wahrscheinlichkeit Falschalarm zu empfangen, insbesondere von Eindringlingen, die eine Entfernung mehr als 600 m aufweisen.

Am Zähler 39 versetzt ein Impuls 54, ein Zählausgangsimpuls auf der Leitung 39b, den Flip-Flop 63 in den einen Zustand, wodurch der Empfänger außer Bereitschaft gesetzt wird und das Bereichäbor geschlossen wird. Der Zähler 39 und der Flip-Flop 32 werden ebenso rückgestellt und letztere Wirkung setzt den Oszillator 37 außer Bereitschaft und der Transponderempfänger wird durch das Gatter 66 erneut in Bereitschaft gesetzt, so daß der Transponder in den smpfangsbetriebsklaren Zustand zurückkehrt.

Es ist nun erforderlich zu zeigen, wie ein Eindringling, der die Bereichs- und Höhendreier empfängt, die Antwort bildet oder formuliert und sendet. Unter Hinweis auf Fig. 2 und unter der Annahme, daß der Transponder sich im empfangsbetriebsklaren Zustand befindet, werdenVideo-Signale, die am Transponderempfänger anlangen, demoduliert und durch das Gatter 49 der Verzögerungsleitung 48 zugeführt, Geeignete und richtige Verzögerungsleitungsanschlüsse sind zum Eingang des Gatters 44 geführt und verbunden, so daß nach Empfang eines Bereichsimpulsdreiers ein einzelner Impuls durch das Gatter 44 hindurchgelangt und die Flip-Flop 32 und 36 in den anderen Zustand versetzt, so daß erneut die Taktimpulse des Oszillators 37 im Zähler 39 gezählt werden. Es sei darauf hingewiesen, daß der Zähler 39 nur startet, nachdem der gesamte Bereichsdreier empfangen ist. Da sich der Flip-Flop 36 im anderem Zustand befindet, ist der Empfänger nun durch das NAND-Gatter 64 in Bereitschaft gesetzt und das ftatter 46 ist teilweise qualifiziert, so daß nach Empfang und

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Dekodierung des Höhenimpulses durch die Verzögerungsleitung 48, ein Impuls durch das Gatter 46 gelängt und den Flip-Flop 54 in den anderen Zustand versetzt. Zusätzlich erregt dieser Impuls, der nur nach dem vollständigen Empfang des Höhendreiers erscheint, momentan die Elektrode 47. Zusätzlich wird beim Zähl- schritt von 18 im Zähler 39 die Leitung 39c erregt, wodurch der Rampengenerator 110 in Fig. 4 startet.

Es soll nun auf Fig. 4 eingegangen werden. Die Ausgangsspannung des Rampengenerators, die, wie erklärt wurde, proportional zur errechneten Höhe ist, wird den Vergleichern 114, 116 und 117 zugeführt. Es wird eine zur Hohe des Transponders proportionale Spannung erzeugt und zwar wie dies schon erwähnt war, im Hähenmesser 111 und diese Spannung wird direkt dem Vergleicher 114 zugeführt. Die Transponderhöhenspannung wird im Verschiebungsgenerator 112 (offset generator) durch eine Spannung verlagert oder verschoben, die gleich einer ⁿöhendifferenz von - 91»5 m (i 300 feet) entspricht, bevor sie zum Vergleicher 116 geführt wird und sie wird im Verlagerungsgenerator 113 durch eine Spannung verschoben, die gleich ί 30,5 m (i 100 feet) Höhendifferenz entspricht, bevor sie dem Vergleicher 117 zegeführt wird. Die Verlagerungs- oder Verschiebungsgeneratoren enthalten in geeigneter Weise ein Spannungsteilernetzwerk mit einer Spannung, die sowohl oberhalb als auch unterhalb der Höhenspannung' für Vergleichszwecke gewählt ist. Der Vergleicher 114 erzeugt ' eine'Ausgangsgröße immer dann, wenn die Höhenspannung unterhalb der Rampenspannung liegt, d.h. immer wenn die Transporthöhe, wie sie durch den Höhenmesser 111 bestimmt ist, unterhalb der errechneten Höhe liegt. Wenn der Anschluß 47 unter Spannung steht bzw. erregt ist, was nach dem vollständigen Empfang des Höhendreiers, wie früher erklärt wurde, der Fall ist, vergleichen die Vergleicher 116 und 117 die Spannungen, die an sie angelegt wurden, wobei der Vergleicher 117 immer eine Ausgangsgröße erzeugt, wenn sich die äquivalenten Höhen zueinander innerhalb

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des 30,5 m Bereiches bewegen und der Vergleicher 116 erzeugt immer einen Ausgang, wenn sich die äquivalenten Hohen zueinander in dem 91,5 m Bereich bewegen.

Daß diese Spannungen wirklich die Höhe des Eindinglings und des Abfragesenders darstellen, läßt sich aus dem folgenden ersehen. Da der Zähler 39 achtzehn Impulse von der Vordeflanke des ersten Impulses im Bereichsdreier bis zum Start des Rampengenerators zählt, wenn der Transponder abfragt, und achtzehn Zählschritte von der Torderflanke des ersten Impulses im Bereichsdreier bis zum Start des Rampengenerators vornimmt, wenn der Transponder antwortet, so läßt sich ersehen, daß die grundsätzliche HöhenimpulsiagebeZiehung, die im Höhendreier kodiert ist, aufrechterhalten bleibt, ob sich nun der Transponder in abfragendem oder antwortendem Zustand befindet. Es sei nun angenommen, daß sich der Abfrager und der Eindringling innerhalb des 91,5 m Höhenbereiches befindet. Beide Vergleicher 116 und 117 erzeugen Ausgangsgrößen. Die Ausgangsgröße des Vergleichers 117, die durch die Nein-Schaltung 123 (inverter) wirkt, setzt die Gatter 121 und 122 außer Bereitschaft, während der Flip-Flop 127 in den anderen Zustand versetzt wird. Bei einem anderen Beispiel, wenn die verglichenen Höhen sich innerhalb des 91,5 *& Bereiches, jedoch außerhalb des 30,5 m Bereiches bewegen, erzeugt der Ver-r gleicher 116 eine Ausgangsgröße. Wenn die Höhe des Eindringlings oberhalb der Höhe des Abfragers liegt, so erzeugt der Vergleicher 114 ebenso einen Ausgang, so daß das Gatter 121 geöffnet wird und der Flip-Flop 124 in den anderen Zustand verbracht wird, während das Gatter 122 außer Bereitschaft gesetzt wird. Für den Fall, bei dem die Höhe des Eindringlings unterhalb der Höhe des Abfragenden liegt, wird der Flip-Flop 126 in den anderen Zustand versetzt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 setzt beim Zählschritt 41 das Signal auf der Leitung 39e den Flip-Flop 53 in den anderen Zustand, wodurch der Flip-Flop 54- durch das qualifizierte Gatter 56 zurück-

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gestellt bzw. in den einen Zustand verbracht wird. Das Gatter 52 öffnet nun und der Univibrator 5t wird getriggert, so daß er einen Impuls erzeugt, der durch das Gatter 49 der Verzögerungsleitung 48 zugeführt wird. Zusätzlich wird die Elektrode 61 erregt und das Gatter 64 schliesst, und der Empfänger wird erneut außer Bereitschaft gesetzt.

Unter Bezugnahme auf Fig. 4, sind durch den nun spannungsführenden Anschluß 61 die Gatter 132 bis 154 teilweise qualifiziert worden, was davon abhängt welcher Flip-Flop 124, 126 oder 12? sich im anderen Zustand befindet. Wenn die in der Verzögerungsleitung erzeugten Impulse durch das ODER-Gatter 128 bis 130 zu den Gattern 132 bis 134 gelangen, so wird das richtige Tor ge8'f£ net, so daß der richtige Höhenkode über die Leitung "X" oder "X" durch das Gatter 103 der Fig. 3 gelangen kann und zurück zum Abfragenden gesendet werden kann.

Wie zuvor werden beim Zählschritt 54 die Flip-Flops 124, 126 und 127 in den einen Zustand versetzt und zwar wird zugleich der verbleibende Teil des Transponders in den betriebsklaren Empfangßzustand gebracht, so daß dieser entweder den Empfang eines Bereichsdreiers oder eines Taktimpul'ses, wie bereits beschrieben wurde, erwartet.

Es sei daran erinnert, daß der Sendeempfänger die Zählung zu Beginn des Bereichsdreiers startet, während derEindnngling die Zählung nur dann startet, nachdem ein empfangener Bereichsdreier dekodiert ist. Um daher sicherzustellen, daß eine Antwort durch einen Sendeempfänger bzw. Abfrager beim NuliEhtfernungsbereich innerhalb seiner Bereichsöffnung oder Tor (Zählungen 48 bis 53) empfangen wurde, muß der Eindringling seine Antwort bei seinem 41sten Zählschritt, wie dies der Fall sein kann, beginnen. Zusätzlich, da die Antwortübergangszeit für 600 m Entfernung ungefähr drei Zählungen von je 1,45 Millisekunden beträgt und der letzte der gesendeten Antwort impulse ein Impuls ist, der um zwei

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Impulsbreiten verzögert ist, muß das Bereichstor für sechs Zählschritte offen bleiben, um sicherzustellen, daß nur Antworten von Eindringlingen innerhalb des 600 m Entfernungsbereiches empfangen wa?den, wie dies auch der Fall sein kann.

Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in der Zeichnung dargelegten Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims (6)

- 14 Patentansprüche

1.) Näherungswarntranspondersystem, insbesondere für Flugzeuge zum Senden von Abfragen, die aus einer ersten einheitlichen Bereichsimpulsgruppierung und einer zweiten einheitlichen Höhenimpulsgruppierung bestehen, die so moduliert sind, daß sie eine Information der Höhe des Transponders beinhalten und wobei ein Einctingling, der mit einem im wesentlichen identischen Näherungswarntranspondersystem ausgestattet ist und die Abfragen empfängt, diese Abfragen demoduliert, so daß dadurch die Höheninformation aus diesen Abfragen erhalten wird,, und der die Höheninformation mit der Höhe des Eindringlings vergleicht und zu einem bestimmten Zeitpunkt nach Empfang der ersten einheitlichen Pulsgruppierung mit einer dritten einheitlichen Impulsgruppierung antwortet, die eine Information über den Vergleich enthält, dadurch g e k e η η ζ e ic h η e t , daß das System folgendes enthält: eine Quelle von gegitterten elektrischen Taktimpulsen, eine Impulsverzögerungseinrichtung (4-8) mit einer Vielzahl von Ausgangsanschlüssen (0, 1, 2, 3, 4, 7) und mit einem Eingangsanschluß, der zum Empfangen der Impulseingänge aus verschiedenen Impulsquellen geschaltet ist, wobei eine dieser Quellen von der Taktimpulsquelle.gebildet ist; einen Oszillator (37) zum Erzeugen eines Zuges von Taktimpulsen; eine auf Jeden Taktimpuls ansprechende elektronische Schaltung (32) zum Erzeugen eines ersten Zustandssignals (set), wobei das erste Zustandssignal (set) den Oszillator (37) in Bereitschaft versetzt; eine auf die Taktimpulse ansprechende Zähleinrichtung (39) zum Erzeugen von Zählsignalen während bestimmter Zeitperioden hinsichtlich der Bereitschaft des Oszillators (37); eine auf das erste Zustandssignal (set) ansprechende Schaltung und auf das erste

(.<&.) der Zählsignale zum Erzeugen eines " Sende entfernung sbereich"-Signals (Anschluß 43); eine erste Gatterschaltung

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(102), die durch das "Sendeentfernungsbereich"-Signal in Bereitschaft gesetzt werden kann und an verschiedene Ausgangsanschlüs se (O, 1, 2/3» 4, 7) der Impulsverzögerungseinrichtung angeschlossen ist, um die erste einheitliche Bereichsimpulsgruppe (10) au erzeugen? einen Höhenmesser (111) zum Erzeugen eines ersten zur Transpondefhöhe proportionalen elektrischen Signals; eine Taktgebereinrichtung (110), die von einem zweiten (18.) dieser Zählsignale zum Erzeugen eines zweiten elektrischen Signals gestartet werden kann, das mit &©r Zeit ZUnImBt₉ wobei das sweite elektrische Signal zu einer errechnetes Höhe proportional ist; vergleich©rschalteinrichtungen (114) sum dergleichen des ersten und zweiten elektrischen Signals, um dadurch ein Höhen-Überkreuzungssignal (.Anschluß 113) zu erzeugen, wenn die Höhe des Transponders gleich der errechneten Höhe ist; eine auf das Überkreuzungssignal ansprechende Schaltung (58) zum Erzeugen eines "SendeäK>hen^M-Signals (Anschluß 59)\ eine zweite Impulsquelle (60), die zum Erzeugen eines Impulses geschaltet ist, wenn sie durch das "Sendehöhen"-Signal gftriggert wird und um diesen erzeugten Impuls en den Eingangsanschluß der Impulsverzögerungseinrichtung (48) zu führen; zweite Gatterschaltungen (109), die durch das "Sendehöhen"-Signal qualifizierbar sind und an verschiedene Anschlüsse (0, 1, 2, 3, 4, 7) der Impulsverzögerungseinrichtung 'angeschlossen sind, um die zweite einheitliche Höhenimpulsgruppe (12) zu erzeugen; Eadiofrequenzsendeeinrichtungen zum Modulieren und Senden der ersten und zweiten einheitlichen Impulsgruppe mit Hilfe eines Radiogliedes in den Raum; Empfängereinrichtungen, die durch das den Oszillator in Bereitschaft setzende Signal (set) außer Bereitschaft gebracht werden können, um Antworten vom eindringenden Trans-r pondera zu empfangen und zu demodulieren, wobei diese Empfangseinrichtungen eine dritte Impulsquelle enthalten, die an den Eingangsanschluß der Impulsverzögerungseinrichtung (48) angeschlossen ist; eine auf ein drittes (48.) der Zählsignale ansprechende elektronische Schaltung (63) zum Erzeu-

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gen eines Bereichstorsignales (Anschluß 69), wobei die Empfangseinrichtungen durch das Bereichstorsignal in Bereitschaft versetzt werden kann , so daß sie während einer bestimmten Zeitperiode hinsichtlich jedem der Taktimpulse in Bereitschaft sind; und schließlich elektronische Einrichtungen (152, 153, 154-, 156, 157, 158), die an verschiedene Ausgangsanschlüsse (0, 1, 2, 3, 4, 7) der Impulsverzögerungseinrichtung angeschlossen sind und durch das Bereichstor signal für eine Dekodierung der. Antwortendes Eindringlings, die in den Empfängereinrichtungen empfangen wurden, qualifiziert werden können.

2.) System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähleinrichtung (39) eine Vielzahl von bistabilen Elementen enthält, die so angeordnet sind, daß sie an sie angelegte Impulse zählen;und Tore enthält, die auf die Zustände der bistabilen Elemente zum Erzeugen der Zahlsignale ansprechen.

3.) System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impul swiederhol folge der Taktimpulse oder ZeitSteuerimpulse lang, verglichen mit der Zeit ist, die verstreicht von eine» der Taktimpulse zum dritten Zähl signal (4-8.) und daß die Zeitdauer (48. bis 53·) dieses dritten Signals karalativ zu einem bestimmten Entfernungsbereich (600 m) vom Transponder aus ist, so daß die Antworten von Eindringlingen, die sich innerhalb des Entfemmgsbereiches (600 m) befinden, an diesem Transponder während dieser Zeitdauer (48. bis 53«) dieses dritten Zählsignals anlangen.

4.) System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte einheitliche Impulsgruppe vom Eindingling gesendet ist;und vom Transponder der Eeihe nach in Bit form oder Bitformat Mv pfangen werden kann, daß weiter die IapulsverzSgerungseinrichtung (48) so angeordnet ist, daß sie das Eeihenbitformat in ein einheitliches Parallelformat transformiert, da* korrelativ zur dritten einheitlichen Impulsgruppierung ist, und daß weiter,

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die Dekodiereinrichtung folgendes enthält: Dritte Gatterschaltungen (152, 153, 154), die an bestimmte Ausgangsanschlüsse (0, 1, 2) der Impulsverzögerungseinrichtung (48) angeschlossen sind und durch das Bereichstorsignal (Anschluß 69) zum Erzeugen eines Alarmimpulses qualifizierbar sind, nachdem der Transponder die dritte einheitliche Impulsgruppe während der Zeitdauer (48. bis 53.) des dritten Zählsignals (48.) empfangen hat; eine auf die Takt- oder ZeitSteuerimpulse ansprechende Schieberegistereinrichtung (156, 157, 158) zum Erzeugen eines Alarmsignals nachdem, eine bestimmte Anzahl von aufeinanderfolgenden Antworten des Eindringlings dekodiert sind.

5.) System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (32) zum Erzeugen eines ersten Zustandssignals (set) ein bistabiles Element (32) enthält,und daß das erste Zustandssignal (set) erzeugt wird, wenn sich dieses EIeme± in einem ersten stabilen Zustand befindet und daß ein zweites Zustandssignal (reset) erzeugt wird, wenn sich das Element in einem zweiten stabilen Zustand befindet, und daß weiter dieses Element auf ein viertes Zäh!signal (54.) zum Erzeugen eines zweiten Zustandssignals (reset) ansprechen kann und die Zähl einrichtung (39) rückgestellt bzw. in den einen Zustand gebracht wird und das Bereichstorsignal durch das vierte Zählsignal (54.) ausgelöscht werden kann und die Empfangseinrichtungen durch das zweite Zustandesignal (reset) in Bereitschaft bringbar sind, und weiter daß das Transpondersystem zusätzlich folgendes enthält: Eine vierte Gatterschaltung (44), die durch das zweite Zustandssignal (reset) qualifizierbar ist und Eingangsanschlüsse aufweist, die an bestimmte Ausgangsanschlüsse (0, 4, 7) der Impulsverzögerungseinrichtung angeschlossen sind, um das bistabile Element in den ersten Zustand zu triggern und ein anderes bistabiles Element (36) in seinen -ersten Zustand, wem immer eine empfangene erste einheitliche Impulsgruppe (10) durch die Impulsverzögerungseinrichtung (48) dekodiert wird, daß weiter der Oszillator (37) von dem ersten

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Zustandssignal (set) in Bereitschaft bringbar ist; eine fünfte Gatterschaltung (46), die durch das erste Zustandssignal des anderen bistabilen Elementes (36) qualifizierbar ist und Eingangsanschlüsse aufweist, die an bestimmte Ausgangsanschlüsse ( O, 3, 7) der Impulsverzögerungseinrichtung angeschlossen sind, um einen "Vergleichshöhen"-Impuls (Anschluß. 47) zu erzeugen, wenn eine empfangene zweite einheitliche Impulsgruppe (12) durch die Impulsverzögerungseinrichtung (48) dekodiert ist; zweite auf den "Vergleichshöhen^M-Impuls ansprechende Yergleicherschaltungen (116; 117) zum Vergleichen des ersten elektrischen Signals _Y das um einen zu einem bestimmten Höhentoleranzbereich proportionalen Betrag zum zweiten elektrischen Signal versetzt oder verschoben ist und ein Fehlersignal erzeugen, wenn das zweite elektrische Signal innerhalb des bestimmten Höhentoleranzbereichs fällt, wie dies durch das versetzte oder verschobene erste elektrische Signal bestimmt ist; Schaltungen (56, 54), die auf das erste Zustandssignal des anderen bistabilen Elements (36) ansprechen können und auf ein fünftes Zählsignal (41.) ansprechen können, um ein "Sendeantwort "-Signal (Anschluß 61) au erzeugen; eine Torschaltung (64), die auf das "Sendeantwort"-Signal ansprechen kann, um die Empfangseinrichtungen außer Bereitschaft zu setzen; eine vierte Impulsquelle (51) zum Zuführen eines Impulses zur Im* pulsverzögerungseinrichtung (48), wenn diese durch das "SenSeantwort"-Signal getriggert wird; und schließlich sechste Gatterschaltungen (129, 133} 130, 134), die durch das Fehlersignal und das "Sendeantwort"-Signal qualifizierbar sind und deren Eingangsanschlüsse an bestimmteAusgangsanschlüsee (0, 1, 2) der Impulsverzögerungseinrichtung angeschlossen sind, und zwar zur Erzeugung der dritten einheitlichen Impulsgruppe, wobei die dritte Impulsgruppe durch die Sendeeinrichtung moduliert und in den Baum gestrahlt werden kann.

6.) System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das . erste elektrische Signal aus einer Spannung besteht, deren

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Große proportional zur Höhe des Transponders ist und daß die Taktgeber-oder Zeitsteuereinrichtung (110) einen Bampenspannungsgenerator (110) enthält, der durch das zweite Zählersignal (18.) zum Erzeugen einer Spannung triggerbar ist, deren Größe mit der Zeit zunimmt und proportional zur errechneten Höhe ist und daß weiter die elektronische Einrichtung zum Vorgehen einer Verschiebung des ersten elektrischen Signals folgendes enthält: Schaltungen (112, 113), die dem ersten Höhensignal eine Vorspannung geben (biasing) und zwar zum Erzeugen eines doppelt vorgespannten elektrischen Signals (double biased),eines ersten vorgespannten elektrischen Signals mit niedrigerer Spannung als das erste elektrische Signal, und . ein zweites vorgespanntes elektrisches Signal mit höherer Spannung als das aste elektrische Signal, und daß weiter die trete Vergleicherschaltung (114) ein erstes Fehlersignal erzeugt, wenn das zweite elektrische Signal das erste elektrische Signal überschreitet, und daß die zweite Vergleicherschaltung sanordnung (116; 117) auf den ^llVergleichshöhen"-Impuls ansprechen kann und ein zweites Fehlersignal erzeugt,, wenn das zweite elektrische Signal das erste vorgespannte Signal überschreitet, jedoch kleiner als das zweite vorgespannte Signal ist.

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