DE3879032T2

DE3879032T2 - Navigations- und verfolgungssystem.

Info

Publication number: DE3879032T2
Application number: DE8888306951T
Authority: DE
Inventors: Ltd Cambridge Lynxvale
Original assignee: Lynxvale Ltd; Cambridge Capital Management Ltd; Cambridge Research and Innovation Ltd
Current assignee: Cambridge Positioning Systems Ltd
Priority date: 1987-08-10
Filing date: 1988-07-28
Publication date: 1993-06-24
Anticipated expiration: 2008-07-29
Also published as: HK38994A; NO900632L; CA1314964C; JPH02504673A; NO177944B; DK34690D0; NO177944C; EP0303371B1; ES2038758T3; US5045861A; DE3879032D1; DK34690A; EP0303371A1; EP0377592A1; DK174254B1; BR8807655A; NO900632D0; WO1989001637A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Navigations- und Verfolgungssystem unter Benutzung von Radio- oder anderen Sendeübertragungen.
Ein Navigationssystem ist ein Mittel, durch das die Position eines Navigators festgestellt werden kann, entweder durch den Navigator selbst, oder an einem anderen Ort, von dem aus die Information zu dem Navigator übermittelt oder eingesetzt wird, um seine Fahrt zu steuern. Ein Verfolgungssystem ist ein Mittel, bei dem die Position eines entfernten, sich bewegenden Punktes an einer oder mehreren Basisstationen aufgespürt werden kann, wobei die Koordinaten, die die Position des sich bewegenden Punktes festlegen, kontinuierlich an der oder jeder Basisstation zur Verfügung stehen. Es gibt viele unterschiedliche Systeme.
Es sind zum Beispiel herkömmliche Radionavigationssysteme bekannt, die die Signale von zwei oder mehr Paaren von speziellen Radiosendern benutzen und in zwei gesonderte Kategorien fallen: (1) Zeitreferenz und (2) Phasenreferenz.
Systeme in der ersten Kategorie schließen das Long Range Navigation System (LORAN - C) - Anordnung der US-Küstenwache - ein. Die Radiosendungen nehmen die Form von Radioimpulsen an, deren Ankunftszeiten an dem sich bewegenden Punkt exakt gemessen werden können. Der Navigator benutzt einen speziellen Empfänger, um die Zeitdifferenz zwischen dem Empfang der Impulse von jedem von einem Paar von solchen Sendern festzulegen. Diese Information legt eine Kurve fest, auf der er liegen muß und entlang der alle Punkte dieselbe Abstandsdifferenz von den beiden Sendern haben. Der Navigator mißt dann die Zeitdifferenz zwischen dem Empfang der Impulse von einem zweiten, gleichen Paar von Sendern. Die Information definiert eine zweite Kurve, und der Schnittpunkt der beiden Kurven ist die Position des Navigators. Im allgemeinen gibt es mehr als einen Schnittpunkt, der Navigator weiß jedoch in der Regel ungefähr, wo er sich befindet, und kann den richtigen auswählen oder er kann Signale von einem dritten Paar von Sendern benutzen, um seine Position eindeutig festzulegen.
Systeme in der zweiten Kategorie schließen das Decca- Navigationssystem ein. In derartigen Systemen sind die Radiosendungen von einem Paar von Sendern miteinander kohärent, das bedeutet, daß sie zu allen Zeiten eine vorhersagbare Phasenbeziehung einhalten. Im einfachsten Fall können sie fortlaufende Sinussendungen genau derselben Frequenz sein. Die Signale bilden dann ein Interferenz- oder "Fransen"-Muster, in denen Kurven mit minimaler und maximaler Intensität identifiziert werden können. Der Navigator mißt die Intensitätsschwankungen, während er sich bewegt. Er mißt außerdem die Intensitätsschwankungen der Signale von einem anderen Paar von kohärenten Signalsendern. Wenn er seine Position zu Beginn kennt, kann er seine Position zu jeder nachfolgenden Zeit durch Zählen der Fransenzahl jedes Paares, das er gekreuzt hat, bestimmen, wodurch er einen Schnittpunkt der Fransen und so seine Position innerhalb der sich überschneidenden Fransenmuster feststellen kann. Ein ähnliches System ist in der US-A- 3,889,264 beschrieben, das die Anwendung eines Paares von Sendern zeigt, um eine Mehrzahl von Gittern gleichphasiger hyperbolischer Linien zu erzeugen, wobei zwei oder mehr Paare für Aufspürzwecke erforderlich sind.
Andere Systeme arbeiten mit Signalen, die von einem sich bewegenden Objekt gesendet werden, dessen Position eingemessen werden soll. Die US-A-4,651,156 offenbart ein System, bei dem die Position eines sich bewegenden Objektes durch den Vergleich der Phase eines von dem sich bewegenden Punkt gesendeten Bereichstones mit dem eingemessen wird, der von einem feststehenden Sender gesendet wird. Die US-A-4,169,245 offenbart ein System zum Aufspüren eines sich bewegenden Senders durch Abschätzen der Differenzen der Ankunftszeiten von Signalen bei zwei Paaren von mit einem Abstand zueinander angeordneten Empfängern, die die Spreizung von Frequenzen benutzen, die mit der Modulation der Trägersenderwelle verbunden ist.
Das in der US-A-3,774,215 gezeigte System benutzt OMEGA- Sender (sehr niedrige Frequenz), die zu einem sich bewegenden Objekt senden, wobei der Empfänger des sich bewegenden Objektes Differenzen in der Phase zwischen einem Referenzsignal und den empfangenen Signalen feststellt. Phasendifferenzdaten werden zu einer Kommunikationsstation übertragen, wo sie in einem Computer annalysiert werden und darin festgestellte Positionsdaten zurück zu dem sich bewegenden Empfänger gesendet werden.
Die US-A-4,054,880 offenbart die Anwendung von drei Sendern, deren Phasen mit einem lokalen Oszillator-Referenzsignal verglichen werden, wobei gemessene Phasendifferenzdaten zu einer zentralen Station für die Korrektur von Phasendriften in den Sendern und Referenzoszillatoren übermittelt werden.
Die vorliegende Erfindung hat sich vorgenommen, Schwierigkeiten der früheren Systeme zu überwinden, insbesondere mit Blick auf die Notwendigkeit zweckorientierter Sender und des Bedarfs, diese in Paaren vorzusehen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Navigations- und Verfolgungssystem zum Empfang der Signale vorgesehen, die durch eine Anzahl von Übertragungsquellen mindestens in der Anzahl der Dimensionen gesendet werden, in denen die Bewegung eines sich bewegenden Objektes verfolgt werden soll, mit einem Paar von Empfangsstationen, von denen die erste während des Betriebes sich an einer bekannten Position befindet und die zweite an dem sich bewegenden Objekt angebracht ist, Mitteln zur Übertragung eines Verbindungssignales von der einen Empfangsstation zu der anderen Empfangsstation, das eine Information über die übermittelten, in der einen Empfangsstation empfangenen Signale enthält, aus der die Phasendifferenz oder die Zeitverzögerung zwischen den entsprechenden, von den Übertragungsstationen an den Empfangsstationen erhaltenen Signalen bestimmt werden kann, Mitteln an der anderen Empfangsstation zum Vergleichen der von der einen Empfangsstation empfangenen Information mit der Information über die entsprechenden, direkt von den entsprechenden Übertragungsquellen erhaltenen Signalen und zur Festlegung der Phasendifferenz oder der Zeitverzögerung zwischen den entsprechenden übertragenden Signalen, die an beiden Empfangsstationen empfangen werden, und so die Änderung der Phasendifferenz oder der Zeitverzögerung der Signale, um die Anderung der Position oder die Position des sich bewegenden Objektes festzustellen.
Wenn Phasendifferenzen gemessen werden, ist die Position des sich bewegenden Objektes nicht "absolut" bestimmt, sondern lediglich relativ zu einer bekannten Anfangsposition. Außerdem müssen die Phasen kontinuierlich überwacht werden, so daß sie durch doppelsinnige Zyklen von 360º verfolgt werden können. Jeder Fehler eines Zyklus ruft einen Positionsfehler mindestens in der Größe einer Wellenlänge hervor. Ein besonderer Vorteil des beschriebenen Systems ist, daß die eingesetzten Sender irgendeine Spektralcharakteristik haben können, vorausgesetzt, daß die Signale kontinuierlich sind (in dem Sinne, daß es keine langen Zwischenräume gibt - gepulste Übertragungen sind erlaubt, wenn die Wiederholungrate hoch genug ist). Kontinuierliche unmodulierte Wellenübertragungen sind deshalb ausreichend. Im Prinzip werden zwei Sender für Navigation und Verfolgung über eine Ebene benötigt, in der Praxis werden jedoch drei benötigt, da der unbekannte und schwankende Versatz zwischen den Referenzoszillatoren an den Empfangsstationen ebenfalls gemessen werden muß.
Wenn die Signale von den Sendern moduliert sind, gestattet die Spreizung der Frequenzen innerhalb der Bandbreite der Modulation, Zeitverzögerungen zwischen den übermittelten Signalen, die an den beiden Empfangsstationen empfangen werden, festzustellen und statt der oder zusätzlich zu den Phasendifferenzmessungen zu benutzen.
Wenn das System primär ein Navigationssystem ist, werden die Vergleichs- und Positionsbestimmungsmittel vorzugsweise in der Empfangsstation an dem sich bewegenden Objekt angeordnet, wenn sie jedoch an der Basisstation angeordnet sind, kann die Position des sich bewegenden Objektes zurück zu dem sich bewegenden Objekt signalisiert werden. Wenn das System primär ein Verfolgungssystem ist, ist das Zurücksignalisieren der Position des sich bewegenden Objektes an die Empfangsstation des sich bewegenden Objektes nicht unbedingt erforderlich.
Obwohl die Übertragungsquellen vorzugsweise Radioquellen sind, insbesondere wo das System eingesetzt wird, um Fahrzeuge zu verfolgen, ist ein Senden mit jedweder Frequenz vorgesehen, wobei Wellen jedes Typs benutzt werden, wie zum Beispiel akustische Signale, die zum Beispiel in Laborsystemen eingesetzt werden können.
Bei einem landgestützten System zur Feststellung einer Position innerhalb eines umgrenzten Bereiches auf der Erdoberfläche werden mindestens zwei Übertragungsquellen benötigt das System kann jedoch zur Feststellung der Entfernung herangezogen werden, um die sich ein Objekt bewegt hat, das sich lediglich entlang einem vorgegebenen Pfad bewegen kann, in welchem Fall eine einzige Übertragungsquelle benötigt wird.
Wenn Messungen von Phasendifferenzen benutzt werden, wandeln die beiden Empfangsstationen vorzugsweise die empfangenen Signale zu Basisbandsignalen durch den Einsatz von lokalen Oszillatoren um, die mit lokalen Frequenzstandards oder Referenzoszillatoren synchronisiert sind, und das Basisbandsignal von einer der Empfangsstationen wird an die andere übertragen. In diesem Fall ist es ein Vorteil, wenn das System eine zusätzliche Übertragungsquelle zum Messen der Drift der Referenzoszillatoren oder Frequenzstandards einschließt, eine Alternative besteht jedoch darin, die Referenzoszillatoren gegenseitig unter Benutzung der Übertragungsverbindungen zwischen den beiden Empfangsstationen zu synchronisieren.
Das System kann ebenfalls die Übertragungsquellen selbst einschließen, da jedoch keine bestimmte Phasenbeziehung zwischen ihnen bestehen muß, können die von dem System eingesetzten Quellen irgendwelche vorhandenen Radiosender sein.
Das System gemäß der Erfindung unterscheidet sich von herkömmlichen Systemen, die in der vorangehenden Beschreibungseinleitung erläutert worden sind dadurch, daß (i) ein einziger Sender oder mehrere Sender statt Paare von Sendern benutzt werden, (ii) die Signale an zwei Punkten statt an einem Punkt empfangen werden, (iii) die an einem Punkt empfangenen Signale an den anderen weitergegeben werden und dort verglichen werden, um ihre Phasendifferenz oder Zeitverzögerungsdifferenz zu bestimmen und (iv) fast alle Radiosender für diesen Zweck eingesetzt werden können, vorausgesetzt, daß ihre Positionen bekannt sind.
Zeitverzögerungsmessungen können zum Beispiel modulierte Amplitudensignale im langen, mittleren oder kurzen Wellenbereich verwenden, die normalerweise jeweils Bandbreiten von ungefähr jeweils 10 kHz besetzen oder frequenzmodulierte VHF-Sendungen, die eine Breite von ungefähr 150 kHz haben, oder TV-Signale im UHF-Band, die jeweils mehrere MHz besetzen. Die Zeitverzögerungen zwischen den Ankunftspunkten der Signale bei den zwei Empfangsstationen von einem modulierten Sender können mit einer Genauigkeit gemessen werden, die sich reziprok zur Bandbreite (wenn alle anderen Dinge gleich sind) verhält. Die Zeitverzögerungen sind unzweideutige Größe in dem Sinne, daß es keine 360º-Wiederholungen gibt, die es gäbe, wenn Phasendifferenzen festgelegt würden, und so können die gemessenen Zeitverzögerungen zur Festlegung der Position eines sich bewegenden Objektes ohne Bezug zu einem Anfangspunkt eingesetzt werden.
Unabhängig von dem System können dadurch Vorteile erzielt werden, daß die sich nicht bewegende Empfangsstation (Basisstation) an derselben Stelle wie einer der Sender angeordnet wird. Das ist insbesondere dann so, wenn das System für Navigation statt für Verfolgung eingesetzt wird, und eine Korrelation und eine Prozessverarbeitung findet vorzugsweise auf dem sich bewegenden Objekt statt, wobei die Verbindung in Richtung von der Basisstation zu dem sich bewegenden Objekt vorgesehen wird. Wenn die Basisstation, die die Verbindungssignale zu dem sich bewegenden Objekt aussendet, ein Abstrahlungsmuster in alle Richtungen hat, kann jegliche Anzahl von gesonderten, sich bewegenden Objekten dieselben Verbindungssignale einsetzen. Das ist gleichbedeutend damit, daß zum Beispiel = 0 in der weiter unten stehenden Gleichung 1C gesetzt wird.
Ob die Basisstation sich an derselben Stelle befindet wie einer der Sender oder nicht, können die Signale von dem Sender zusätzlich benutzt werden, um durch geeignete Modifikationen die Verbindung zu bilden zum Beispiel in einem System, bei dem die Basisstation die Signale von allen drei Sendern empfängt und diese zu dem Basisband mischt und sie in die Modulation der Signale von dem Sender einsetzt, bei dem es positioniert ist. Es kann möglich sein, dieses ohne Interferenz mit dem normalen Gebrauch der Sendungen zu tun; wenn zum Beispiel der Sender ein lokaler FM-Verstärker ist, können die Verbindungssignale zwischen die Seitenbandsignale eingesetzt werden, so daß der normale Empfang des FM-Signals nicht beeinträchtigt wird, jedoch der Empfänger auf dem sich bewegenden oder auf jedem sich bewegenden Objekt in der Lage ist, das Verbindungssignal aus der Modulation herauszuziehen und zur Messung der Phasen- oder Zeitverzögerungen zu benutzen, wie vorangehend beschrieben worden ist.
Es kann bei einigen Anwendungsfällen ebenso Vorteile haben, wenn für den Sender und die an gleicher Stelle angeordnete Basisstation derselbe Referenzoszillator benutzt wird. Ebenso können Vorteile erzielt werden, wenn jeder Sender in der Weise modifiziert wird, die in dem unmittelbar vorangehenden Absatz beschrieben worden ist. In diesem Fall hat jede sich bewegende Empfangsstation eine Verbindung, die in jede empfangene Sendung eingebaut ist, wodurch in dem System eine beachtliche Fehlersicherheit und so eine erhöhte Freiheit von Fehlern erzielt wird. Wenn das System benutzt wird, um die Position eines sich bewegenden Objektes zu verfolgen, können Vorteile darin liegen, wenn der Verbindungssender selbst sich an dem bewegenden Objekt befindet, und zwar als einer der drei Dreieckssender. In dieser Weise empfängt das sich bewegende Objekt Sendungen von zwei unabhängigen feststehenden Sendern und überträgt über die Verbindung Basisbandrepräsentationen ihrer Signale. Die Basisstation empfängt außerdem Signale von den beiden feststehenden Sendern, mißt jedoch zusätzlich die Verbindungssignale selbst, als wären sie von dem dritten feststehenden Sender gekommen. Das ist gleichbedeutend damit, daß in der unten stehenden Gleichung 1C = gemacht wird und ist ebenso gleichbedeutend damit, daß die Verbindung dazu benutzt wird, die lokalen Oszillatoren zu synchronisieren.
In den nachfolgenden Beispielen werden herkömmliche VHF- Sender eingesetzt es können jedoch selbstverständlich auch natürliche, vorhandene Übertragungsquellen wie Radiosterne benutzt werden, insbesondere für die Raumnavigation.
Zwei Beispiele des Systems, die die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen, und ein Beispiel eines Prototypsystems, das gemäß der Erfindung konstruiert worden ist, werden nun mit Bezug zu beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
Figur 1 eine typische Anordnung von Sendern und Empfangsstationen zeigt;
Figur 2 zeigt, wie die Signale, die von den Sendern empfangen werden, weiterverarbeitet werden;
Figur 3 zeigt eine Anordnung zum Messen der Phasendifferenz zwischen den beiden Signalen;
Figur 4 ist ein Vektordiagramm des Systems;
Figur 5 zeigt eine Anordnung zur Feststellung Zeitverzögerungen;
Figur 6 zeigt die Anwendung einer Interpolationsfunktion zur Festlegung von Zeitversätzen;
Figur 7 zeigen eine mobile Empfangseinheit bzw. und 8 eine Basisstationsempfangseinheit eines Prototypen;
Figur 9 zeigt ein Korrelations-/Computersystem zur Analyse der Signale, die durch die sich bewegende und Basisstationsempfangseinheiten empfangen werden;
Figuren 10A und 10B zeigen mit Hilfe von Flußdiagrammen die Signalverarbeitung, die in dem Basisstationscomputer stattfindet, um den Pfad des sich bewegenden Empfängers festzulegen und
Figur 11 zeigt einen Ausdruck einer Spur einer sich bewegenden Einheit.
Die jeweiligen dargestellten Systeme sind landgestützte Systeme und stützen sich auf die Sender A und B und wahlweise auf einen dritten Sender C.
Das erste Beispiel bezieht sich auf ein System, bei dem Phasendifferenzen für das Verfolgen der Position eines Empfängers eingesetzt werden.
Die Signale von dem Sender A werden in einer Basisstation D (die sich in einer bekannten Entfernung 1AD von dem Sender A befindet) und an einem sich bewegenden Punkt E, dessen Position verfolgt oder aufgespürt werden soll (und der sich in einem unbekannten Abstand 1AE von A befindet), empfangen. Die Empfänger wandeln die einkommenden Signale innerhalb eines Empfangsbandes begrenzter Breite zu einem Basisband (siehe unten) und diejenigen von dem sich bewegenden Punkt E werden dann zu der Basisstation D mit Hilfe einer Verbindung F geleitet. Diese Verbindung F kann zum Beispiel die Form einer zweckgerichteten Telekommunikationsverbindung annehmen oder ohne Zweckbindung die Form eines öffentlichen, zellularen Radio-Telefon- Netzwerkes annehmen. An der Basisstation D werden die direkt von A empfangenen Signale mit denen verglichen, die bei E empfangen werden, um deren Phasendifferenz PA festzulegen. Diese Phasendifferenz PA, gemessen in Graden, ist gleich dem Ausdruck:
1AD-1AE ).360/n.γA
worin 1AD bleibt wie bisher, 1AE die Entfernung von A nach E ist, γA die mittlere Wellenlänge des Empfangsbandes und n eine ganze Zahl ist. Dieser Prozess zur Festlegung von PA ist Multiplikation, Durchschnittsbildung oder mathematische Analyse (siehe unten). Die gemessene Phasendifferenz kann direkt in eine Pfadlängendifferenz (Modulo eine Wellenlänge) umgewandelt werden, wie die mittlere Wellenlänge γA der Sendungen, die von A empfangen werden, durch jegliches herkömmliche Mittel bestimmt werden kann.
Da die Differenz der Pfadlänge (1AD-1AE) bestimmt werden kann und 1AD bekannt ist, können nun die möglichen Werte des Abstandes 1AE berechnet werden. E liegt auf einer von mehreren Kugelflächen (bei einem erdgebundenen System können diese als Kreise angesehen werden) mit dem Radius 1AD - PA.nγA/360.
Die bei D und E von dem Sender B (in einem Band, dessen mittlere Wellenlänge sich von der von A unterscheidet) empfangenen Signale werden in derselben Weise behandelt, um ihre Phasendifferenz PB festzustellen, und das legt einen zweiten Satz von Kreisen mit dem Radius 1BD - PB.m.γB/360 fest, mit Zentrum von B, auf deren einen E liegen muß. m ist eine ganze Zahl, und γB ist die mittlere Wellenlänge der von B empfangenen Sendung. Der Ort von E ist dann einer der Schnittpunkte von zwei Kreisen, der eine mit Zentrum von A und der andere mit Zentrum von B.
Um die Position von E eindeutig festzulegen, beginnt der Verfolgungs- oder Navigationsprozess durch Kalibrierung. Der sich bewegende Punkt E muß seine Anfangsposition im Vergleich zu der Basisstation D kennen, da das oben erläuterte Verfahren ein zweideutiges Ergebnis hervorbringt, weil es erstens zwei Schnittpunkte auf jedem Paar von Kreisen gibt und zweitens die Phasendifferenzen PA und PB die Radien der Kreise, Modulo eine Wellenlänge, und nicht eindeutig festlegen. PA und PB können zunächst jeden Wert annehmen und werden vorzugsweise zu null angenommen, zum Beispiel durch Starten von E bei D. Danach werden, da der sich bewegende Punkt E sich von dem Anfangspunkt D entfernt, die Werte von PA und PB kontinuierlich nachgeführt, und ihre Werte zu einem beliebigen Zeitpunkt definieren die derzeitige Position von E eindeutig.
Es sei zum Beispiel angenommen, daß die Sendungen von A und B beide auf Wellenlängen nahe 3 m konzentriert sind. Zunächst sind PA und PB beide null (der sich bewegende Punkt befindet sich an der Basisstation), und nach einer bestimmten Bewegung von E können sie die Werte 1620º bzw. - 3240º entsprechend den Differenzen des Abstandes von 13,5 und -27 m annehmen. So wissen wir, daß sich E von seinem (bekannten) Anfangspunkt in einer solchen Weise wegbewegt hat, daß die Entfernung von A sich um 13,5 m vergrößert und die Entfernung von B um 27 m verkleinert hat. Seine neue Position ist deshalb festgelegt.
Während der Bewegung von E müssen die Phasen oft genug überprüft werden, um sicherzustellen, daß keine Änderungen von mehr als 180º vorkommen zwischen einem Auswertesignal und dem nächstem. Wenn Unterbrechungen entweder in den Sendungen von A und B oder in der Verbindung F vorkommen, können die unmittelbar zurückliegenden Historien der Phasen benutzt werden, um über die Unterbrechung zu interpolieren, oder ein Fehlerkorrektur-Sendeprotokoll kann benutzt werden, um das Problem zu lösen, wenn sich der Fehler in der Sendeverbindung befindet. Im übrigen führt jeder 360º-Zyklus an eingeführter Phase, die nicht beachtet worden ist, zu einem Positionsfehler von mindestens einer Wellenlänge (in diesem Beispiel 3 m).
Das Verfahren zur Signalkonvertierung auf ein Basisband bei D und E wird in Figur 2 verdeutlicht. Die von A durch die Antennen G und H empfangenen Signale werden in Mischern I und J mit Sinuswellen multipliziert, die in lokalen Oszillatoren K und L erzeugt werden. An den Anschlüssen P und M werden die Basisbandprodukte ausgegeben. Diejenigen, die von der sich bewegenden Station stammen, werden zu der Basisstation über die Verbindung F unter Verwendung des Senders N und des Empfängers O übermittelt und erscheinen bei Q. Die Signale bei P und Q können verglichen werden (siehe unten), um deren Phasendifferenz zu bestimmen. Das gibt die Bewegung von E wie vorangehend beschrieben wieder.
Die von B empfangenen Signale werden in derselben Weise unter Benutzung eines unterschiedlichen Satzes von Mischern und lokalen Oszillatoren (nicht gezeigt) behandelt.
Es gibt eine Kombination von Mischer und lokalem Oszillator für jeden Sender, der überwacht werden soll. Alle lokalen Oszillatoren an jeder Station sind mit gemeinsamen Referenzoszillatoren W und X synchronisiert. Da jedoch die Technologie für die Konstruktion von Referenzoszillatoren W und X mit ausreichend hoher Stabilität noch nicht genügend fortgeschritten ist, führt eine Drift in dem einen oder in beiden Frequenzbereichen zu einer entsprechenden Änderung bei den berechneten Phasenreferenzen zwischen P und Q. So mag es scheinen, daß sich E bewegt, wenn es tatsächlich sich in Ruhe befindet.
Diese Schwierigkeit kann durch die Benutzung eines dritten Senders C (Figur 1) beseitigt werden. Seine Signale werden bei D und E empfangen und benutzt um Driften in den Referenzoszillatoren W und X zu korrigieren. In Wirklichkeit werden die Referenzoszillatoren beide mit C synchronisiert. Wenn sich die Frequenz von C ändert, ist das ohne Bedeutung, da beide Referenzoszillatoren W und X durch denselben Betrag korrigiert werden, ihre Frequenzdifferenz also null bleibt.
Es ist zu beachten, daß der (sich ändernde) Pfad der Verbindung F keinen bemerkenswerten Effekt auf die Phasendifferenz hat, da die Signale vor dem Zuleiten zu der Verbindung zu einem Basisband (Frequenz nahe null) konvertiert werden. Darüber hinaus bietet die Anwendung eines Systems mit doppeltem Seitenband Unempfindlichkeit gegenüber Fehlern dieser Art.
Eine Alternative besteht darin, einen Referenzoszillator mit dem anderen unter Benutzung der Sendeverbindung F zu synchronisieren.
In der Praxis werden die Signale von A, B und C alle exakt in derselben Weise behandelt, um Phasen PA, PB und PC hervorzubringen. Drei nichtlineare Gleichungen, die die beiden unbekannten Koordinaten von E enthalten, und die unbekannte Phasendrift von W relativ zu X können dann gelöst werden, um die unbekannten Größen zu bestimmen. Dies wird durch die folgende Beschreibung deutlich, die in Verbindung mit Figur 4 gelesen werden sollte.
Wenn A, B und C sich an den Vektorpositionen , und relativ zu der Basisstation D und der sich bewegende Punkt bei einer Vektorposition r befindet und wenn die drei Sendestationen mit einer mittleren Wellenlänge von λA, λB und λC arbeiten, dann können, da PA, PB und PC gemessen werden, r und Po (die sich ändernde Phasendifferenz zwischen den Referenzoszillatoren W und X) aus den folgenden Gleichungen bestimmt werden:
- - + (qa - qo) = 0 .....1A
- - + (qb - qo) = 0 .....1B
- - + (qc - qo) = 0 .....1C
worin:
qa =2APA/360, qb =2BPB/360, qc =2CPC/360 und qo =2APo/360.
Die Phasendifferenz zwischen den durch D und E empfangenen Signalen kann unter Benutzung eines Verfahrens gemessen werden, das gleich dem ist, das in der Figur 3 veranschaulicht ist. Die Signale P und Q, die signifikante Bandbreiten haben können, werden in einem Multiplizierer R multipliziert. Das kann zum Beispiel ein digitaler Korrelator oder ein linearer Multiplikator sein. Die in Phasenquadratur vorliegenden Produkte werden ausgegeben und in Niedrigpaßfiltern S und T zu Durchschnittswerten gemacht. Es sei darauf hingewiesen, daß es in der Praxis einfacher sein kann, zwei Signale P und P' dadurch hervorzubringen, daß sie mit separaten Oszillatoren in Phasenquadratur vor der Korrelation mit Q in zwei separaten Multiplikatoren R und R' gemischt werden, um Phasenquadraturprodukte S und T vorzubringen. Man kann diese Durchschnittsprodukte angemessener Weise für "sinus" und "cosinus" halten. Ein Compute U führt das mathematische Verfahren durch, nämlich die inverse Tangente des Bruches sinus/cosinus zu nehmen und den Phasendifferenzausgang bei V bereitzustellen. Dieser wird stets im Bereich zwischen -180 bis +180º zurückgegeben, und deshalb ist es erforderlich, genügend häufig zu messen, um sicherzustellen, daß der Wechsel zwischen aufeinanderfolgenden Werte weniger als 180º beträgt.
Das vorangehend beschriebene Beispiel bezieht sich auf den zweidimensionalen Fall, bei dem die Sender, die Basisstation und der sich bewegende Punkt alle im wesentlichen in einer Ebene (zum Beispiel der Erdoberfläche über eine genügend kleine Fläche) liegen. Bei perfekten Referenzoszillatoren würden zwei Sender ausreichen, um die Position des sich bewegenden Punktes relativ zu seinem Anfangspunkt zu bestimmen; in der Praxis sind drei notwendig, wie vorangehend erläutert worden ist. Noch größere Genauigkeit und Freiheit von Unterbrechungen können durch die Anwendung von noch mehr Sendern als dieser Zahl erreicht werden. Dieselbe Technik kann angewendet werden auf den dreidimensionalen Fall (zum Beispiel Navigation im Raum), wobei ein theoretisches Minimum von drei Sendern, in der Praxis jedoch von vier Sendern eingesetzt werden muß.
Das zweite Beispiel bezieht sich auf ein System, das Zeitverzögerungsmessungen vornimmt, um die Position eines Empfängers aufzuspüren.
Wenn die Zeitverzögerung zwischen den bei der Basisstation D direkt von dem Sender A und über die sich bewegende Station E empfangenen Signale als tA festgelegt wird, und wenn die Verzögerung zwischen den an der Basisstation D direkt von dem Sender B und über die sich bewegende Station E empfangenen Signale tB ist, dann können zwei nichtlineare Gleichungen gelöst werden, wenn diese Größen gemessen worden sind, um die unbekannten Koordinaten der sich bewegenden Station E zu bestimmen. Dies wird deutlich von der folgenden Beschreibung, die in Verbindung mit der Figur 4 gelesen werden sollte.
Wenn sich A und B an Vektorpositionen und relativ zu der Basisstation D und der sich bewegende Punkt an der Vektorposition befinden, kann, wenn tA und tB gemessen sind, aus den Gleichungen gefunden werden:
- - - - ctA = 0 .....2A
- - - - ctB = 0 .....2B
worin c die Lichtgeschwindigkeit ist.
Insbesondere sollte beachtet werden, daß die Position des sich bewegenden Punktes nun zweifelsfrei ohne Referenz zu einer bekannten Startposition festgelegt werden kann, so daß, zumindest in Prinzip, das Verfahren benutzt werden kann, um die Startposition für das nachfolgende

Verfolgen auf der Grundlage der Phase zu finden.

Zeitverzögerungen können zu jedem Zeitpunkt ohne Referenz zu einer vorhergehenden Messung vorgenommen werden, und die Verfolgung ist nicht erforderlich.
Darüber hinaus haben die Sender höchstwahrscheinlich einen breiten Bereich spektraler Charakteristiken, sie müssen jedoch moduliert werden, da unmodulierte kontinuierliche Wellenübertragungen keine Zeitverzögerungsinformation hervorbringen. Die Signale müssen nicht kontinuierlich sein, und je weiter die Bandbreite der Sendungen ist, desto genauer kann die Zeitverzögerung gemessen werden. Wenn es mehr als einen unabhängigen Sender am selben Sendeplatz gibt, kann die durch die Sendungen beanspruchte totale Bandbreite benutzt werden, als ob die Signale von einer Quelle gekommen wären.
Bei dem Verfahren zur Messung von Zeitverzögerungen, das weiter unten beschrieben wird, wird die maximale Bandbreite benutzt um die höchste Genauigkeit zu erzielen.
In der Praxis werden zwei Sender für Navigation und Verfolgung über eine Ebene benötigt, wie vorangehend beschrieben worden ist, wobei der Versatz zwischen den Oszillatoren an den beiden Empfangsstationen so gut wie ohne Konsequenz ist. Wenn jedoch drei Stationen zum Zwecke der Phasenverfolgung für eine größere Genauigkeit verfolgt werden, so kann die Genauigkeit der Position, die ausschließlich durch Zeitverzögerungen bestimmt wird, durch eine Durchschnittsbildung verbessert werden. Die Genauigkeit, mit der eine Position in der Praxis festgelegt werden kann unter Benutzung von Zeitverzögerungen, ist schlechter gegenüber solchen, die durch Phasenverfolgung festgelegt werden, und zwar mindestens um eine Größenordnung.
Es wird nun auf Figur 5 Bezug genommen. Die Basisbandsignale P, P' und Q werden wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel gebildet (Figur 2 - es sei darauf hingewiesen, daß in der Praxis P, wie vorangehend angeklungen ist, zwei Signale [nun P und P'] umfaßt, die mit separaten Oszillatoren in Phasenquadratur gemischt worden sind) und in Einem-Bit-A/D-Umsetzern a, b und b' digital dargestellt, und die Ausgänge der A/D-Umsetzer sind digitale Werte von analogen Eingangssignalen. Das Umwandlungsintervall sollte geringer sein als die Hälfte der inversen Bandbreite BW der Radiosignale, also ts < (2BW)&supmin;¹ (das Nyquist-Kriterium) sein, damit so wenig wie möglich Information in dem Erfassungsprozess verloren geht. Die Bit- Ströme von a, b und b' werden in Schieberegistern c, d und d' jeweils verzögert. Das Register c hat parallele Ausgänge e, die jeweils einer Verzögerung von einer Einheit von ts entsprechen. Die Schieberegister d und d' haben jeweils einen Ausgang, der der Hälfte der maximalen Verzögerung von c entspricht, so daß die Ausgänge von d und d' bezüglich der Zeit mit dem Ausgang von e korrespondieren, der auf der Hälfte entlang des Registers c liegt, unser der Annahme, daß keine weitere Verzögerung zwischen den Signalen vorhanden ist. Jeder Ausgang e wird korreliert (exklusive-ODER- Operationen) mit den Strömen von d und d', wobei zwei derartige Korrelationen durch f und f' gezeigt werden. Der Korrelator X hat zwei Ausgänge, die den Korrelationen in Phasenquadratur entsprechen. Diese werden in den digitalen Niedrigpaßfiltern g und h integriert und die Ergebnisse an einen Computer U gegeben.
Der Computer U empfängt parallele Korrelationen, die wie oben beschrieben, den Verzögerungsschritten zwischen den beiden Signalen in Einheiten von ts entsprechen. Ein gezeichnetes Verhältnis der Amplitude der Kreuzkorrelationsfunktion gegenüber der Zeitverzögerung kann aussehen, wie als Beispiel in Figur 6 gezeigt ist. Die großen Punkte repräsentieren die Anzahl, die an den Computer gegeben wird, und es kann deutlich erkannt werden, daß die Korrelation am größten ist, wo der gesamte Zeitversatz zwischen den Datenströmen null ist. In Figur 6 korrespondiert das mit einer Zeitverzögerung von ts + T.
Es ist unwahrscheinlich, daß einer der diskreten Verzögerungsschritte, die tatsächlich gemessen werden, exakt über der erforderlichen Verzögerung liegt. Vielmehr muß der Computer eine Interpolationsfunktion (die in Figur 6 gezeigte Kurve) auf die gemessenen Punkte legen, um den zusätzlichen Versatz T zu bestimmen. Die Genauigkeit, mit der die Spitze der Interpolationsfunktion gefunden werden kann, begrenzt die Genauigkeit des Verfahrens. Die Interpolationsfunktion kann berechnet oder aus den empfangenen Signalen gemessen werden.
Die Figuren 7 bis 10 zeigen unterschiedliche Bauteile und Merkmale eines Prototypsystems, das eine mobile Einheit 1 und eine Basisstation 2 umfaßt.
Die Figur 7 zeigt einen Empfänger 100 einer sich bewegenden oder mobilen Einheit, der eine Empfangsantenne 101 aufweist, die Signale von drei FM-Sendern (zum Beispiel A, B, C - siehe Figur 1) empfängt. Ein Dreiwege-Aufteiler 102 liefert die Signale von der Antenne zu drei im wesentlichen identischen Empfängern 103A, 103B und 103C, von denen jeder zum Empfang der Signale von einem der Sender abgestimmt ist. Bei diesem Beispiel ist dargestellt, daß die Empfänger 103A, 103B und 103C Signale FA, FB und FC von jeweils 96 MHz, 92,3 MHz und 89,7 MHz empfangen, die der nominalen Mittelfrequenz der drei FM-Sender in der Region von East Anglia in England entsprechen. Geeignete Empfänger sind Sony ICF 2001D.
Jeder Empfänger ist über einen lokalen Oszillator 105 für die Frequenzsynthese mit einem Masterreferenzoszillator 104 phasensynchronisiert, wobei der Masteroszillator zum Beispiel ein hochstabiler Kristalloszillator oder ein Rubidium-Frequenzstandard ist. In dem Ausführungsbeispiel gibt der Masteroszillator ein 10 MHz Signal ab, und der phasensynchronisierte Lokaloszillator hat eine Ausgangsfrequenz von 6,275 MHz. Die Empfänger geben Signale mit einer Zwischenfrequenz aus, in diesem Fall mit 10,7 MHz an einen Dreiwegeverbinder 106, und das verbundene Signal wird in einem Mischer 107 zu dem Basisband gemischt unter Verwendung eines zweiten lokalen Oszillators 105 bei 10,7015 MHz, der ebenfalls mit den Masterreferenzoszillator 104 phasensynchronisiert ist. Das Basisbandsignal, das eine ungefähre Bandbreite von 10 KHz aufweist, wird zu einem Verbindungssender 108 gegeben, der folglich ein Signal, das Repräsentativwerte für die drei empfangenen Signale enthält, über eine Verbindungssendeantenne 109 an die Basisstation 2 (siehe Figur 8) sendet, wo eine Analyse stattfindet.
Die Basisstation 2 hat eine Empfängereinheit 200 (siehe Figur 8), die in hauptsächlichen Punkten mit der mobilen Einheit identisch ist, wobei Bezugszeichen für die Verbindungskomponenten verwendet werden, die um 100 vermehrt sind. Die Empfangseinheit 200 hat jedoch mehrere Mischer 207A, 207B und 207C, so daß die Basisbandprodukte von den drei Empfängern getrennt gehalten werden. Zusätzlich wird der Masterreferenzoszillator von dem des Empfängers der mobilen Einheit versetzt, so daß die Basisbandsignale vA, vB und vC im Vergleich zu dem Basisbandsignal vD von der mobilen Einheit um ungefähr 100 Hz rotieren, wenn die mobile Einheit steht. Die Basisstation 2 schließt außerdem eine Verbindungsantenne 209 ein, über die das Signal von der mobilen Einheit 1 in einem Empfänger 210 empfangen wird. Ein Phasenkorrektor 211 entfernt die differentiellen Phasenverschiebungen, die zwangsläufig durch den Verbindungssender und die Empfängerschaltkreise eingeführt werden, und gibt das Basisbandsignal vD aus. Der Verbindungssender und -empfänger kann einer von vielen Typen sein, vorzugsweise sendet und empfängt er jedoch z. B. im VHF-Band. Der Phasenkorrektor 211 besteht aus einer brauchbaren Type, um die Antwortphasenart der Sender- und Empfängerschaltkreise zu korrigieren. Wenn die Phasenantwort z. B. eine Verzögerung von R-C hätte, hätte der Phasenkorrektor eine R-C Vorsprungskonfiguration. In der Praxis liegen komplexere Phasenantworten vor, sie können jedoch mit herkömmlichen Phasenkorrekturschaltkreisen korrigiert werden.
Um die Basisbandsignale zu verarbeiten, hat die Basisstation 2 einen Korrelatorabschnitt 220 (s. Figur 9) zum Korrelieren der Basisbandsignale und einen Mikrocomputer-Prozessor 230 zum Empfang der korrelierten Produkte und zur Erzeugung einer Anzeige der Position und der Spur der mobilen Einheit.
Der Korrelatorabschnitt 220 hat drei Korrelatoren 221A, 221B und 221C für die jeweilige Korrelierung der Basisbandsignale vA & vD, vB & vD und vc & vD. Diese produzieren quasi Sinusausgänge mit ungefähr 100 Hz, die den Versatz zwischen den Masterreferenzoszillatoren 104, 204 wiedergeben. Die Quasi-Sinusausgänge werden durch identische Niedrigpaßfilter 22 gegeben, um Schleifen (PLL) 223 phasenzusynchronisieren, wo "reine" Versionen der Quasi-Sinuswellen entweder als Sinuswellen oder als Rechteckwellen hervorgebracht werden. Die PLL's 223 wenden schmale Schleifenbandbreiten an von z. B. weniger als 1 Hz, um Rauscheffekte in den Ausgängen der Niedrigpaßfilter 223 zu beseitigen. PLL's 224 empfangen die Ausgänge der PLL's 223, um Ausgänge hervorzubringen, die um 90º mit denen der PLL'S 223 versetzt sind, und diese können breitere Bandbreiten haben, im Bereich von 10 Hz.
Die Sinus- und Kosinusprodukte, die so hervorgebracht werden, werden an Erfassungs- und Halteschaltkreise 225 auf einer herkömmlichen Interface-Karte in einen Mikrocomputer 230 gegeben, der einen Mikroprozessor 231 und ein Zeitglied 232 aufweist, mit deren Hilfe der Wert, der die Produkte repräsentiert, manipuliert wird, um ein Videoausgang zu erzeugen, das an eine visuelle Anzeigeeinheit 233 gegeben wird. Bei dem Prototypen wird das Display dazu benutzt, eine Spur des Pfades der mobilen Einheit wiederzugeben, die in Figur 11 gezeigt ist, wobei der Maßstab mit Hilfe der Computersteuerung aus mehreren ausgewählt werden kann.
Die Figur 10A zeigt mit Hilfe eines Flußdiagrammes die Hauptelemente der Computeroperation und der Programmsteuerung, um auf dem VDU 233 eine Wiedergabe der Spur der mobilen Einheit zu zeigen. Nachdem das Programm im Schritt S01 geladen worden ist, werden die internen Datenpuffer in dem Computer in dem Schritt S02 in Gang gesetzt und die Unterbrechungszeit (s. nachfolgende Beschreibung) im Schritt S03 in Lauf gesetzt. In dem Schritt S04 überprüft das Programm, ob ein Flag (gesetzt durch eine gesonderte Unterbrechungsroutine - siehe Figur 10B) gesetzt wird oder nicht. Wenn ein Flag gesetzt worden ist, sind die Daten in dem aktuellen Puffer gültig und werden zu Phaseninkrementen in dem Schritt S05 umgewandelt, und in dem Schritt S06 werden die Phaseninkremente zu den Totalen hinzuaddiert (für jeden Kanal A, B und C), um neue Totale zu bilden. Die Position der mobilen Einheit wird in dem Schritt S07 berechnet und auf dem VDU 233 in dem Schritt S08 angezeigt. Das Flag "derzeitiger Puffer voll" wird in dem Schritt S09 neu gesetzt und das Programm geht in einer Schleife zu dem Schritt S04. Wenn das "Puffer voll"-Flag in dem Schritt S04 nicht entdeckt wird, geht das Programm in einer Schleife um S04 herum, um erneut zu checken. In Verbindung mit dem Flußdiagramm der Figur 10a wird auf folgendes hingewiesen:
(a) Das Flag für "derzeitiger Puffer voll" wird durch die Unterbrechungsroutine gesetzt, was in Verbindung mit Figur 10B weiter unten beschrieben wird.
(b) Die Phasendifferenz jedes Kanals wird mit der Relation berechnet:
Phase = arctan (S/C)
worin S und C Werte für die Spannungen von den Sinus- und Kosinus PLL's 223 und 224 sind.
(c) Die totale Phase, die seit dem Start vergangen ist, muß nachgeführt werden, also der Algorithmus, der durch das Programm verwendet wird, muß die Phasen über den Hauptbereich -180º bis +180º tragen.
(d) Berechnung der derzeitigen Position wird mit Hilfe von drei Gleichungen 1A bis 1C durchgeführt, die vorangehend spezifiert worden sind. Diese können in dem Programm durch eine Anzahl beliebiger Verfahren gelöst werden, wobei die derzeitig bevorzugte Methode darin besteht, das Newton-Raphson-Verfahren (siehe "Numerical Recipes, the art of Scientific Computing", von W.H. Press et al, Cambridge University Press 1986) zu benutzen, um die derzeitige Position zu berechnen, wobei die vorhergehende Position als ein Startpunkt für die Iteration eingesetzt wird.
(e) Der Algorithmus zur Verfolgung der Phase, der für jeden Kanal eingesetzt wird, sieht folgendermaßen aus. Wenn die totale Phase ist, die bis dahin verfolgt worden ist, und die neuen Datenbündel S und C (jeweils für die Sinus- und Kosinuskanäle) sind, dann erhält man das Phaseninkrement durch: tanΔ = (S cos - C sin )/(S sin + C cos ) und der neue Wert der verfolgten Phase ist +Δ . So lange wie keine Phaseninkremente größer als 180º oder weniger als -180º zwischen Meßwerten vorkommen, ist das richtig. Damit das so ist, wird auf die nachfolgende Beschreibung verwiesen mit Bezug auf die Unterbrechungsserviceroutine.
Die Unterbrechungsserviceroutine, durch die Daten von dem Erfassungs- und Halteschaltkreis 225 in einem oder zwei Puffern gespeichert werden und die in Flußdiagrammform in Fig. 10B gezeigt ist, wird nun beschrieben.
Das neu startbare Zeitglied 232 sorgt dafür, daß Unterbrechungen in dem Betriebsprogramm (Fig. 10A) in regelmäßigen Intervallen (z.B. 500 pro Sekunde), wie durch das Programm festgelegt, vorkommen. Im Eintrittsfall einer Unterbrechung wird die Unterbrechungsroutine gestartet (Schritt I01) , nach der das Zeitglied 232 neu gestartet wird (Schritt I02). Ein Pufferzeiger, der auf die Adresse in dem derzeitigen Puffer zeigt, wohin als nächstes Daten gespeichert werden sollen, wird verringert oder gewechselt (Schritt I03), und dann werden Daten von den Erfassungs- und Halteschaltkreisen 225 (Schritt I04) gelesen und in den derzeitigen Puffer (Schritt I05) gegeben. In dem Schritt I06 überprüft die Routine, ob der derzeitige Puffer voll ist und, wenn er voll ist, setzt sie den Flag (Schritt I07), der vorangehend in Verbindung mit dem Betriebsprogramm erwähnt worden ist. Der Puffer, in den Daten gespeichert werden sollen, wird dann gewechselt (I08). Wenn der Puffer nicht voll ist oder wenn der Puffer gewechselt worden ist, werden die Unterbrechungen neu gesetzt (Schritt I09), und die Unterbrechungsroutine ist beendet (Schritt I10), wodurch der Steuerung des Computers ermöglicht wird, zu dem Hauptprogramm (Figur 10A) zurückzukehren.
Es gibt zwei Puffer, um jeweils einem zu gestatten, während einer Unterbrechungsroutine beschrieben zu werden, während der andere von dem Hauptprogramm, das unterbrochen worden ist, gelesen wird. In dem vorliegenden Beispiel sind die Puffergröße und die Leserate der Erfassungs- und Halteschaltkreise so gewählt, daß jeder Puffer ungefähr eine Sekunde füllt, und die Leserate wird so gewählt, daß die Daten komplett erfaßt werden, um sicherzustellen, daß keine Phaseninkremente größer als +180º oder kleiner als -180º zwischen Erfassungszyklen verloren werden.
Die Figur 11 ist ein Ausdruck oder ein Bildschirmbild der Spur eines mobilen System, das von einem Mann getragen wird, das den verfolgten Pfad (in Richtung des Pfeiles) zeigt. Es kann erkannt werden, daß unter Benutzung der Ausrüstung gemäß der Erfindung eine sehr genaue Spur in Realzeit nachgezeichnet werden kann. Die Unregelmäßigkeiten resultieren von der Bewegung der Antenne, die der Mann auf dem zu Fuß zurückgelegten Pfad in der Hand gehalten und von einer Seite zur anderen Seite bewegt hat. Es ist deutlich zu sehen, daß eine Auflösung von so gut wie einem halben Meter oder weniger durch Messungen alle 0,1 Sekunden erreicht werden kann.

Claims

1. Ein Navigations- und Verfolgungssystem zum Empfang der Signale, die durch eine Anzahl von Übertragungsquellen (A, B, C) mindestens in der Anzahl der Dimensionen gesendet werden, in denen die Bewegung eines sich bewegenden Objektes verfolgt werden soll, mit einem Paar von Empfangsstationen (D, E), von denen die erste (D) während des Betriebes sich an einer bekannten Position befindet und die zweite (E) an dem sich bewegenden Objekt angebracht ist, Mitteln (F) zur Übertragung eines Verbindungssignals von der einen Empfangsstation zu der anderen Empfangsstation, das eine Information über die übermittelten, in der einen Empfangsstation empfangenen Signale enthält, aus der die Phasendifferenz oder die Zeitverzögerung zwischen den entsprechenden, von den Übertragungsquellen an den Empfangsstationen erhaltenen Signalen bestimmt werden kann; Mitteln (R, S, T, U) an der anderen Empfangsstation zum Vergleichen der von der einen Empfangsstation empfangenen Information mit der Information über die entsprechenden, direkt von den entsprechenden Übertragungsquellen erhaltenen Signalen und zur Festlegung der Phasendifferenz oder der Zeitverzögerung zwischen den entsprechenden übertragenen Signalen, die an beiden Empfangsstationen empfangen werden, und so die Änderung der Phasendifferenz oder der Zeitverzögerung der Signale, um die Änderung der Position oder die Position des sich bewegenden Objektes festzustellen.

2. Ein System nach Anspruch 1, das außerdem eine Anzahl von Übertragungsquellen mindestens in der Anzahl der Dimensionen einschließt in denen die Bewegung verfolgt werden soll.

3. Ein System nach Anspruch 2, das außerdem eine Anzahl von Übertragungsquellen mindestens in der Anzahl der Dimensionen zuzüglich einer einschließt, in denen die Bewegung verfolgt werden soll.

4. Ein System nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Übertragungssignale moduliert sind und die Phasendifferenz bestimmt wird.

5. Ein System nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Übertragungssignale unmodulierte Übertragungssignale mit einer kontinuierlichen Welle sind und die Phasendifferenz bestimmt wird.

6. Ein System nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Übertragungssignale moduliert sind und die Zeitverzögerungen bestimmt werden.

7. Ein System nach Anspruch 2 oder 3, bei dem sowohl die Phasendifferenz als auch die Zeitverzögerungen bestimmt werden.

8. Ein System nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die Empfangsstationen die empfangenen Signale zu Basisbandsignalen durch die Anwendung von lokalen Oszillatoren umwandeln, die phasensynchronisiert mit lokalen Frequenzstandards oder Referenzoszillatoren (K, L) sind, und bei dem das Basisbandsignal von einer der Empfangsstationen an die andere übermittelt wird.

9. Ein System nach Anspruch 8, bei dem eine zusätzliche Übertragungsquelle (C) zur Messung der Drift der Referenzoszillatoren oder Frequenzstandards (K, L) geschlossen ist.

10. Ein System nach Anspruch 8, bei dem die Referenzoszillatoren (K, L) unter Benutzung der Übertragungsverbindung zwischen den Empfangsstationen synchronisiert sind.

11. Ein System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem eine sich nicht bewegende Empfangsstation, genannt eine Basisstation, an derselben Stelle angeordnet ist wie einer der Sender.

12. Ein System nach Anspruch 11, bei dem die Verbindung in der Richtung von der Basisstation zu dem sich bewegenden Objekt vorgesehen ist.

13. Ein System nach Anspruch 12, bei dem die Basisstation ein Strahlungsmuster in alle Richtungen aufweist, wobei eine beliebige Anzahl von getrennten, sich bewegenden Objekten unter Benutzung derselben Verbindungssignale navigieren kann.

14. Ein System nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche, die davon abhängen, bei dem die Übertragungssignale von mindestens einer Übertragungsquelle benutzt werden, um die Verbindung zwischen den Empfangsstationen vorzusehen.

15. Ein System nach Anspruch 11, bei dem derselbe Referenzoszillator als Übertragungsquelle und als Empfangsstation an derselben Stelle eingesetzt wird.

16. Ein System nach Anspruch 6, bei dem die Mittel zum Vergleichen der von den mehrfach vorhandenen Empfangsstationen empfangenen Signale Mittel (a, b, b') zum Digitalisieren der umgewandelten Signale und Mittel (X) zur Korrelation der digitalisierten Signale einschließen, um Punktvorschläge der Kreuzkorrelationsfunktion hervorzubringen.

7. Ein System nach Anspruch 16, bei dem eine Interpolationsfunktion in die Punktvorschläge der Kreuzkorrelationsfunktion aufgenommen ist, um die Zeitverzögerung zwischen den Signalen zu bestimmen.

18. Ein System nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bei den die von jeder Empfangsstation empfangenen Signale durch Multiplikation mit einem Signal von einem entsprechenden lokalen Oszillator gemischt werden.

19. Ein System nach Anspruch 1, bei dem jede Empfangsstation (D, E) einen Referenzoszillator aufweist, und außerdem

Mittel zum Ableiten eines lokalen Referenzsignales von dem Referenzoszillator; und

Mittel zur Erzeugung eines Signals einschließt, das repräsentativ für die Differenz nach der Frequenz und so der Differenz nach der Phase zwischen dem lokalen Referenzsignal und dem Signal ist, das von jeder Übertragungsquelle empfangen wird, wobei das repräsentative Signal, das in einer der Empfangsstationen erzeugt wird, als Verbindungssignal an die andere Empfangsstation weitergeleitet wird.