DE68907998T2 - System zur Kurskorrektur eines rotierenden Projektils. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein System zur Kurskorrektur eines rotierenden Projektils, versehen mit Kurskorrekturmitteln, welches System einen Sender und eine Antennenvorrichtung, zur Übertragung einer polarisierten ersten Trägerwelle, am Projektil montierte Richt-Empfangsantennenmittel und ein hiermit verbundenen Empfangssystem umfasst, zur Verarbeitung der empfangenen, polarisierten Trägerwelle, zwecks Bestimmung der Winkeldrehposition des Projektils mit einer Unbestimmtheit um 180º, und weiterhin die Sende-Antennenvorrichtung Mittel zur Übertragung einer zweiten Trägerwelle mit einer Frequenzdifferenz gegenüber der ersten Trägerwelle zur Auflösung der Unbestimmtheit um 180º und Mittel für die Übertragung von Information für die Kurskorrekturmittel umfasst.
• Eine derartige Einrichtung ist von der EP-A 0,239,156 her bekannt. Dieses Patent bezieht sich ebenfalls im besonderen auf Projektile. Bei abgefeuerten Projektilen, unter anderem Granaten, ist es oft erwünscht, den Kurs während des Fluges zu korrigieren. Da jedoch eine Granate im Raum eine Rotationsbewegung um ihre Achse durchführt, ist eine Kurskorrektur mit dazu angebrachten Kurskorrekturmitteln nur sinnvoll, wenn man an einem willkürlichen Zeitpunkt den zugehörigen Rotationsstand oder Rollstand φm(t) gut kennt. Die dabei in Betracht kommenden Kurskorrekturmittel basieren vorzugsweise auf Prinzipien aus der Aerodynamik, der Chemie, der Gastheorie und der Dynamik. Dabei wäre zu denken an das Herausfahren von Bremsflossen oder -flächen auf der Umkreisfläche des Projektils, das Zur- Explosion-bringen von kleinen Ladungen am Projektil und das Ausstossen einer kleinen Gasmasse aus dem Projektil.
• Gemäss der EP-Patentschrift wird dieses Problem dadurch gelöst, indem Signal. ausgesendet werden, bestehend aus zumindest zwei überlagerten, phasenstarren und polarisierten Trägerwellen mit unterschiedlichen Frequenzen. Hierdurch ist es möglich, ein Referenzsignal zu erhalten, indem beide Trägerwellen in Kombination verarbeitet werden. Dieses Referenzsignal umfasst Phaseninformation der beiden Trägerwellen. Mit Hilfe dieses Referenzsignals kann die Unbestimmtheit um 180º eliminiert werden. Aus Figur 1 der EP-Patentschrift geht hervor, dass ebenfalls eine dritte Trägerwelle für das mit Hilfe des Senders Übertragen von Daten zum Projektil vorgesehen ist. Anschliessend wird beispielsweise die Winkelinformation φg übertragen, wonach vom Projektil eine Korrektur durchgeführt werden muss. Das Projektil bestimmt hierzu selbst den momentanen Rotationsstand φm(t) und führt eine Korrektur durch, sobald gilt, dass φg = φm(t).
• Aufgabe der vorliegenden, durch Anspruch 1 definierten Erfindung ist es, vorstehend erwähntes System zu vereinfachen und zu verbessern, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Trägerwelle mit einer ersten Modulationsart, die die Phaseninformation der ersten Trägerwelle enthält, zur Auflösung der Unbestimmtheit um 180º, und mit einer zweiten Modulationsart, die die Information enthält, versehen ist.
• Im Gegensatz zur EP-Patentschrift ist gemäss der Erfindung die Information zum Erhalt des Referenzsignals völlig in der zweiten Trägerwelle enthalten. Hierdurch können die Empfangsmittel des Projektils viel einfacher und somit vorteilhafter ausgeführt werden. Dies hat ebenfalls den Vorteil, dass das Referenzsignal viel genauer bestimmt werden kann. Ausserdem dient die zweite Trägerwelle zur Übertragung anderer Information (wie zum Beispiel φg), resultierend in einer weiteren Kostenreduzierung, weil auf eine dritte Trägerwelle verzichtet werden kann.
• Gemäss einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ist es sogar möglich die Leitwerke eines Projektils als Antennensystem zu benutzen. Mit Hilfe dieser Leitwerke können sowohl die erste als auch die zweite Trägerwelle empfangen werden. Dies resultiert in einer weiteren Kostensenkung, wobei gleichzeitig für das System qua Robustheit eine Verbesserung realisiert wird.
• Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Orientierung der Sende-Antennenvorrichtung zur Bestimmung des Rotationsstands des Projektils, beispielsweise hinsichtlich der Erdoberfläche, unbedeutend. Bei herkömmlichen Systemen ist dies nicht möglich, da der Rotationsstand des Projektils mit der Sende-Antennenvorrichtung als Referenz bestimmt wird. Dies bedeutet bei herkömmlichen Systemen, dass die Orientierung des Projektils hinsichtlich der Erdoberfläche bekannt sein muss und konstant gehalten werden muss. Ist die Sende-Antennenvorrichtung beispielsweise auf einem Schiff installiert, wird eine Sende-Antennenvorrichtung, mit der zumindest eine polarisierte Trägerwelle ausgesendet wird, auf eine stabilisierte Plattform montiert werden müssen. Nur dann kann bei herkömmlichen Systemen die Plarisationsrichtung der ausgesendeten Trägerwellen hinsichtlich des Raumes (der Erdoberfläche) konstant gehalten werden.
• Die Anwendung einer stabilisierten Plattform ist jedoch ziemlich kostspielig. Ausserdem müssen Mittel vorhanden sein, um die Position und die Orientierung der Plattform zu messen und zu verarbeiten, zum Erhalt eines Rotationsstandes des Projektils hinsichtlich des Raumes. Hierdurch wird das System ungenau und teuer.
• Bei herkömmlichen Systemen wird eine polarisierte Trägerwelle rundum das Projektil erhalten, indem eine polarisierte Trägerwelle ausgesendet wird. Dies hat den Nachteil, dass eine polarisierte Sende- Antennenvorrichtung angewendet werden muss. Solche Sende-Antenneneinheiten haben den Nachteil, dass sie ziemlich umfangreich sind und dadurch ziemlich kostspielig.
• Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird jedoch eine Sende-Antennenvorrichtung angewendet, welche Trägerwellen aussendet, die sich nicht nur bis an und rundum das Projektil erstrecken, sondern auch bis an die und interferierend mit der Erdoberfläche. Ausserdem ist die Sende-Antennenvorrichtung so eingerichtet, dass die Frequenz der auszusendenden Trägerwelle relativ niedrig ist, beispielsweise in etwa 50 kHz. Diese technische Massnahmen haben zur Folge, dass die elektrische Feldkomponente der Trägerwelle senkrecht hinsichtlich der Erdoberfläche ausgerichtet ist. Letzteres ist völlig unabhängig von der Orientierung der Sende-Antennenvorrichtung. Ebenso ist die magnetische Feldkomponente der ersten Trägerwelle horizontal hinsichtlich der Erdoberfläche ausgerichtet. Dies bringt den erheblichen Vorteil mit sich, dass der Rotationsstand des Projektils hinsichtlich der Erdoberfläche gemessen werden kann. Ausserdem braucht die Sende-Antennenvorrichtung, wenn dieselbe sich auf einem Schiff befindet, nicht auf einer stabilisierten Plattform angeordnet zu werden.
• Obenstehendes resultiert ebenfalls in einer erheblich einfacheren und kostengünstigeren Ausführung der Sende-Antennenvorrichtung, da diese nicht zur Generierung von polarisierten Trägerwellen mit einer genau definierten Polarisationsrichtung eingerichtet zu sein braucht. Die Bestimmung bzw. Berechnung des Rotationsstandes wird ebenfalls einfacher und kostengünstiger, da die Orientierung der Sende-Antennenvorrichtung unbedeutend ist.
• Die Erfindung wird nun im nachfolgenden anhand von Figuren näher erläutert, von denen
• Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Komplettsystems zur Nachsteuerung eines Projektils zeigt; hierin ist eine erfindungsgemässen Vorrichtung aufgenommen worden;
• Fig. 2 eine besondere Ausführungsform des Systems darstellt, wobei das System so eingerichtet ist, dass die Orientierung und Anordnung der Sende-Antennenvorrichtung des Systems unbestimmt bleiben kann;
• Fig. 3 eine schematische Darstellung von zwei senkrecht zueinander stehenden, in einem elektromagnetischen Feld angeordneten Rahmenantennen zeigt;
• Fig. 4 eine schematische Darstellung von zwei senkrecht zueinander stehenden Dipolantennen zeigt, welche in einem elektromagnetischen Feld angeordnet sind;
• Fig. 5 eine Darstellung eines magnetischen Feldes am Ort der Rahmenantennen zeigt;
• Fig. 6 eine schematische Darstellung der Vorrichtung in einem Projektil zur Bestimmung des Rotationsstandes des Projektils zeigt;
• Fig. 7 eine erste Ausführungsform einer Einheit aus Figur 6 zeigt;
• Fig. 8 eine zweite Ausführungsform einer Einheit aus Figur 6 zeigt;
• Fig. 9 eine Darstellung eines elektrischen Feldes am Ort der Dipolantennen zeigt;
• Fig.10 eine Ausführungsform des Projektils mit Dipolantennen zeigt.
• In Figur 1 wird von der Situation ausgegangen, dass ein Projektil 1 zum Treffen eines Zieles 2 abgefeuert wird. Die Bahn des Zieles wird vom Boden aus mit Hilfe von Zielfolgemitteln 3 verfolgt. Hierzu kann beispielsweise von einem im K-Band arbeitenden Monopulsradarfolgegerät, oder von einem im Infrarot-Weitbereich arbeitenden Impuls- Laserfolgemitteln Gebrauch gemacht werden. Die Bahn des Projektils 1 kann mit vergleichbaren Zielfolgemitteln verfolgt werden. Eine Rechnereinheit 5 bestimmt anhand von zugeführten, von den Zielfolgemitteln 3 bestimmten Positionen des Zieles und anhand von zugeführten, von den Zielfolgemitteln 4 bestimmten Positionen des Projektils, ob Kurskorrekturen des Projektils notwendig sind. Für eine eventuelle Kurskorrektur ist das Projektil mit Gasentladungseinheiten 6 versehen. Weil sich das Projektil um seine Achse dreht, muss für eine Kurskorrektur eine Gasentladungseinheit aktiviert werden wenn das Projektil den richtigen Stand einnimmt. Für das Bestimmen des richtigen Standes wird von mit Hilfe einer Sende- Antennenvorrichtung 7 ausgesendeten Trägerwellen Gebrauch gemacht. Die Rechnereinheit 5 bestimmt den gewünschten Rotationsstand φg des Projektils, wobei eine Gasentladung eintreten muss hinsichtlich des elektromagnetischen Feldmusters der Trägerwellen am Ort des Projektils. Die Position und der Stand der Sende-Antennenvorrichtung 7 kann hierzu als Referenz dienen. Dies ist möglich, weil das Feldmuster und die Position des Projektils in diesem Feld bekannt sind.
• Gemäss einer besonderen Ausführungsform der Erfindung wird vermieden, dass die Position und der Stand der Sende-Antennenvorrichtung 7 als Referenz benutzt wird. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Orientierung der Sende-Antennenvorrichtung 7 einer Bewegung unterworfen ist, beispielsweise wenn sie auf einem Schiff montiert ist (siehe Figur 2). Die Sende-Antennenvorrichtung 7 von Figur 2 ist so eingerichtet, dass sich die ausgesendete Trägerwelle bis an und rundum das Projektil erstreckt und dass sich die Trägerwelle bis an die Erdoberfläche erstreckt. Ausserdem ist die Frequenz der ausgesendeten Trägerwelle im Vergleich zu der in herkömmlichen Systemen relativ niedrig. Das Resultat von vorstehendem ist, dass die elektrische Feldkomponente der Trägerwelle hinsichtlich der Erdoberfläche vertikal polarisiert wird und dass die magnetische Feldkomponente horizontal hinsichtlich der Erdoberfläche polarisiert wird. Die Polarisation erstreckt sich bis in grösseren Höhen je nachdem die Frequenz ωo niedriger wird und je nachdem sich die Sende-Antennenvorrichtung in geringerer Höhe über der Erdoberfläche befindet. Die Erdoberfläche verhält sich durch diese Massnahmen als eine flache, leitende Metallplette. Der Vorteil hiervon ist, dass die Polarisation von der Orientierung der Sende-Antennenvorrichtung 7 unabhängig ist. Die Winkel φm(t) und φg(t) können dann, mit der Erdoberfläche als Referenz, bestimmt werden.
• Die Sende-Antennenvorrichtung 7 ist von einer besonders einfachen und vorteilhaften Sorte, nämlich ein einziger Draht. Es wird nicht, wie bei herkömmlichen Systemen, von einer stabilisierten Plattform Gebrauch gemacht, auf die die Sende-Antennenvorrichtung montiert wird. Die Sende-Antennenvorrichtung 7 wird daher infolge des Rollens des Schiffes ständig die Orientierung ändern. Die Sende-Antennenvorrichtung 7 ist folglich für das Aussenden von polarisierten Trägerwellen ungeeignet; dies hat den Vorteil, dass die Länge der Sende-Antennenvorrichtung 7 begrenzt gehalten werden kann. In diesem Fall handelt es sich bei der Sende-Antennenvorrichtung 7 um eine bereits auf dem Schiff vorhandene Kummunikationsantenne.
• Der berechnete Wert φg wird mit Hilfe von Sender 8 ausgesendet. Hierzu kann der Sender 8 mit einer eigenen Antenne versehen sein, wie in Figur 1 dargestellt; es kann aber auch von der Kommunikationsantenne der Sende-Antennenvorrichtung Gebrauch gemacht werden, wie in Figur 2 dargestellt.
• Ein im Projektil untergebrachter Empfänger 9 empfängt mit Hilfe der Antennenvorrichtung 10 den von dem Sender 8 ausgesendeten Wert von φg. Der empfangene Wert φg wird über die Leitung 11 dem Komparator 12 zugeführt. Eine Empfangsvorrichtung 13, die mit den Antennensignalen von zwei senkrecht angeordneten, in der Antennenvorrichtung 10 aufgenommenen richtungsempfindlichen Antennen gespeist wird, bestimmt den momentanen Stand φm(t) des Projektils hinsichtlich des elektromagnetischen Feldes am Ort der polarisationsrichtungsempfindlichen Rahmenantennen. Der momentane Wert φm(t) wird über die Leitung 14 dem Komparator 12 zugeführt. Sobald der Bedingung φm(t)= φg entsprochen worden ist, gibt der Komparator 12 ein Signal S ab, das die Gasentladungseinheiten 6 aktiviert. In diesem Moment wird eine Kurskorrektur durchgeführt. Anschliessend kann das ganze Verfahren wiederholt werden, wenn sich herausstellt, dass eine zweite Kurskorrektur notwendig ist.
• Angemerkt sei, dass es ebenfalls möglich ist, die gewünschte Kurskorrekturen durchzuführen, ohne den Gebrauch von zweiten Zielfolgemitteln 4. Mit Hilfe der Zielfolgemittel 3 wird hierzu die Bahn des Zieles gemessen. Anhand der Messdaten der Bahn des Zieles wird mit Hilfe der Rechnereinheit 5 eine Voraussage der weiteren Bahn des Zieles gemacht. Anhand dieser Voraussage wird mit Hilfe der Rechnereinheit 5 berechnet in welche Richtung das Projektil abgefeuert werden muss. Die Bahn des Projektils wird von der Rechnereinheit 5 anhand der ballistischen Daten des Projektils berechnet. Die Zielfolgemittel 3 verfolgen das Ziel weiterhin. Stellt es sich heraus, dass das Ziel 2 plötzlich von der vorausgesagten Bahn abweicht, wird mit Hilfe der Rechnereinheit 5 berechnet, welche Kurskorrektur des Projektils notwendig ist. Hierbei wird vorerst angenommen, dass das Projektil sich gemäss seiner berechneten Bahn fortbewegt. Wenn sich das Projektil nach Verlauf seines Fluges dem Ziel nähert, wird das Projektil ebenfalls vom Bündel der Zielfolgemittel 3 erfasst. Von diesem Moment an ist es eventuell möglich, sowohl die Bahn des Zieles als auch die Bahn des Projektils zu verfolgen, so dass erforderlichenfalls mit Hilfe der Rechnereinheit 5 noch einige Kurskorrekturen des Projektils durchgeführt werden können. Hierdurch werden gleichzeitig eventuelle Abweichungen der berechneten Bahn des Projektils, beispielsweise infolge Wind, korrigiert.
• Eine andere Möglichkeit, auf die zweite Zielfolgemittel 4 verzichten zu können, wird erhalten, wenn ein System auf der Basis von Zeitverschachtelung angewendet wird. Hierbei wird mit Hilfe der Zielfolgemittel 3 abwechselnd die Bahn des Zieles und die Bahn des Projektils verfolgt. Eventuelle Kurskorrekturen des Projektils werden völlig analog ausgeführt, wie vorstehend beschrieben.
• In Figur 3 und 4 sind die zwei senkrecht angeordneten polarisationsrichtungsempfindlichen Antennen 15 und 16 dargestellt, welche Teil der Antennenvorrichtung 10 sind. Die Antennen können aus B-Feld- oder E-Feld-Antennen bestehen. Bei Anwendung von zwei B-Feld- Antennen (wie in Figur 3 dargestellt) werden die magnetischen Feldkomponenten eines elektromagnetischen Feldes detektiert. Bei Anwendung von zwei E-Feld-Antennen (wie in Figur 4 dargestellt) werden die elektrischen Feldkomponenten K eines elektromagnetischen Feldes detektiert. Wenn eine B-Feld- und eine E-Feld-Antenne angewendet werden, wird eine Teilkomponente der Feldkomponente und eine Teilkomponente der Feldkomponente detektiert. Da die Feldkomponenten und über eine sogenannte Maxwell-Relation miteinander verbunden sind, wird die Messung von zumindest einer der Komponenten oder , oder einer Teilkomponente der Komponente und eine Teilkomponente der Komponente B genügen.
• Für die Messung der -Komponente kann eine Rahmenantenne benutzt werden, während für die Messung der -Komponente eine Dipolantenne dienen kann. Ein X-Y-Z-Koordinatensystem ist mit einer der Rahmenantennen verbunden. Die Fortpflanzungsrichtung des Projektils verläuft parallel zur Z-Achse. Die vom Sender 8 ausgesendete magnetische Feldkomponente besitzt am Ort der Rahmenantennen die Grösse und Richtung ( o). Hierbei ist o der Vektor mit der Sende-Antennenvorrichtung 7 als Ursprung und der Ursprung des X-Y-Z-Koordinatensystems als Endpunkt. Die magnetische Feldkomponente ( o) kann in eine Komponente ( o)// (parallel zur Z-Achse) und eine Komponente ( o) (senkrecht zur Z-Achse) aufgelöst werden. Nur die Komponenten ( o) können in den beiden Rahmenantennen eine Induktionsspannung generieren. Als Referenz zur Bestimmung von φm(t) wird daher von ( o) Gebrauch gemacht.
• In diesem Fall ist φm(t) der Winkel zwischen der X-Achse und ( o) , siehe Figur 5. Da die Rechnereinheit 5 aus den zugeführten Positionen des Projektils berechnen kann, kann sie ebenfalls ( o) aus ( o) berechnen und φg hinsichtlich dieser Komponente definieren.
• Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung der Vorrichtung 13. Bei der Ausführungsform der Vorrichtung 13 in Figur 6 wird vorausgesetzt, dass der Sender ein magnetisches Feld aussendet, das aus einer polarisierten Trägerwelle mit einer Frequenz ωo besteht. Die magnetische Feldkomponente ( o) kann definiert werden als
• Der magnetische Fluss &sub1;&sub5; durch die Rahmenantenne 15 kann definiert werden als:
• &sub1;&sub5; = (a sin ωot).S.cos φm(t) (2)
• In dieser Formel stimmt S mit der Oberfläche der Rahmenantenne 15 überein. Der magnetische Fluss &sub1;&sub6; durch die Rahmenantenne 16 kann definiert werden als:
• &sub1;&sub6; = (a sin ωot).S.sin φm(t) (3)
• Die Induktionsspannung in der Rahmenantenne 15 stimmt nun überein mit:
• Hierbei ist ε eine Konstante, welche von den angewendeten Rahmenantennen 15, 16. abhängig ist. Da die Rotationsgeschwindigkeit
• dφm/dt
• des Projektils viel kleiner als die Winkelfrequenz ωo ist, gilt nachfolgende Approximation:
• Ebenso gilt für Rahmenantenne 16:
• Der Sender 8 sendet ebenfalls eine elektromagnetische Welle E, wobei gilt, dass
• E(t) = G(t) cos ω&sub1;t mit G(t) = D.(1 - β ωot).
• In dieser Formel ist D eine Konstante und &beta; die Modulationstiefe, so dass 0 < &beta; < 1. Ebenso gilt, dass &omega;&sub1; » &omega;&sub0;. Die Frequenz &omega;&sub1; ist gemäss dieser Ausführungsform frequenzmoduliert, zwecks Vermittlung der Information mit Bezug auf &phi;g. Die elektromagnetische Welle wird hierzu mit cos &omega;ot moduliert und vermittelt damit Phaseninformation des von der Antennenvorrichtung 7 gesendeten Signals. Die Empfangs- Antennenvorrichtung 10 ist mit einer Antenne 17 zum Empfangen des Signals E(t) versehen. Die Antenne 17 ist mit einer Referenzeinheit 18 verbunden, welche anhand des empfangenen Signals E(t) ein Referenzsignal Uref generiert, wobei
• Uref = C cos &omega;ot . (7)
• Hierbei ist C eine Konstante, die von der speziellen Ausführungsform der Referenzeinheit 18 abhängig ist. Das Signal Uref wird über die Leitung 19 den Mischern 20 und 21 zugeführt. Das Signal
• wird über die Leitung 22 ebenfalls dem Mischer 20 zugeführt. Das Ausgangssignal des Mischers 20 wird über eine Leitung 23 einem Tiefpassfilter 24 zugeleitet. Das Ausgangssignal U&sub2;&sub4;(t) des Tiefpassfilters 24 (die Komponente von Frequenz d&phi;m/dt) stimmt überein mit:
• U&sub2;&sub4;(t) = AC/2 cos &phi;m(t) (8)
• Auf völlig analoge Weise wird das Signal
• über die Leitung 25 dem Mischer 21 zugeführt. Das Ausgangssignal des Mischers 21 wird über die Leitung 26 dem Tiefpassfilter 27 zugeführt. Das Ausgangssignal U&sub2;&sub7;(t) des Tiefpassfilters 27 stimmt überein mit:
• U&sub2;&sub7;(t) = AC/2 cos &phi;m(t) (9)
• Anhand der Formeln (8) und (9), und wenn U&sub2;&sub4;(t) und U&sub2;&sub7;(t) gegeben, lässt sich &phi;m(t) einfach bestimmen. Hierzu werden die Signale U&sub2;&sub4;(t) und U&sub2;&sub7;(t) über die Leitungen 28 und 29 einer trigonometrische Einheit 30 zugeleitet. Als Reaktion auf diese Signale generiert die trigonometrische Einheit 30 dann &phi;m(t). Die trigonometrische Einheit 30 kann beispielsweise als eine Tabellensuch- Einheit ausgeführt werden. Auch kann die trigonometrische Einheit als eine Rechnereinheit ausgeführt sein, die mit Hilfe eines bestimmten Algorithmus &phi;m(t) generiert.
• Figur 7 illustriert eine Ausführungsform der Referenzeinheit 18. Das Antennensignal E(t) wird über die Leitung 31 einem Bandpassfilter 32 zugeführt. Das Bandpassfilter 32 lässt nur Signale mit einer Frequenz in der Nähe von &omega;&sub1; passieren. Das Signal B(t) wird daher nicht durchgelassen. Das Signal E(t) wird darauffolgend über die Leitung 33 einem AM-Modulator 34 zugeführt, zum Erhalt Uref auf der Leitung 19. Die Referenzeinheit kann zusätzlich noch mit einem FM-Demodulator 35 und einen Bit-Demodulator 36 versehen sein. In diesem Fall kann das Signal E(t) ebenfalls als Informationskanal dienen. Die Information wird frequenzmoduliert und mit dem Signal E(t) übertragen. Dies ermöglicht die Bestimmung des Winkels &phi;g zur Kurskorrektur des Projektils, und zwar mittels FM- und Bit- Demodulation des Signals E(t). In diesem Fall wird der Empfänger 9 aus Figur 1 nicht verlangt, weil &phi;g von der Referenzeinheit 18 selbst bestimmt wird.
• In Figur 8 ist eine besondere Ausführungsform der Referenzeinheit 18 dargestellt. Gemäss dieser Ausführungsform wird die Aufgabe der Antenne 17 von den beiden Antennen 15 und 16 übernommen. Zu diesem Zweck ist die Referenzeinheit 18 mit zwei Bandpassfiltern 32A und 32B versehen, derer Funktion mit der des Bandpassfilters aus Figur 7 übereinstimmt. Das Ausgangssignal des Bandpassfilters 32B wird einem 90º Phasenschieber 37 zugeführt. Das Ausgangssignal des Phasenschiebers wird über die Leitung 38 der Addiereinheit 40 zugeführt, gleichzeitig mit dem Ausgangssignal des Bandpassfilters 32A, das über die Leitung 39 der Addiereinheit zugeführt wird. Infolge des 90º-Phasenschiebers 37 werden sich die Signale bei Addierung ergänzen, resultierend in einem Ausgangssignal mit einer konstanten Amplitude. Das Ausgangssignal der Addiereinheit 40 stimmt mit dem Signal auf der Leitung 33 überein, wie in Figur 7 dargestellt. Das Ausgangssignal der Addiereinheit 40 wird mit Hilfe eines AM-Demodulators 34, eines FM-Demodulators 35 und eines Bit-Demodulators 36 auf dieselbe Weise, wie in Figur 7 dargestellt, verarbeitet.
• In Figur 3 werden die richtungsempfindlichen Antennen in Form von Rahmenantennen dargestellt. Es ist jedoch auch möglich, zwei senkrecht zueinander angeordnete Dipolantennen zu benutzen. In diesem Fall wird die E-Feldkomponente anstelle der B-Feldkomponente des elektromagnetischen Feldes gemessen. Da die E- und die B-Feldkomponenten mittels der bekannten Maxwell-Relation miteinander verbunden sind, bleibt das Prinzip der Erfindung unverändert. Die Anordnung der Dipolantennen erfolgt vorzugsweise senkrecht zur Oberfläche der vorstehend erwähnten Rahmenantennen (siehe Figur 4).
• Figur 4 zeigt neben dem B-Feld ebenfalls das E-Feld. Jetzt funktioniert das E-Feld anstelle des B-Feldes als Referenz zum Messen des momentanen Winkelstandes &phi;'m(t) des Projektils. Eine erste Dipolantenne ist hierzu parallel zur X-Achse ausgerichtet, während eine zweite Dipolantenne parallel zur Y-Achse positioniert ist. Das E-Feld an den Dipolantennen ist mit ( o) angegeben worden. Das E-Feld kann in zwei Komponenten ( o)// und ( o) aufgelöst werden, wie in Figur 9 dargestellt. Nur die ( o) Komponente wird eine Spannung in den Dipolantennen erzeugen.
• Der Feldkomponente ( o) lässt sich definieren, wie folgt
• ( o) = a' cos &omega;ot (10)
• Für die Spannung V'&sub1;&sub5; in der parallel zur X-Achse laufenden Dipolantenne gilt:
• V'&sub1;&sub5; = ( o) cos &phi;'m(t).hx (12)
• wobei hx die Länge der Dipolantenne angibt. Auf völlig übereinstimmende Weise gilt für die Spannung V'&sub1;&sub6; entlang der Y-Achse, dass
• V'&sub1;&sub6; = ( o) sin &phi;'m(t).hy (13)
• wobei hy die Länge der Dipolantenne entlang der Y-Achse ist.
• Die Kombination der Formeln (11), (12) und (13) ergibt:
• V'&sub1;&sub5; = a' hx cos &omega;ot.cos &phi;'m(t) (14)
• V'&sub1;&sub6; = b' hy cos &omega;ot.sin &phi;'m(t) (15)
• Auf völlig analoge Weise, wie mit den Formeln (5) und (6), kann aus Formeln (14) unnd (15) mit Hilfe des Referenzsignals von Formel (7) der Winkel &phi;'m(t) bestimmt werden. Demnach ist die momentane Position des Projektils bestimmt, da das E-Feld bekannt ist.
• Eine besondere Ausführungsform der Dipolantennen illustriert Figur 10. Hierin ist das Projektil 41 mit zwei Paar Leitwerken versehen, nämlich 42A, 42B, 43A und 43B. Die Leitwerke 42A, 42B sind wie die Leitwerke 43A, 43B einander gegenüber angeordnet, während die Leitwerke 42A und 43A bzw. 42B und 43B senkrecht zueinander angeordnet sind. Die Leitwerke 43A und 42B bilden gemeinsam eine erste Dipolantenne 15 und die Leitwerke 43A und 43B eine zweite Dipolantenne 16, welche senkrecht zur Dipolantenne 15 angeordnet ist. Die Leitwerke dienen hierbei gleichzeitig als Antenne 18 für das Empfangen des Datensignals. Die Signale V'&sub1;&sub5;, V'&sub1;&sub6;, &phi;'m(t), Uref und &phi;g können auf die in Figur 8 angegebene Weise mit Hilfe der Leitwerke bestimmt werden.
• Es wird deutlich sein, dass die senkrechte Anordnung der Dipolantennen, der Rahmenantennen und/oder der Leitwerke zueinander nicht notwendig ist. Darüber hinaus kann, aus Redundanzgründen, von mehr als zwei Antennen Gebrauch gemacht werden. So können beispielsweise sechs Leitwerke unter Winkeln von jeweils 60º installiert werden.
• Bei Anwendung von einer Dipolantenne und einer Rahmenantenne, die nicht senkrecht zueinander angeordnet sind, kann ebenfalls der momentane Rotationsstand des Projektils bestimmt werden. Wenn sich eine Dipolantene 15 parallel zur Rahmenantenne 16 (parallel zur X-Achse) befindet, gilt auf völlig analoge Weise, wie vorstehend beschrieben:
• V'&sub1;&sub5; = a' hx cos &omega;ot.cos &phi;'m(t) (16)
• Da und senkrecht zueinander angeordnet sind, gilt:
• &phi;'m(t) = 90º - &phi;m(t) (18)
• Substituierung von (18) in (16) wird resultieren in:
• V'&sub1;&sub5; = a' hx cos &omega;ot.sin &phi;m(t) (19)
• Es wird deutlich sein, dass auf Basis der Formeln (19) und (17) der Wert von &phi;m(t) bestimmt werden kann, weil a', hx und A ebenfalls bekannt sind.

Claims (20)

1. System zur Kurskorrektur eines rotierenden Projektils (1), versehen mit Kurskorrekturmitteln, welches System einen Sender und eine Antenneneinheit (7), zur Übertragung einer polarisierten ersten Trägerwelle, am Projektil montierte Richt-Empfangsantennenmittel (10) und ein hiermit verbundenen Empfangssystem (13) umfaßt, zur Verarbeitung der empfangenen, polarisierten Trägerwelle, zwecks Bestimmung der Winkeldrehposition des Projektils mit einer Unbestimmtheit um 180º, und weiterhin die Sendeantenne-Einheit (7) Mittel zur Übertragung einer zweiten Trägerwelle mit einer Frequenzdifferenz gegenüber der ersten Trägerwelle zur Auflösung der Unbestimmtheit um 180º und Mittel für die Übertragung von Information für die Kurskorrekturmittel umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Trägerwelle mit einer ersten Modulationsart, die die Phaseninformation der ersten Trägerwelle enthält, zur Auflösung der Unbestimmtheit um 180º, und mit einer zweiten Modulationsart, die die Information enthält, versehen ist.

2. System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der zweiten Trägerwelle höher als die Frequenz der ersten Trägerwelle ist.

3. System gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der ersten Modulationsart um eine Amplitudenmodulation handelt.

4. System gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der zweiten Modulationsart um eine Frequenzmodulation handelt.

5. System gemäß einem der vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsantennenmittel (10) zumindest mit einer ersten (15) und einer zweiten (16) Richtantenne versehen sind, welche Richtantennen gegenseitig unterschiedliche Orientierungen haben.

6. System gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Antennen senkrecht zueinander angeordnet sind.

7. System gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die erste (15) als auch die zweite (16) Antenne mit einer Rahmenantenne versehen ist.

8. System gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die erste (15) als auch die zweite (16) Antenne mit einer Dipolantenne versehen ist.

9. System gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsantennenmittel (10) mit einer Rahmenantenne und einer Dipolantenne versehen sind, die nicht senkrecht zueinander angeordnet sind.

10. System gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (15) und die zweite (16) Antenne für den Empfang der beiden erwähnten Trägerwellen eingerichtet sind.

11. System gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsantennenmittel (10) mit einer dritten Antenne (17) für den Empfang der zweiten Trägerwelle versehen sind, während die erste (15) und die zweite (16) Antenne für den Empfang der ersten Trägerwelle eingerichtet sind.

12. System gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfangssystem (13) besteht aus:

a. einer Referenzeinheit (18) zum Erhalt eines Referenzsignals aus der zweiten, von den Empfangsantennenmitteln (10) empfangenen Trägerwelle, wobei die Phase des erwähnten Referenzsignals eine im voraus bestimmte Relation zu der Phase der ersten Trägerwelle aufweist;

b. einem ersten (20) und einem zweiten (21) Mischer, zur Mischung des erwähnten Referenzsignals mit der ersten, mit Hilfe der ersten (15) oder der zweiten (16) Antenne empfangenen Trägerwelle;

c. einer ersten (24) und einer zweiten (27) Filtereinheit, zur Filterung der Ausgangssignale der erwähnten ersten (20) und zweiten (21) Mischer, welche Filter nur die Frequenzkomponenten gleich oder nahezu gleich null durchlassen;

d. einer trigonometrischen Einheit (30), gesteuert von den Ausgangssignalen der ersten (24) und der zweiten (27) Filter, welche trigonometrische Einheit (30) ein Signal generiert, das repräsentativ für den momentanen Winkel zwischen einer der Antennen und der Polarisationsrichtung der Trägerwelle ist.

13. System gemäß den Ansprüchen 10 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzeinheit (18) einen Phasenschieber (37), zur gegenseitigen Verschiebung um 90º der Komponenten der mit Hilfe der ersten (15) und zweiten (16) Antenne empfangenen ersten und zweiten Trägerwelle, eine Addiereinheit (40) zur Addierung der in Phase hinsichtlich einander verschobenen Komponenten, sowie einen Demodulator (34) zur Demodulation des Addiersignals der Addiereinheit (40) umfaßt, wobei das demodulierte Signal als Referenzsignal geeignet ist.

14. System gemäß den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzeinheit (18) mit einem Demodulator (34) versehen ist, zum Erhalt eines Referenzsignals aus der zweiten, mit Hilfe der dritten Antenne (17) empfangenen Trägerwelle.

15. System gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzeinheit (18) mit einem Demodulator (35) versehen ist, zur Demodulation der Information für die Kurskorrektionsmittel aus der zweiten, mit Hilfe der Empfangsantennenmittel (10) empfangenen zweiten Trägerwelle.

16. System gemäß einem der vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten (15) und die zweiten (16) Antennen mit der von der Flugrichtung abgekehrten Seite des Projektils verbunden sind.

17. System gemäß einem der vorstehenden Ansprüchen, in denen das Projektil einen Flugkörper umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwerke des Flugkörpers als ersten (15) und zweiten (16) Antennenmittel dienen.

18. System gemäß Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Flugkörper mit vier Leitwerken versehen ist, wobei die angrenzenden Leitwerke jeweils unter 90º-Winkeln positioniert sind.

19. System gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die trigonometrische Einheit (30) einen Tabellensuch-Generator umfaßt, zur Generierung von &phi; anhand von zwei Eingabesignalen A cos&phi; und A sind.

20. System gemäß Anspruch 12, dadurch gekenzeichnet, daß die trigonometrische Einheit (30) einen Computer umfaßt, zur Berechnung von &phi; anhand von zwei Eingabesignalen A cos&phi; und A sin&phi;.