Die Erfindung betrifft ein Ortungsverfahren zur Stand¬ ortbestimmung von Empfangsantennen mittels elektro¬ magnetischer NF-Signale im Nahfe ldbere ch einer orts- festen Sendevorrichtung. Weiters betrifft die Erfindung ein Ortungsverfahren zur Standor bestimmung einer beliebig orientierten und beliebig positionierten Dipolantenne mittels elektromagnetischer NF-Signale im ahfeld.

Zur Ortung eingeschlossener Bergleute oder zur Lokali¬ sierung fehlgegangener Bohrlöcher werden magnetische Sendeantennen, gespeist mit niederfrequentem Wechsel¬ strom als Quelle an dem zu ortenden Standpunkt ver¬ wendet. Es sind Verfahren bekannt, mit deren Hi lfe aus der Messung des vom Sender erzeugten Feldes an mehreren Stellen, z.B. von der Erdoberfläche aus, auf die Position des Senders geschlossen werden kann.

In AT-PS 374 595 wird z.B. eine Methode angegeben, mit deren Hi lfe eine bliebig orientierte Sendeantenne durch Messung der Feldrichtung in auch unter Tage gelegenen Punkten geortet werden kann.

Allen 0rtungsmet hoden ist gemeinsam, daß vor der eigentlichen Ortung die Position und Orientierung der Emfpangsantenne(n) in den Meßpunkten bekannt sein muß. Die genaue Ortsbesti mung für Empfangspunkte unter Tage kann sehr zeitraubend und aufwendig sein, weiters ist die Ermittlung der Orientierung der Empfangsantenne in der Hör i zonta l en, z . B . durch Kompaßmessung störungs¬ anfällig, denn Schienen und eiserne Rohrleitungen ver- ändern das Erdmagnet eld und können zu unzulässigen eßfehlern führen.

In den US-PS 3 868 565 und 3 983 474 wird ein Nach¬ führungssystem mittels eines nutierenden Senderfeldes zur Ortsbestimmung eines Emp ngersystems beschrieben. In US-PS 4 054 881 wird eine Ortungsmethode angegeben, wobei ein an der Oberfläche befindlicher dreiachsiger Sender in Phasenrelation zueinander stehende Signale verschiedener Frequenz aussendet, die n einem drei ^¬ achsigen Empfänger aufgeteilt nach Frequenz und Phase gemessen werden, woraus eine Koordi nateni nformat i on gerechnet wird.

Bei keiner der bisher bekannten Verfahren ist e ne Bestimmung der unter Tage gelegenen Empfängerpositionen durch Messungen mit einer für die Ortung einfacher Dipolsender geeigneten Empfangsvorrichtung selbst ög lieh.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, e n genaues und rasch durchzuführendes Verfahren zur Standportbe¬ stimmung von Empfangsantennen anzugeben.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Sendevorrichtung aus einer oder mehreren magnetischen Dipolantennen besteht und daß mittels der ortsfesten Sendevorrichtung Dipolfelder in verschiedenen Achsen- richtungen erzeugt werden und mittels einer Empfangs¬ vorrichtung unbekannter Position und unbekannter Orientierung die Feldstärke und die Feldrichtung bezüglich des Empfängersystems für jede Sendeorientierung gemessen wird, woraus gemäß dem Zusammenhang

mit r ( ) Ortskurve der möglichen Sender¬ standorte in Polarkoordinaten des Empfängersystems bei der j-ten Senderorientierung,

Ce Maßstabsfaktor, Hj Empfangsfeldstärke bei der j-ten Senderorientierung,

Feldrichtung relativ zum Empfänger' System bei der j-ten Senderorien¬ tierung

je eine Ortskurve bzw. eine daraus durch Rotation um den gemessenen Feldstärkenvektor hervorgehende Ortsfläche möglicher Senderstandorte berechnet wi rd, wobei die gemeinsamen Schnittpunkte von mindestens drei Orts¬ kurven bzw. Ortslfächen ein Lösungspaar von zwei diametral gegenüberliegenden Senderpositionen ergeben, woraus die relativen Koordinaten des Empfängerstandortes bezüglich des Senderstandortes ermittelt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung des Empfängerstandortes basiert auf der Verwendung einer Sendervorrichtung (Hi lfssender mit bekannter fixer Position vorzüglich innerhalb des Bergwerks, wobei die Richtung der ^' Senderachse (Achse des Sendedipols ⁾ , d.h. die Senderorientierung, durch geeignete Maßnahmen i allgemeinen räumlichen Fal l in vier Raumr i cht uπgen, im Fall einer angenähert ebenen Meßanordnung in drei ver¬ schiedene, in einer Ebene liegende Richtungen, z.B. 0, 120 und 240 Grad eingestellt werden kann. Eine ange¬ nähert ebene Meßanordnung liegt vor, wenn alle Empfangs- antennen und die Achsenrichtungen der Sendeantennen¬ stellungen angenähert in einer Ebene liegen. Diese Situation tritt in Bergwerken häufig auf.

Für jede Sende ra c h se i st e l l ung wi rd am Empfangsort das

Feld nach Betrag und Richtung gemessen. Aus diesen Meß ^¬ daten ist erfindungsgemäß eine Berechnung der Empfänger¬ position und Empf ngerorientierung relativ zum Sender mög lieh.

Es ist günstig, aber erfindungsgemäß nicht zwingend notwendig, daß die Sendefrequenz des Senders dabei in dem gleichen Frequenzberei h liegt wie die zur eigent¬ lichen Ortung verwendete Frequenz, so daß die gleiche Empfanngseinrichtung verwendet werden kann. Die Sende- frequenz des Senders ist natürlich so zu wählen, daß unter Berücksichtigung der Leitfähigkeit des umgebenden Gesteins und der zu erwartenden Meßentfernung der dämpfende Einfluß des Gesteins vernachlässigbar ist. D e erfindungsgemäße Lokalisierung des Empfängerstandortes beruht auf der weitgehend ungestörten Ausbreitung des

Senderfeldes, im weiteren als "Nahfe ld"-Berei ch bezeichnet.

Als Sender werden eine oder mehrere als Sendedipol wirkende Spulen- oder Rahmenantennen verwendet. Bei Verwendung nur einer Sendeantenne muß diese in die erforderlichen Richtungen schwenkbar sein. Bei Ver¬ wendung mehrerer feststehender Sendeantennen sind diese so anzuordnen, daß je eine Senderdipolachse in die zur Ortsbestimmung erforderlichen Richtungen weist. Weiters ist eine Anordnung von gekreuzten Sendeantennen möglich, von denen jede mit einer solchen Amplitude und Phasen¬ lage bei gleicher Frequenz gespeist wird, daß das resultierende Dipolmoment n die gewünschte Richtung wei st .

Für den angenähert ebenen Anwendungsfall ergibt sich die günstigste und technisch einfachste Konfiguration für den Sender durch die Verwendung von nur zwei gleich¬ artigen Sendeantennen, deren Achsenrichtung um 120 Grad gegeneinander versetzt ist. Zur weiteren Erklärung wird

die Richtung der ersten Sendeantenne mit "0 Grad", die der zweiten mit "120 Grad" bezeichnet. Die drei erforder ^¬ lichen, in einer Ebene liegenden Senderachsenrichtungen werden dadurch realisiert, daß zunächst je eine der zwei erstgenannten Sendeantennen allein verwendet wi rd und damit die Senderrichtungen 0 Grad und 120 Grad darge¬ stellt werden. Für die dritte Senderric tung werden dann beide erstgenannten Sendeantennen gleichzeitig und phasengleich mit je einer solchen Stromstärke gespeist, wie vorher für jede einzelne Sendeantenne verwendet wurde. Die resultierende Wi rkung ergibt sich aus der Vektoraddition der beiden Einzeldipole und ent¬ spricht in Stärke und Form der Sende ra c h sen r c h ung 60 Grad, was aus Symmetriegründen gleichbedeutend mit 240 Grad ist.

Weiters muß erfindungsgemäß für mindestens eine der im Sende r'syst em verwendeten D i po l r i cht ungen deren "aktiver" Zustand dem Empfänger mitgetei lt werden, um eine Referenz für die Wi nke l zäh l ung zu erhalten. Dies kann z.B. durch entsprechende Codierung oder durch unter¬ schiedliche Sendefrequenzen erreicht werden.

Als Empfänger dient entweder eine auf einem Pei lkopf in alle Raumrichtungen schwenkbaren Rahmen-, Spulen- oder Ferritstabantenne oder ein Empfangsantennensystem, welches aus drei orthogonal aufeinander stehenden Empfangsantennen besteht, um bei entsprechender Orientierung des Empfangssystems die X-, Y- und Z-Kompo- nente des Feldes im Empfangspunkt zu messen. Aus diesen Komponenten werden nach bekannter Methode die Stärke und Richtung des Feldes berechnet.

Für die Koordinatenberechnung und die i nke l zä h l ung ist zwischen dem auf den Senderstandort und die Sender¬ orientierung und dem auf den Emp ängerstandort und die

Orientierung des EmpfängerSystems bezogenen Koordinaten _¬ system zu unterscheiden, im weiteren wird ersteres kurz "Sendersystem", letzteres kurz " Empfänger _S ystem" genannt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein genaues und rasch durchzuführendes Verfahren zur Ortung eines räumlich feststehenden, in Ort und Orientierung unbekannten Sendedipols anzugeben.

Die der Erfindung zugrundeliegende Idee, im Empfänger _¬ system zunächst die Ortsfläche bzw. Ortskurve jener mögl ⁱ chen Senderpositionen zu ermitteln, die dem gemessenen Feld beim Empfänger entsprechen, und letztlich aus mehreren solcher Ortsflächen bzw. Ortskurven auf die Relat ⁱ vlage zwischen Sender und Empfänger zu schließen, Läßt sich nicht nur auf die Lagebestimmung der Empfangl- antennen, sondern in analoger Weise auch auf die Ortung eines räumlich feststehenden, in Lage und Orientierung unbekannten Sendedipols anwenden ^' , wenn anstelle der ver _¬ sch ⁱ edenen, bekannten Senderorientierungen zur Standort _¬ bestimmung einer Empfangsvorrichtung verschiedenen, bekannte Empfangsvorr ⁱ chtungspositionen zur Standort _¬ bestimmung des einen unbekannten Sendedipols treten.

Es ist dazu erfindungsgemäß vorgesehen, daß dlas von dieser Dipolantenne erzeugte Feld in mindestens drei geeignet gewählten lagenmäßig bekannten Empfangspunkten nach Stärke und Richtung gemessen wird, woraus sich i _m Empfängersystem für jeden Meßpunkt eine durch Rotation der Ortskurve r ( )

Ce r (j ) - |a. ^• .^(7 ^"" + 3sin^^.^.))

mit r ( u? ) ...Ortskurve der möglichen Sender¬ positionen in Polarkoordinaten des Empfängersystems im j-ten Meßpunkt,

Ce . Maßstabsfaktor, Hj . Feldstärke im j-ten eßpunkt, . Feldrichtung relativ zum Empfänger¬ system im j-ten Meßpunkt.

Zur Festlegung der Lagen der Empfängerantennen kann das oben beschriebene erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden. Man braucht dabei nur eine einzige, mit einer Spe i c e re i n r i cht ung ausgestattete Empfangsvo r r i c ht ung zu verwenden, wobei an jeder von beispielsweise drei Positionen der Empfangsvor r i c ht ung (ebene Anordnung) im Bergwerk sowohl das Feld des bekannten Hi lfssenders als " auch das Feld des gesuchten Sendedipols gemessen und aufgezeichnet wird. Aus den aufgezeichneten Daten des Hi lfssenders lassen sich die Relativlagen der Empfänger¬ positionen untereinander und zum bekannten Hi lfssender ermitteln. Aus den nun bekannten Empfängerpositionen und den aufgezeichneten Daten des gesuchten Sendedipols läßt sich dann der Ort und die Stellung dieses Sende¬ dipols relativ zu einem Empfänger ermitteln. Zu erwähnen ist noch, daß das erfindungsgemäße Verfahren zur Stand¬ ortbestimmung von Empfangsantennen und das im folgenden näher erläuterte, auf. derselben Idee basierende Ver¬ fahren zur Ortung eines Sendedi pols auch getrennt voneinander eingesetzt werden können.

Zur Ortung des unbekannten Sendedipols wi rd an ver¬ schiedenen Meßpunkten das Feld in Betrag und Richtung, gemessen und im Empfängersystem jewei ls die Ortsfläche jener möglichen Sendepositionen ermittelt, die ein dem gemessenen Feld entsprechendes Feld beim Empfänger

hervorrufen. Aus dem bzw. den Schnittpunkten der einzelnen Ortskurven läßt sich dann die Relativlage des gesuchten Senders relativ zum Empfängersystem ermitteln.

Zunächst wird der vereinfachte zwei d mensi ona le Fall beschriebene, d.h. es wird angenommen, daß alle Empfangspunkte und die Achsenri chtungen der Sende¬ antennenstellungen in derselben Ebene, im weiteren "Bezugsebene" genannt, liegen. Dem häufigsten Anwendungs¬ fall entsprechend wird für die weitere Beschreibung diese Ebene als waagrecht liegend angenommen, was aber keine Einschränkung der Allgemeinheit bedeutet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungs- bei spielen durch die Figuren näher erläutert.

Fig. 1 stellt den Verlauf der Feldlinien f eines magnetischen Dipols SA in einer beliebigen Meridian- ebene im ungestörten Nahfeld dar. EA stellt eine auf maximale Empfangsspannung ausgerichtete Empfangsantenne dar, die mit dem Radiusvektor r den Winkel i. einschließt. Fig. 2 zeigt in einem auf den Empfängerstandort EA bezogenen Koordinatensystem die Ortskurve k aller mög¬ lichen Senderpositionen SA, welche am Empfangsort EA eine Feldstärke vom Betrag H in der Richtung o erzeugen. Fig. 3 zeigt zwei Ortskurven k und k2 analog zu Fig. 2 und einen der vier als Schnittpunkte von k und k2 errechneten Senderstandorte SA.

Fig. 4 stellt drei Ortskurven k, k2 und k3 analog zu F g. 2 dar, deren gemeinsame Schn ttpunkte das Lösungs¬ paar für die Senderstandorte SA und SA' bestimmen. Fig. 5 gibt e ne Aufrißdarstellung für die Meßsituat on wieder, bei der die Sendeantenne in der durch SA gekenn¬ zeichneten waagrechten Be∑ugsebene liegt und der Empfängerstandort einen Abstand z von der Be∑ugsebene hat.

Fig. 6 zeigt die Schnittlinien der Ortsflächen der möglichen Senderstandorte eines zu ortenden Senders mit einer die drei Meßpunkte enthaltenden Bezugsebene

Die Feldstärke H einer als magnetischer Dipol wi rkenden Sendeantenne läßt sich im ungestörten Nahfeld in be ^¬ kannter Weise berechnen und ergibt sich in Polar¬ koordinaten zu

H = m/.ir . l/ 3 . ^1 + 3.cos2Q (1)

mit in = n.I.F ... magnetisches Dipolmoment

Die Feldvertei lung eines Dipols, in bekannter Weise repräsentiert durch Feldlinien f, ist in Fig. 1 im "Sendersystem" dargestellt und hat folgende für das erf ndungsgemäße Verfahren wesentliche Eigensc aften:

1.) Alle Feldlinien f verlaufen in Meridianebenen, das sind Ebenen, welche die Achse a des Sende¬ dipols SA enthalten. 2.) Der S c n i 11wi nke l der Feldlinien mit ein und der¬ selben Radi us r i c htung r ist konstant und unabhängig von der Länge des Radiusvektors, jedoch gemäß Gleichung 2 abhängig vom Winkel 9 zwischen Radiusvektor und Dipolachse.

tan θ = 2 . tan y (2)

mit θ ... Winkel zwischen Radiusvektor und sender- achse (Winkel im Sende r syst em) ... Winkel zwischen Radiusvektor und Feld- linie (Winkel im Empfängersystem)

Das neue Verfahren sieht die Berechnung der Sender¬ position SA (in Fig. 2 dargestellt im Empfänge rsystem)

aus der gemessenen Feldstärke H und der Feldrichtung o^ a Empfängerstandort EA vor, wobei der Winkel ©. von der zunächst beliebig orientierten X-Achse des Empfänger ^¬ systems gezählt wird.

Zur Bestimmung der Ortskurve aller möglichen Sender ^¬ positionen, welche im Emp angspunkt EA die Feldstärke H in der Richtung _< *_ erzeugt, wird Gleichung ⁽ 1 ⁾ nach r aufgelöst und die Winkelzählung von θ ⁽ im Sender ^¬ system) auf den Polarwinkel (im Empfängersystem ⁾ analog zur Gleichung 2 umgerechnet:

Ce

^\

V H . (l+3.sin2( f - o ) ) (3)

mit Ce ... Maßstabsfaktor, enthält Dipolstärke des Senders und Eichfaktor der Empfangsantenne .

In Fig. 2 ist diese Ortskurve k im Empfängersystem dar ^¬ gestellt, SA repräsentiert eine mögliche Senderstellung

Wird für eine zweite Senderstellung am gleichen Emfpangsort die Feldstärke H2 und die Feldrichtung _<. 2 gemessen, so ergibt sich eine neue Ortskurve k2, die durch eine zu

Gleichung 3 analoge Gleichung 3a beschrieben wird. _ v ^C *

V H2. ( (l+3.sin2 ( - oό2)) (3a)

Die beiden Ortskurven k und k2 sind in Fig. 3 eingezeich¬ net und schneiden sich im allgemeinen in vier Punkten. Der Winkelparameter y. für einen Schnittpunkt und die zugehörige Entfernung r zwischen Sender und Empfänger lassen sich ana¬ lytisch nach bekannten Methoden aus den Gleichungen 3 und 3a berechnen. Der Maßstabsf ktor Ce zur Berechnung von r wird dazu als bekannt vorausgesetzt oder durch eine Eichmessung hei bekannter Entfernung und Winkelstellung bestimmt.

Bei ungünstiger Lage der Emp angspunkte bezüglich der zwei Senderstellungen, erkennbar durch ein Verhältnis der Feldstärken H und H2 von nahe 2, ergeben sich unterschiedlich große Ortskurven und folglich schleifende Schnitte. Kleine Meßfehler in der Feldstärke H, H2 oder in der Feldrichtung 0 , oC2 wirken sich stark vergrößert auf das Ergebnis und r aus.

Zur Reduzierung der Lösungsmannigf ltigkeit wird die Feldmessung mit einer dritten Senderachsenrichtung durchge- führt. Diese Messung liefert ein drittes Paar von Feldstärke und Feldrichtung und bestimmt damit eine dritte Ortskurve k3 (Fig. 4) mit jeweils vier Schnittpunkten mit den Ortskurven k und k2. Durch die symmetrische Anordnung der Senderachsen¬ richtung gibt es für jeden beliebigen Empf ngerstandort stets zwei Ortskurven, deren zugehörige Feldstärkewerte etwa gleich groß sind, wodurch die Berechnung mit schleifenden Schnitten vermieden wird. Die dritte Ortskurve dient der Einschränkung der Lösungsmannigfaltigkeit: Genau zwei dem Empfängerstandort diametral gegenüberliegende Schnittpunkte sind allen Orts- kurven gemeinsam und damit mögliche Senderstandorte SA und SA' .

Die Bestimmung der physikalisch richtigen Lösung erfolgt, falls ^, nicht durch andere Maßnahmen eine eindeutige Lösung gefunden werden kann, mittels einer Amplitudendifferenzmes- sung. Wegen der l/r ³ -Abhängigkeit der Feldstärkte ⁽ Gleichung 1) ergibt bereits eine geringe Verschiebung des Empf ngspunktes in Richtung zum Sender eine deutliche Feld¬ stärkezunähme und somit ein Entscheidungsmerkmal zwischen den Lösungen SA und SA' .

Die relativen Ortskoordinaten zwischen Sender- und EmpfängerSyst m sowie die Orientierung des Empfängersystems bezüglich des SenderSystems ergeben sich aus der errechneten Entfernung r und dem Winkel U. mit Hilfe der WinkelbeZiehung Gleichung 2. Damit ist für den zweidimensionalen Fall (Sender und Empfängerpunkte in einer Ebene) das Lokalisierungsproblem gelös-t.

Die Lösung des äquivalenten dreidimensionalen Problems führt statt su Ortskurven (Gleichung 3) zu Ortsflächen, welche durch Rotation der entsprechenden Ortskurven um die Feldrichtung entstehen. Zwei Ortsflächen schneiden sich im allgemeinen in zwei Schnittlinien, drei Ortsflächen schneiden sich unter den gegebenen Voraussetzungen im allgemeinen in vier Punkten. Durch eine vierte räumliche Orientierung der Senderachse wird eine vierte Ortsfläche bestimmt, ihr Schnitt mit den übrigen drei ergibt die dem Empfängerstandort diametral gegenüberliegenden zwei möglichen Lösungen für den Senderstandort. Die Auswahl der physikalisch richtigen Lösung kann wie im zweidimensionalen Fall mit einer Amplitudendif- ferenz essung erfolgen.

Zur Berechnung der Ortskoordinaten des Empf ngerstand- ortes relativ zum Sender vereinfacht sich das dreidimensio¬ nale Problem auf zwei Dimensionen, da die Feldrichtung am

Empfangsort stets in einer Meridianebene der jeweils aktiven Sendeantenne liegt. Diese Meridianebene ist durch die Sender ^¬ achsenrichtung und die Richtung des Empfangsfeldes definiert. Zur Auswertung wird eine Koordinatentransformation vorgenom- men, so daß die Lösungsverfahren für den beschriebenen ebenen Fall verwendet werden können.

In der Praxis ist es vorteilhaft, die schwierigen dreidimen-

^• sionalen Berechnungen zu umgehen, indem die Rechenmethoden für den zweidimensionalen Fall durch geeignete Korrekturen auch auf EmpfängerStandorte außerhalb der Bezugsebene anwend ^¬ bar werden, die gemäß Fig. 5 vom Senderstandort aus höchstens unter einem vom zulässigen Fehler abhängigen Höhen- (Tiefen-) Winkel θv gesehen werden. Für einen Ortungsfehler von z.B. 1.5% oder 1 Grad ist der zulässige Winkel 23 Grad bzw der Abstand z von der Bezugsebene maximal 40% der Distanz Sender- Empfänger. In diesen eingeschränkten räumlichen Bereich mit waagrechter Bezugsebene fallen aber die meisten der im Bergbau vorkommenden Meßsituationen, weshalb für die weitere Beschreibung auf -diesen Fall Bezug genommen wird.

Sender und Empfängersystem werden als waagrecht (parallel zur Bezugsebene) orientiert vorausgesetzt, zwischen Sender und Empfänger bestehe jedoch eine Höhendifferenz z. Für die Darstellung in Fig. 5 ist angenommen, daß der Empfangspunkt EA in einer vertikalen Meridianebene der Sendeantenne liegt, was im allgemeinen nicht exakt der Fall ist.

Für die drei waagrechten Orientierungen der Sendeantenne werden vorteilhafterweise, wie schon im zweidimensionalen Fall ausgeführt, die Winkel 0, 120 und 240 Grad verwendet, um eine symmetrische Verteilung des Feldes zu erreichen. Für die Berechnung der Ortskurven und deren Schnittpunkte wird die Höhendifferenz zunächst vernachlässigt und nur mit den

waagrechten Komponenten der Feldrichtung gerechnet. Durch die Symmetrie der Senderorientierungen ist es in jedem Empfangs¬ punkt möglich, zwei zum Radiusvektor angenähert spiegelbild¬ liche Ortskurven zu wählen, deren Winkelfehler, hervorgerufen durch die Vernachlässigung der Höhendifferenz, sich im 5 Schnittpunkt aufheben. Der so ermittelte Winkel x gilt in der waagrechten Bezugsebene; der aus Gleichung 3 berechnete Radius r ist der räumliche Abstand zwischen Sender und Empfänger (vergl. Fig. 5).

Zur Bestimmung der Höhendifferenz z wird von den drei ^' gemessenen Wertepaaren für Feldstärke und Feldrichtung dasjenige mit der größten Abweichung der Feldrichtung aus der waagrechten Ebene herangezogen. Mit Hilfe der allgemein gültigen Winkelbeziehung Gleichung 2 wird mit € - θv + y. v der Erhebungswinkel θv und weiters mittels der Entfernung r- die 5 Höhendif erenz z berechnet. Obwohl die zur Berechnung heran¬ gezogene Meridianebene im allgemeinen nicht exakt vertikal steht, bleibt der entstehende Fehler wegen der cos-Abhängig- keit unter den gegebenen Voraussetzungen innerhalb der Toleranzgrenze von 1,5%.

° Für die Bestimmung des Winkels θ aus dem Winkel ψ analog zur Darstellung in Fig. 2 muß die Höhendiff renz durch Modi¬ fikation der Winkelbeziehung Gleichung 2 berücksichtigt werden und lautet dann

tan θ = G . tan ψ (5) mit G = Go . cos ( £ . 2/3)

_ ... größter Anstiegswinkel der gemessenen

Feldstärke Go = 2 ... Feldstärkeverhältnis in den zwei Gaußschen Hauptlagen

Aus den gerechneten Werten r, z, θ und vi/ kann in

bekannter Weise der Standort und die Orientierung des Empfängersystems relativ zum Sendersystem bestimmt werden .

Die erfindungsgemäße Idee läßt sich auch zur Ortung eines Sendedipols verwenden, wenn das Feld des Sende¬ dipols an zumindest drei verschiedenen, beispiels¬ weise durch das oben beschriebene Verfahren bekannten Meßpunkten in Betrag und Richtung gemessen wird.

Im allgemeinen räumlichen Fall - beliebige Orientierung und Position des Sendedi po l s ^' - erfolgt die Messung von Feldstärke und Feldrichtung vorzugsweise in mindestens vier geeignet gewählten Empfangspunkten. Zur Auswertung wird in jedem Empfangspunkt eine Ortsfläche möglicher Senderstandorte berechnet, welche sich durch Rotation der Ortskurve k (Figur 2), bestimmt durch die

Gleichung ⁽ 3 ⁾ um die Achse H, bestimmt durch die gemessene Feldrichtung, ergibt. Der bzw. die gemein¬ samen ⁾ Schni ttpunkt ⁽ e) aller vier Ortsflächen erlauben die Ermittlung der Senderposition.

Im vereinfachten zweidi ens onalen Fall liegen sowohl die Empfangspunkte wie auch der Senderdipol in einer ⁽ häufig waagrechten ⁾ Bezugsebene, die Orientierung des Senderdipols ist weiterhin beliebig räumlich. Zur ein¬ deutigen Bestimmung des Senderstandortes sind die Feld- essungen in drei geeignet gewählten Meßpunkten in der Bezugsebene erforderlich. In jedem Meßpunkt bestimmen Amplitude und Richtung des Feldes eine Ortsfläche möglicher Senderstandorte wie oben beschrieben. Zur Berechnung wird nur mehr die Schnittkurve der Orts- fläche mit der Bezugsebene verwendet, welche durch die folgende Gleichung bestimmt ist:

Ce r( ) =

1 + 3sin ( ^ - o_ . ) ) cos i _j

t r(t-P ) ...Ortskurve der möglichen Sender¬ positionen in Polarkoordinaten des Empfängersystems i j-ten Meßpunkt,

Ce ... Maßstabsfaktor, Hj ... Feldstärke im j-ten Meßpunkt,

°^j ^' ... Feldrichtung relat v zum Empfänger- s stem im j-ten Meßpunkt. ^j ... Neigungswinkel der j-ten Feldrichtung gegen die Be∑ugsebene.

Der gesuchte Senderstandort ergibt sich als gemeinsamer Schnittpunkt dreier Schnittkurven nach Gleichung (6) . In Figur 6 ist die Auswertung eines praktischen Bei¬ spiels gezeigt. 1, 2 und 3 bezeichnen die Meßpunkte K(1), K(2) und KC3) die jeweils zugeordneten Schnitt- linien der Ortsflächen mit der Bezugsebene, der Sender¬ standort S ist durch einen Kreis gekennzeichnet.

Steht die Achse des Senderdipols senkrecht zur Bezugs¬ ebene, so gi lt in allen Meßpunkten £i=90°, die Schnitt¬ kurven Gleichung C6) entarten zu Kreisen. Für eine ein- deutige Bestimmung des Sendestaπdortes dürfen die Me߬ punkte in diesem Fall nicht kollinear liegen (nicht auf einer Linie) .