DE2214890A1

DE2214890A1 - METHOD AND DEVICE FOR WIRELESS IDENTIFICATION, LOCATION, STABILIZATION AND CONTROL OF PREFERRED UNMANNED, BUT ALSO MANNED HELICOPTERS

Info

Publication number: DE2214890A1
Application number: DE19722214890
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl Ing Strobel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-03-27
Filing date: 1972-03-27
Publication date: 1973-10-11

Description

Veriahren und Vorrichtung zur drahtlosen Kennung, Ortung,Stabilisierung und Steuerung von bevorzugt unbemannten, aber auch von bemannten Bubschraubern.Veriahren and device for wireless identification, location, stabilization and control of preferably unmanned, but also manned helicopters.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur drahtiosen Kennung, Ortung, Stabilisierung und Steuerung von bevorzugt unbemamnten, aber auch von bemannten Hubschraubern.The invention relates to a method and a device for wireless Identification, location, stabilization and control of preferably unmanned, but also from manned helicopters.

Es kann sich dabei z.b. um militärische oder civile, um inaustrielle Krantypen oder um landwirtschaftliche Sprüh-Typen handeln, um solche welche mit jodhaltigen Mitteln wehrwichtige Objekte,Flugplätze etc. einnebeln oder solche, welche den Dschungel entlauben, Düngemittel streuen oder-Insekten aus der Luft vernichten bzw. Brände bekämpfen.It can e.g. to military or civile to inaustrial Crane types or agricultural spray types, those with fogging objects, airfields etc. that contain iodine or such, which defoliate the jungle, scatter fertilizers or destroy insects from the air or fight fires.

Bei diesem Verfahren soll vor allem die Kennung unfehlbar, nicht leicht täuschbar, klimasicher,sichtunabhängig und frei von Festzeicheneinfluss sein. Denn erst aus einer zuverlässigen Kennung lässt sich in diesen Bällen eine sichere Ortung,Stabilisierung und Prozessteuerung ableitengwobei die Steuerungs-Stabilisierungskomandos bevorzugt drahtlos gegeben werden.In this process, the identifier is primarily intended to be infallible, not easy Be deceptive, climate-proof, independent of visibility and free from the influence of fixed characters. Because Only a reliable identifier can be used to reliably locate and stabilize these balls and process control, where control stabilization commands are preferred be given wirelessly.

Bei der lagenstabilisierung, welche an Hubschraubern bekanntlich schwieriger ist als bei gleitfähigen konventionellen Typen, soll auf einen airborn-Stabilisator, d.h. ein auf dreiachsig stabilisierter Bordplatform montiertes Fühler-und Gebersystem verzichtet werden. Das an dessen Stelle anzuwendende Stabil-Monovektorverfahren lässt sich aber nicht nur auf drahtlose Systeme, sondern auch auf herkömmlich handgesteuerte Bubschrauber anwenden. Das Flugzeug wird dadurch weitgehend entpanisiert und gewinnt an Blug- und Landesicherheit.In the case of attitude stabilization, which is known to be more difficult on helicopters than with conventional slippery types, should be based on an airborn stabilizer, i.e. a sensor and transmitter system mounted on a triaxial stabilized board platform be waived. The stable monovector method to be used in its place can not only be used with wireless systems, but also with conventionally hand-controlled systems Use helicopter. The aircraft is largely depanelized and wins to blug and national security.

Unbemannte Hubschrauber erhalten herkömmlich ihre Stabilisierungskommand#s, inre FlugGaten-Kommandos und ihre Operations kommandos von Boden nacn BÕra über den sogenannten und bekannten Koreaschlauch, welcher alle Funktionen einer drahtgesteuerten Anlage birgt. Die Stabilisierung erfolgt nach Daten einer aitborn-Anlage vermittels Reaktions-Drehilüeln unter Beigabe von Grenzschichten. Bei diesen Reaktionsflügeln ist in cer Regel kein Heckpropellet erforderlich und sie lassen sich leichter stabilisieren. Der horeaschlauch schränkt allerdings die Manövrierfähigkeit und den wktionsradius ein.Unmanned helicopters traditionally receive their stabilization commands, Inre FlugGaten commands and their operations commands from the ground to Bura the so-called and well-known Korea hose, which has all the functions of a wire-controlled Plant harbors. The stabilization takes place according to data from an aitborn system Reaction rotary joints with the addition of boundary layers. With these reaction wings Usually no stern propellet is required and they are easier to stabilize. The horea hose, however, limits the maneuverability and the radius of action a.

Hier soll zunäcnst zur sicheren Kennung und Ortung ein Radarsystem herangezogen werden, aas an sich als Waffenleitsystem bereits beKannt wurde 1.), der sogenannte D O D E K Ä - Raaar ( Doppelt-Deflektierende-Kennungs-Anzeige). Jedoch wird nier nicht doppelte Defketion, sondern das Echo einfacher Reflexion herangezogen, und zwar eine modulierte Reflexion. Es wird also ein Halbaktiv-Radar benutzt insofern, als dem Echo zur festzeichenfreien Kennung ein besonderes Merkmal des Hubschraubers, seine Frequenz, anhaftet.First of all, a radar system should be used here for reliable identification and location be used, as it was already known per se as a weapon control system 1.), the so-called D O D E K Ä - Raaar (double deflecting identification display). However no double definition is used, but the echo of simple reflection, namely a modulated reflection. So a semi-active radar is used insofar as a special feature of the helicopter as the echo of the identification-free identification, its frequency, clinging.

Zur Stabilisierung anderseits wird nicht ein aerodynamisches Hilfsmittel, z.B. keine Grenzschichtbeigabe zu einem thermodynamisch wirkenden Reaktionsdrehflügel, sondern ein mono stab ilisierender Masseeffekt mit Unipolarvektor benutzt, welcher ohne Rücksicht auf die Störachsenlage stets einheitlich und von gleicher Wirkungsrichtung gegeben werden kann.For stabilization on the other hand, an aerodynamic aid is not required, E.g. no boundary layer addition to a thermodynamically acting reaction rotary vane, it uses a monostabilizing mass effect with a unipolar vector, which always uniform and of the same direction of action regardless of the position of the axis of the disturbance can be given.

In der ersten Hinsicht besteht die Erfindung darin, dass aus der nachführbar ausgebildeten Schwenkantenne (1) der Bodenstation auf den Hubschrauber bzw. dessen Drehflügel (2) oder geeignet an ihm befestigte Reflektoraktiva ein Sendebündel P1 gerichtet wird bis er fündig ist und dies im Echo anzeigt, dass ferner der mit Drehzahl (n) rotierende Drehflügel das von ihm ausgehende Echo P2 mit seiner Drehfrequenz V'= 2n Hz. moduliert in die Bodenstation liefert und der von Sender (5) ausgegangene Suchstrahl P1 insofern im Empfänger (4) ein moduliertes Zeichen gibt sobald er fündig ist, in (4) das Zeichen demoduliert und als Kennung zur Antennennachführung benutzt wird, wovon dann mmt gewöhnlichem Radar die Ortung , die Flugdaten abgeleitet und am Fangbild des Schirmes die Kommandogabe orientiert wird, und in letzterer Hinsicht besteht die Erfindung darin, dass der Schwere-Entstörvektor zur Stabilisierung des Flugzeugs von einem teleskopartigen Massesystem (3) bzw. einem daran montierten und eingeplanten Eotlast- oder Nutzlastkörper (6) welcher auf Länge (l 1) aus der Ruhelange (l0) auf kommando schnell ausgefahren word, oder von einem ausschwenkbaren Teleskopsystem (8,9) mit Nutz- oder Totlastkörper ausgeht, indem-ohne Rücksicht auf die Lage des Störvektors im Baum-der Entstörvektor Ml bzu M2 stets sicher und schnell die Entstörung, d.h . die Rückführung des Flugzeuges in eine Vertikale Lagenstabilität seiner Drehflügelachse liefert.In the first aspect, the invention consists in the fact that the swivel antenna (1) of the ground station, which can be tracked, is used A transmission bundle P1 is directed onto the helicopter or its rotary wing (2) or reflector assets suitably attached to it until it finds what it is looking for and this indicates in the echo that the rotary wing rotating at speed (s) also emits the echo P2 at its rotary frequency V '= 2n Hz. Modulated into the ground station and the search beam P1 emitted by the transmitter (5) emits a modulated character in the receiver (4) as soon as it finds what it is looking for, the character in (4) is demodulated and used as an identifier for antenna tracking , from which the location, the flight data and the capture image of the screen are based on the command input, and in the latter respect the invention consists in that the gravity suppression vector for stabilizing the aircraft is derived from a telescopic mass system (3) or a Eotlast- or payload body (6) mounted and planned on it, which is quickly extended to length (l 1) from rest length (l0) on command w ord, or from a swiveling telescopic system (8, 9) with a useful or dead load body, in that - regardless of the position of the interference vector in the tree - the interference suppression vector Ml bzu M2 always reliably and quickly eliminates interference, ie. the return of the aircraft in a vertical position stability of its rotary wing axis supplies.

In den Figuren der Zeichnung sind diese Hilfsmittel der Kennung, Ortung und Lagenentstörung schematisch dargestellt, und zwar in Fig.l. eine Seitenansicht der Bodenstation und des Drehflüglers samt Rohrteleskop In Fig.2. eine Draufsicht zu Fig.l.In the figures of the drawing, these aids are identification and location and layer suppression shown schematically, in Fig.l. a side view the ground station and the rotary wing aircraft including tubular telescope in Fig.2. a top view to Fig.l.

In Fig.3. auf Zeitabscisse mit Impulsordinate das Echo P2 In Fig.4. die Demodulierte Kennung ,d.h. die Modulation In Fig.5. Das Flugzeug mit Teleskopdämpfer in Stabillage.In Fig.3. on time abscissa with pulse ordinate the echo P2 in Fig.4. the demodulated identifier, i.e. the modulation in Fig.5. The plane with telescopic damper in stable position.

eine Seitenansicht In Fig.6. eine Frontsicht zu Fig.5., in Stabillage. a side view In Fig. 6. a front view of Fig. 5., in stable position.

In Fig.'?. Ein Flugzeug mit Klappteleskopdämp#er, in Seitensicht und in stabillage.In Fig. '?. An aircraft with folding telescopic damper, in side view and in stable position.

In Fig.8. eine Frontsicht zu Fig.7.In Fig. 8. a front view of Figure 7.

In Fig.9. Eine geszörte Lage in Seitensicht , vom System der Fig.5. mit entstörendem Moment M1 In Fig.lo. eine Gestörte Lage in Frontsicht vom System der Fig.6. mit entstörnadem Moment M2 Die Wirkungsweise ist folgende: 1.) Die aus dem D O D E K A - Radar bekannte Boden#tation mit nachführbarer Sende- und Empfangsantenne (1),Sender (5) und Empfänger (4) sendet auf den Drehflügel (2) des Flugzeugs den Sende strahl P1 und empfängt von ihm den modulierten Strahl P2 als Echo,das in (4) demoduliert wird,wobei die Modulation von dem im Sinne P sich drehenden Drehflügel geliefæt wird.In Fig. 9. A bordered position in side view, from the system of Fig. 5. with suppression moment M1 In Fig.lo. a disturbed situation in front view of the system of Fig. 6. with suppressed torque M2 The mode of action is as follows: 1.) The off Ground station known to D O D E K A radar with trackable transmitting and receiving antenna (1), transmitter (5) and receiver (4) send to the rotary wing (2) of the aircraft Send beam P1 and receive from it the modulated beam P2 as an echo, which in (4) is demodulated, the modulation of the rotating vane rotating in the direction of P. is delivered.

Ein Dauerstrich kommt mit Modulationsef#ekten nach Fig.3.A continuous wave comes with modulation effects according to Fig. 3.

in den Empfänger zurück, dementsprechend auch ein kurzer Kennungsimpuls wobei mit i0 die Summe aus Flugkörper-und Festzeichen-Fixechos und mit (il-io) die Modulationsamplitude bezeichnet sind,die sich nach Fig.4. von der Festzeichensumme trennen und als Kennung verwerten lässt und dann zur Antennennachführung dient.back to the receiver, accordingly also a short identification pulse where with i0 the sum of missile and fixed-character fixed echoes and with (il-io) the Modulation amplitudes are designated, which are shown in Fig.4. from the fixed character sum can be separated and used as an identifier and then used for antenna tracking.

Mit i' ist die Modulationsamplitude bezeichnet.The modulation amplitude is denoted by i '.

Dieser modulierte Radar, dessen Modulation dem Echo von dem Drehflügel des zu kennenden Hubschraubers aufgeprägt wird, dient nur zur Kennung und Antennennachführung bei mangelnder Sicht. Wenn einmal das Bild bzw. das Zeichen des Hubschraubers eingefangen ist und die Antenne nachgeführt werden kann, werden die Flugdaten und Operationskommandos über eine damit verbundene Funkeinheit gegeben. This modulated radar, the modulation of which corresponds to the echo from the rotary wing of the helicopter to be recognized is only used for identification and antenna tracking when visibility is poor. Once the image or the symbol of the helicopter has been captured and the antenna can be tracked, the flight data and operational commands given via an associated radio unit.

Das Stabilisierungssystem nach FiS.5. und 6. besteht aus einem ein- und ausfahrbaren Teleskoprohr (3) an dessen Ende eine geeignet grosse Tot- oder Nutzmasse (6) angebracht ist, z.B. die Kufen (7) an (6). Fig. 6. zeigt die Frontansicht in Richtung A. Mit (l 0) ist der Kufenabstand vom Schwerpunkt S im eingefahrenen Zustand und mit ( - 1) ist er im @us# gefahrenen Zustand bezeichnet. Mit S1-S2 ist die Hubschrauber-Achse im stabilisierten Zustand und mit (l2) die Läge eines Teleskopgliedes bezeichnet. (3) ist das im Rumpf verankerte Führungsrohr.The stabilization system according to FiS.5. and 6. consists of a single and extendable telescopic tube (3) at the end of a suitably large dead or Utility mass (6) is attached, e.g. the runners (7) on (6). Fig. 6 shows the front view in direction A. With (l 0) the runner distance from the center of gravity S is retracted State and with (- 1) it is indicated in the @ us # driven state. With S1-S2 is the helicopter axis in the stabilized state and with (l2) the length of a telescopic link designated. (3) is the guide tube anchored in the fuselage.

Das Stabilisierungssystem nach Fig.7. mit Frontsicht in Richtung B nach Fig.8. besteht aus einem ausklappbaren Teleskoprohr(8,9).Es wird um die Achse 0 geschwenkt und dann in Längsrichtung ausgefahren. Strichliert ist es im Einfahrzustand zu sehen, wobei die Distanz der Radachse vom Schwerpunkt S mit (l0) bezeichnet ist. Die am Stabilistator (8,9) wirkende Nutzlast sind hier die Räder (Lo) des Fahrwerks (8,9,10) In beiden Fällen ist hier die Wirkungsweise des Univektor-Stabilsystems aus den Figuren 9. und 10. in der Seitensicht und in der Frontsicht zu sehen: Ein durch Nicken instabil gewordenes Flugzeug nach Fig.9.The stabilization system according to Fig. 7. with front view in direction B according to Fig. 8. consists of a fold-out telescopic tube (8, 9). It is placed around the axis 0 swiveled and then extended lengthways. It is dashed in the retracted state to see, where the distance of the wheel axis from the center of gravity S is denoted by (l0). The payload acting on the stabilizer (8,9) are the wheels (Lo) of the chassis (8,9,10) In both cases this is the mode of action of the univector stable system to see from Figures 9 and 10 in the side view and in the front view: A Aircraft according to Fig. 9 which has become unstable due to nodding.

wird durch rasches Ausfahren des stabilisators mit dem Massemoment Ml durch Einschwenken um Winkel α auf die Stabillage S11-S21 der gestörten Achse S1-S2 stabilisiert.is achieved by quickly extending the stabilizer with the mass moment Ml by pivoting through angle α on the stable position S11-S21 of the disturbed Axis S1-S2 stabilized.

Ein durch Gieren um die Längsachse instabil gewordenes Flugzeug wird nach rasches Ausfahren des Stabilisators um die Längsachse durch das Massemoment M2 so gedreht und stabilisiert, dass die gestärte Achse S3-S4 mit der ungestörtenS11-S21 zusammenfält, d.h. auf die einpendelt, wobei der Korrekturwinkel mitα2 angegeben ist.An aircraft that has become unstable as a result of yawing about its longitudinal axis becomes after rapid extension of the stabilizer around the longitudinal axis due to the mass moment M2 rotated and stabilized so that the activated axis S3-S4 with the undisturbed S11-S21 collapses, i.e. on the level, where the correction angle is given as α2 is.

In beiden Fällen und bei beiden Stabilsystemen braucht die Stabilisierung nicht von einem Gebersystem abhängig werden, welches die Richtung des Störvektors im Raum ermittelt.In both cases and in both stable systems, stabilization is required do not depend on an encoder system, which determines the direction of the interference vector determined in space.

Die Richtung des Störvektors ist für diesen Typ einer Univektoriellen Stabilisierung und Lagenkorrektur uninteressant.The direction of the interference vector is a univectorial for this type Stabilization and position correction uninteresting.

Bs ist immer wieder derselbe Vektor welcher gegRben wird: a.) Das Ausfahren des Stabilisators nach Fig.5.,6.,7.,8, b.) Die darauf folgende automatische Lagenkorrektur durch diese Momente M1 bzw. M2.Bs is always the same vector which is found: a.) Das Extending the stabilizer according to Fig. 5, 6, 7, 8, b.) The subsequent automatic Correction of position through these moments M1 or M2.

Diese Korrektur kahnn über Draht gesteuert bzw. gegeben werden. Sie kann bei einem bemannten Hubschrauber ßbrer aRcF durch den Piloten von Hand gegeben werden.This correction can be controlled or given via wire. she can be given manually by the pilot in a manned helicopter will.

1.) Deutsches Patent Nr. 1 473 917 1966/71 Bölkow GmbH Ottobrunn , Erfinder Dipl.-Ing.Christian Strobel ( auch Kitbenutzer) (Geheimpatent) Verfahren zur Kennung eines els Ortungsziel dienenden Flugkörpers ...." (DoDeKa-Radar)1.) German Patent No. 1 473 917 1966/71 Bölkow GmbH Ottobrunn, Inventor Dipl.-Ing.Christian Strobel (also kit user) (secret patent) process to identify a missile serving as a locating target .... "(DoDeKa radar)

Claims

Claims 1. Method and device for wireless identification, Location, stabilization and control of preferably unmanned helicopters, however also of named, characterized in that the identifier can be tracked from the trained swivel antenna (1) of the ground station on the helicopter or its rotating wing (2) or a transmitter bundle which is suitably attached to reflector assets P1 is directed until it finds what it is looking for and this indicates in the echo that the nit Speed (s) rotating rotary vane the echo P2 emanating from it with its rotational frequency 2n # = 60 modulated into the ground station and the output from the transmitter (5) Search beam P1 insofar as it gives a modulated character in the receiver (4) as soon as it finds what it is looking for is, in (4) the character is demodulated and used as an identifier for antenna tracking becomes, of which then with g # ordinary radar the location and flight data measurement and with Funk the commands are determined or conveyed, while continuously according to the screen image of the aircraft or after automatic tracking, point the antenna to the Remains focused, and with regard to stabilization is characterized by that a heavy interference suppression vector from a telescopic retractable and extendable mass system (3,6,7), which has a rest position (Qo) and an effective position (2 1), or of one swivel-out and extendable telescopic system (8, 9), which the restoring torque M1 or M2 supplies and the disturbed axis or or S3-S4 to the undisturbed Sll-S2l # can swing back, regardless of the direction of the interference vector in the room the same interference suppression vector is always given to each disturbance, namely the moments M1 and M2 are, and where the effective load in particular chassis, runners and others anyway existing payloads or dead loads can be made usable.