DK165025B - Adaptivt kompasdrivsystem - Google Patents

Description

i

DK 165025 B

Opfindelsen angår et adaptivt kompasdrivsystem til anvendelse i forbindelse med en planpositionsindikator (PPI) i et radarsystem for skibe eller luftfartøjer, hvor et gyrokompas frembringer signaler, som anvendes til at sta-5 bilisere radarfremvisningen, så at radarskærmbilledet ikke drejer sig, når skibets kurs ændres, og til at frembringe kursrelaterede udgangssignaler som en visuel udlæsning af samme kurs.

10 Radarsystemer om bord på et skib omfatter sædvanligvis et gyrokompas, der frembringer inkrementielle retningsinformationer til drejning af en sandtids-kursskala, som anvendes til nord-stabilisering af radarfremvisning, samt til sande bevægelseskorrelationer. De mest almindelige 15 gyrokompassystemer har enten udgangssignaler af synkroneller trinfremføringstypen. I tilfælde hvor trintypen benyttes, er der almindeligvis tre polsæt med en opløsningsevne på enten 10* eller 20' pr. udgangstrin. Normalt tilføres der en pulsamplitude på 35, 50 og 70 volt. Syn-20 kronudgangene, som almindeligvis er trefaset, frembringer analoge udgangssignaler, der repræsenterer enten 1° eller 2° kursretning ved en akseldrejning på 360°. Mindre almindeligt er synkronudgangssignaler, som repræsenterer 10° kursretning ved en akseldrejning på 360°. Rotoren 25 drives ved en forsyningsfrekvens på enten 50, 60 eller 400 Hz, og der benyttes almindeligvis spændinger på 50, 60, 62, 115, 125 og 150 volt. Statorspændingens vides at ligge i et område mellem 20 og 90 volt, hvor der, i de mest almindelige kommercielt tilgængelige enheder, anven-30 des spændinger på 20, 24, 57, 68, 82 og 90 volt.

Gyrokompas blev førhen brugt som indgangssignaler for kostbare mekaniske organer, såsom trinfremføringsmotorer, opløses og sinus-cosinus-potentiometre, til frembringelse 35 af en stabiliseret og orienteret PPI fremvisning samt til at dreje en sandtids-kursskala.

DK 165025 B

2

Almindelige elektroniske kredsløb, der er indrettet til at drive forbindelsesleddet fra en jævnstrøms-trinfremfører eller 360:1 eller 180:1 synkrontype-gyrokompasind-gang inden for et bredt område af rotor- og statorspæn-5 dinger, er på det seneste blevet tilgængelige, hvorved man undgår behovet for et nyt design for de forskellige konfigurationer. Et eksempel på denne teknik er vist i US patentskrift nr. 4 067 007. I kompassystemer med en synkronkobling og af den art, hvor der f.eks. ønskes til-10 væksttrin, der svarer til en højere præcision end en 1/6 af en hel synkronomdrejning, kræves der normalt en speciel mekanisk løsning, såsom en fjernduplikering af syn-kronakseldrejningen, hvilken dublet tjener til at drive en velkendt version af en optisk-akselafkoder. En sådan 15 duplikation er med til at gøre systemet mere kompliceret og dyrere.

Fra US-patentskrift nr. 3 165 735 kendes et radarfremvisningsapparat omfattende et kompassystem i forbindelse med 20 en PPI-fremviser, der indeholder organer til at konvertere kompassignalerne til digitale signaler, idet disse frembringes som ændringssignaler uden anvendelse af mekaniske midler, og som har udgangssignalorganer med et digitalt kodeformat, der repræsenterer sinus og cosinus til 25 den tilstræbte PPI-rotationsvinkel, samt organer omfattende en digital-til-analogomsætter, som er indrettet til at kombinere digitale koder med X- og Y-positionerings-spændinger fra radarsystemet til at frembringe X- og Y-sweepreferencespændinger til orientering af PPI-fremvis-30 ningen.

Skibs-gyrokompasudgangssignaler er normalt følsomme over for signalforvrængning som følge af f.eks. common mode transcienter med stor amplitude og overfor usikkerheder i 35 signalovergangen på ledninger med højniveau-fase-gyro- udgangssignal, hvilket medfører fluktuationer i PPI fremvisninger, og fejlagtige udlæsninger af kursen, således

DK 165025B

3 at systemet hyppigt skal efterindstilles.

Et formål med opfindelsen er at angive et adaptivt kompasdrivsystem, der kan anvendes i forbindelse med jævn-5 strøms- eller vekselstrømsorganer med en gyrokompasudgang af enten trintypen eller synkrontypen, således at det er muligt at opnå et tilvæksttrin, der har en større præcision end seks inddelinger af en hel synkronomdrejning, og at styre orienteringen og stabiliseringen af PPI frem-10 visningen.

Et andet formål med opfindelsen er at angive et adaptivt kompasdrivsystem, ved hvilket der under ugunstige forhold med elektriske forstyrrelser kan frembringes korrekte in-15 formationer om akselstillingen fra gyrokompassets udgangsorganer, således at disse ikke belastes nævnevær digt.

Et yderligere formål med opfindelsen er at angive et for-20 bedret kompasdrivsystem, der er i stand til at acceptere de elektriske udgangssignaler fra et vilkårligt tilvækstpositionerende organ, som angiver tilstanden eller frembringer amplituden for to eller flere udgangsledninger, hvilke udgangssignaler er en funktion af vinkelstillingen 25 eller organets lineære position, og hvor systemet tillader den højest mulige hastighed af indgangssignalet med en frekvens, der svarer til frekvenser i vekselstrømsystemer .

30 Endnu et formål med opfindelsen er at angive et forbedret kompasdrivsystem, som benytter digitale retningskoder til orienteringen og stabiliseringen af den tilhørende PPI fremvisning, uden anvendelse af ovennævnte kostbare mekaniske organer er nødvendige.

35

Opfindelsens formål opnås ved et system af den i krav l's indledning angivne art, og med de i krav l's

DK 165025 B

4 kendetegnende del angivne foranstaltninger. Der tilvejebringes hermed et radarsystem, hvis gyroskopudgangssigna-ler fra de tilvækstpositionerende organer af synkron- eller trintypen på et givet tidspunkt indeholder informa-5 tioner om akselstillingen, idet de relative amplituder af faseudgangssignalerne er forkonditioneret eller normaliseret ved hjælp af fasekomparatorer. Gyroudgangssignaler-ne medfører komparatorudgangssignaler, der indeholder et normaliseret signal, som strobes ind i et udgangsregis-10 ter, hvor vekselstrømssignaler strobes ind i nærheden af amplitudespidsen for enhver valgt bærebølge-halvperiode, og jævnstrømssignaler strobes ind, når forandringen sker, således at der frembringes en digitalkode på udgangen af nævnte register. Udgangsregisteret overfører det kondi-15 tionerede indgangssignal til en mikrodatamat, som fra de foreliggende og forudgående værdier gendanner et kodet ændringssignal, der repræsenterer en enkel eller multipel trinændring af gyroakselstillingen i begge retninger.

Dette udgangssignal anvendes til at adaptere en lagret 20 vinkelværdi, som repræsenterer skibets aktuelle kurs. Et signal indeholdende drejningsvinklen overføres til en di-gital-til-analogomsætter korrekt faset med hensyn til radarfrekvens-tidsstyringen til frembringelse af analoge sweepreferenceændringer, som sørger for en stabiliseret 25 og orienteret PPI fremvisning uden anvendelse af de sædvanlige mekaniske opløsere og drivmotorer.

Det adaptive kompasdrivsystem ifølge opfindelsen accepterer kompasudgangssignaler fra et bredt udvalg af kompas-30 organer af trin- eller synkrontypen. Fasekomparatororga-nerne accepterer sinusformede bærebølger fra synkronkom-pasudgangsorganer, fortrinsvis i form af tre individuelle fasesignaler, således at der ved en sammenligning bestemmes punkter med en bærebølgeamplitude blandt to vilkår-35 lige faser. Komparatorerne deler 360° synkronakselomdrej-ning i seks inddelinger og frembringer firkantbølgeformer med negative og positive halvperioder for en given bære-

DK 165025B

5 bølgeperiode og vinkelstilling. En trinændring i positionen af gyrokompasudgangsorganet medfører en overgang i tilstanden for komparatorens udgangsbølgeformer. Tilstanden af faseudgangsledningerne fra jævnstrømsorganer er et 5 jævnstrømsniveau med hensyn til "nul" niveauet. Udgangssignalerne fra komparatoren, som sammenligner indgangssignalerne med en jævnstrømsreference, er jævnstrømsniveauer, der strobes ind i udgangsregisteret, når som helst der optræder en ændring. Synkronbølgeformernes bærebølge-10 frekvens fjernes ved strobning af firkantbølgerne ind i et udgangsregister, hvilket sker tæt ved toppen af den udvalgte bærebølge-halvperiode, og på denne måde er disse gyrokompasudgangssignaler betragtet som konditionerede. Registeret indeholder nu hovedovergangene, op eller ned, 15 af udgangssignalet fra fasekomparatororganerne. Informationen i udgangsregisteret adapteres én gang pr. bærebølgeperiode af gyrokompassets synkronudgangssignaler. En mikrodatamat danner et kodet ændringssignal ud fra de kodede digitalværdier, som er lagret i udgangsregisteret og 20 de forudgående digitale værdier, der er lagret i datamaten, hvilket ændringssignal repræsenterer en tilvækstændring i gyroakslens vinkelstilling og mikrodatamaten modificerer den lagrede vinkelværdi. Vinkeldataene, som repræsenterer PPI drejningsvinklen, overføres til en digi-25 tal-til-analogomsætter, der, -i forbindelse med analogspændinger, som repræsenterer aktuelle antenne-akselstil-lingsdata, frembringer realtids-udgangssignaler, der er korrekt faset med hensyn til radar-sekvens-tidsstyringen i form af analoge referencespændinger til frembringelse 30 af den stabiliserede og orienterede PPI fremvisning, sædvanligvis tillige med hjælpeinformationer, såsom operatørstyrede elektroniske kurslinier, sande- eller relative kursmærker, nordreferenceliner og lignende. Hver gang gyroakselstillingen passerer et overgangspunkt, korrige-35 rer datamaten den akkumulerede positionstælling, der anvendes til at adaptere digital-til-analogomsætternes indgangssignaler, således at orienteringen af PPI’en korri-

DK 165025 B

6 geres.

Opfindelsen vil blive nærmere forklaret ved den følgende beskrivelse af nogle udførelsesformer, idet der henvises 5 til tegningen, hvor fig. 1 skematisk viser et blokdiagram af et adaptivt kompas og nord-stabiliseringssystem, som er en del af et PPI-radarsystem i overensstemmelse med opfindelsen, 10 fig. 2, 3 og 4 tilsammen skematisk viser et blokdiagram af det adaptive kompassystem, som er vist i fig. 1, fig. 5A viser bølgeformerne I - III til forståelse af 15 virkemåden af opfindelsen, og fig. 5B viser bølgeformer IV - VI af en afkodningsvælgers udgangssignal, som bruges til at udvælge en fase blandt overgangspunkter med ens amplitude af bølgeformerne, der 20 er vist i fig. 5A, fig. 6 viser et synkronsystem, hvori en 360° omdrejning af en synkronaksel er opdelt i tolv tilvækster, der repræsenterer vinkelstillingen af synkronakslen i stedet 25 for opdeling i seks inddelinger som i fig. 2, fig. 7a og 7b viser blokdiagrammer for et elektronisk nord-stabilidationsorgan, der kan bruges i forbindelse med en digital-til-analogomsætter, som er vist i fig. 4, 30 fig. 8 viser et trefase-tringyrokompas udgangssignalsystem, som er anvendeligt for begge polariteter, fig. 9 viser et skematisk diagram af synkrontype-gyrokom-35 pas,

DK 165025 B

7 fig. 10 viser et skematisk diagram af et trintype-gyro-kompas, medens fig. 11 viser et blokdiagram af et synkronsystem, i hvil-5 ket der kan opnås en nonius opdeling af synkronpositionen.

Der henvises først til fig. 9 og 10, hvor der er vist henholdsvis et synkrontypegyrokompasudgangssignalorgan 10 400 og et trintype-gyrokompasudgangssignalorgan 420. I

synkrontype-gyrokompasset 400 (vist i fig. 9) er der anbragt tre synkronstatorviklinger 402 rundt om en synkron-rotorvikling 404 med et indbyrdes interval på 120 elektriske grader. I kendte synkron- og trintype-gyrokompas-15 ser, der er kommercielt tilgængelige bruges der jernkerner for både stator- og rotorviklinger. Disse er imidlertid ikke vist i fig. 9 og 10 for enkelthedens skyld. Syn-kronrotorviklingen 404 er forbundet til en vekselstrøms-synkronreferencekilde 406. Rotorspændingen er i det føl-20 gende betegnet som en bærespænding. Spændinger med samme frekvens som bærespændingen induceres i statorviklingen. Drejning af et skib og dermed gyroplatformen medfører, at synkronrotorviklingen 404 drejer sig inden i synkronsta-torviklingen 402, som dermed frembringer bølgeformer 25 (fig. 5), der repræsenterer amplituderne af den viklingsinducerede vekselspænding som funktion af en synkronaksels stilling. Synkronstatorviklingerne 402 (vist i fig. 9) er forbundet til et signalindgangsbehandlingskredsløb på fig. 1.

30

Fig. 10 viser et gyrokompas 420 med et trintype-udgangs-signal. Rotoren fra gyrokompasset i fig. 10 er udført med en kommutator 424, hvis aksel drejer sig, når skibet ændrer kurs. Kommutatoren har tre kontaktringe, der hver 35 især dækker halvdelen af omkredsen, men hver især er forskudt 120° i forhold til hinanden. En fjerde indgangsring med hel omkreds forsyner de andre segmenter med en jævn-

DK 165025 B

8 spænding. Udgangen fra gyrokompasset består af tre fase udgangsledninger 422, som er forbundet ved hjælp af børster 423, til hver segmentring på kommutatoren. Faseledningerne ΦΑ, ΦΒ og ΦΟ er forbundet til signalindgangs-5 behandlingskredsløbet, som er vist i fig. 1.

Udgangsspændingen fra en vilkårlig synkronstatorvikling 402 (fig. 9) kan som nævnt i det foregående variere i afhængighed af antallet af vindinger og den magnetiske kob-10 ling mellem statorviklingen og rotorviklingen. Frekvensen af synkronreferencekilden 406 er ikke den samme i alle kommercielt tilgængelige enheder, og en hel cyklus af udgangssignaler kan repræsentere forskellige kursændringer afhængig af den benyttede enheds faktiske kon-15 struktion.

Der henvises nu til fig. 1, hvor der vises et blokdiagram af et adaptivt kompas og et nord-stabiliseringssystem, hvilke bruges som en del af et PPI-radarsystem i overens-20 stemmelse med beskrivelsen af opfindelsen. Gyrokompassets udgangssignaler føres til et signalindgangsbehandlingskredsløb, uanset om gyrokompassets udgangssignal er synkrontype- eller trintypesignaler. Ved et synkronindgangssignal er der også tilført et referencesignal. Disse sig-25 naler, der er betegnet med ΦΑ, ΦΒ og $C, fra gyrokompasset sørger for ændringer i fartøjets sande kurs ved hjælp af det adaptive kompas og nordstabiliseringssystem.

I fig. 1 er der vist et blokdiagram over et adaptivt kom-30 pasdrivorgan 10, som bruges i forbindelse med en PPI-ra-dar og med en udførelsesform for opfindelsen. Radarantennen 12 transmitterer et signal ved hjælp af en sender (ikke vist) og modtager radar-retursignaler, som modtages af en modtager 14, der, på velkendt måde konverterer 35 retursignalerne til videosignaler, som ved hjælp af en sweepgenerator 9 og en afbøjnings forstærker 11 overføres til strålekanonen på et billedrør 15 for dermed at in-

DK 165025B

9 tensivere skærmen. Antennen 12 roteres af en motor 13 ved hjælp af en tandpulsudvekling 18. Den øjeblikkelige antennestilling er koblet mekanisk, i dette tilfælde med forholdet 1:1, til en konventionel antenneopløser 20.

5 Denne opløser modtager på ledning 21 et indgangsreferencesignal i form af en firkantbølge, som frembringes af et positions-eksempleringskredsløb 22. Udgangssignalet fra opløseren 20 består af to firkantbølger på udgangsledningerne 24 og 26, hvilke firkantbølgeamplituder bliver mo-10 duleret af opløserens stilling, som er bestemt af antenne 12's rotation. Amplituderne af de modulerede firkantbølger er eksempleret af et konventionelt positionseksemple-ringskredsløb 22, som i et kort tidsinterval fører disse indgangssignaler til oplagringskondensatorer (ikke vist), 15 der antager den foreliggende værdi af firkantbølgernes amplituder. Størrelsen af spændingerne på disse kondensatorer er et mål for vinkelstillingen af antennen 12 og benyttes som X- og Y-antennestillingens referencespænding. Disse spændinger udgør indgangssignalet for det 20 adaptive kompas 10 via ledningerne 100 og 101.

Med henvisning til det adaptive kompassystem 10 fremgår det, at synkronudgangssignalerne (fig. 9) består af tre faser ΦΑ, ΦΒ og Φ0 og består af referencespændingen eller 25 -bærespændingen. De tre faser ΦΑ, ΦΒ og Φ0 er vist i fig.

5A, som for hver fase repræsenterer den analoge drejningsstilling af synkronakslen og omdannes i signalindgangskredsløbet 30 til en digital repræsentation, således at den logiske "0" eller "l” tilstand af hver af de 30 tre udgangsledninger 15, 16 og 19 udgør en indgangsdatabus 32, som er forbundet til en mikrodatamat 40. Disse ledningers digitalinformation A^ B og C bearbejdes i mikrodatamaten 40 for at afføle en ændring af tilstanden, dvs. fra "0" til ”1" af en vilkårlig ledning.

En ændring af gyrokompassets stilling medfører en ændring af ledningernes tilstand, der således medfører en for- 35

DK 165025 B

10 øgelse eller formindskelse af gyroakslens drejning, som repræsenterer en ændring af fartøjets kurs. Mikrodatamaten 40 indeholder en tidligere lagret, digital værdi, som repræsenterer den forudgående akselstilling. Mikrodatama-5 ten adapterer eller modificerer de lagrede signaler ved hjælp af ændringer, som er udskilt fra indgangssignalerne A, B og C, således at den resulterende lagrede værdi repræsenterer den nugældende kurs af skibet.

10 Denne udskillelse er udført på følgende måde: Under antagelse af at tilstanden af data A, B og C på ledningerne 16, 15 og 19 er lagret i mikrodatamaten, og hvis en ændring optræder, sammenlignes ændringen med den tidligere tilstand, således at mikrodatamaten bestemmer betydningen 15 af ændringen, hvilket er vist nedenunder i tabel I.

TABEL I

3-BIT Rotationsmønster 20

Tilstand 1 op 2 op 1 ned 2 ned 3 op - 3 ned

ABC AC ABAC AA ΔΑΑΒ AAABAC

ABC AB AAaB AC AAAC AAABAC

25

ABC AA AAAC AB ABAC AAABAC

ABC AC ABAC aA aAaB aAaBaC

ABC AB AAAB AC AAAC AAABAC

ABC AA AAAC AB ABAC AAABAC

30 ___ __ F.eks. hvis man begynder med en tilstand ABC?(110) og det indkomne signal f.eks. er ABC(010), der repræsenterer en ændring i ledning A fra "1" til "0" vil ændringen blive 35 detekteret af mikrodatamaten således, at ændringen ifølge tabel I svarer til et trin i en bestemt retning, hvor aa

DK 165025B

11 angiver et trin op. Dette kan betegnes som en ændring af akslens drejningsstilling eller en tilvækst af drejningsstillingen til højre. Dette kan ses af fig. 5A, hvor bølgeformen I indeholder positive data A, bølgeform II 5 indeholder positive data B og bølgeform III indeholder negative data C, hvilke data ligger mellem punkterne 150° og 210°. Ændringen aa til "0" ved 210° angiver et trin til højre i de fleste gyrokompasser svarer til et trin på 1/6°.

10

Andre ændringer f.eks. ΔΒ ved 150° repræsenterer et trin i den modsatte retning (Ned). Ændringerne aaaC repræsenterer to trin Op, og ABAC repræsenterer to trin Ned, hvilke ændringer der udskilles af mikrodatamaten subtra-15 heres eller adderes til den lagrede vinkelværdi, hvorefter den ændrede værdi lagres til senere brug. Af dette følger, at mikrodatamaten opbevarer skibets nugældende kurs. Den seneste eller opdaterede værdi af skibets retning er på ethvert tidspunkt tilgængelige ved hjælp af 20 subtraktion eller addition af den udskilte ændring af retningsinformationerne, således at cosinus og sinus af retningen kan gendannes.

Med henvisning til fig. 1 ses det, at mikrodatamaten er 25 synkroniseret med hensyn til radartidsindstillingen ved hjælp af en puls-repetion-frekvens PFF, som er frembragt af en PRF generator 28 til både modtageren 14 og senderen (ikke vist). Tidsstyrepulsen er ved hjælp af ledning 29 også overført til mikrodatamaten 40, hvilken puls virker 30 som et afbryde- eller tidsstyresignal. Mikrodatamaten forsyner via en databus 44, en digital-til-analogomsætter 50 med sinus og cosinus værdier, som svarer til den lagrede vinkelværdi, der repræsenterer gyrokompasakslens vinkelstilling. Disse digitale værdier repræsenterer en 35 vinkel, over hvilken rotation og stabilisation af PPI'en tilvejebringes ved hjælp af X- og Y-afbøjningskredsløbet.

Data på databus 42 transmitteres til forskellige kompo-

DK 165025 B

12 nenter i omsætterenheden 50, ved hjælp af en adressebus 44 og en åbneledning 45. Omsætterenheden 50 omfatter di-gital-til-analogomsættere til sinus- og cosinusdatakana-lerne. Disse digital-til-analogomsættere bliver forsynet 5 fra mikrodatamaten med digitale værdier af sinus og cosinus til drejningsvinklen. Omsætterne forsynes også med X- og Y-referenceantennestillinger, hvor spændingerne X og Y forekommer på henholdsvis ledning 100 og 101. Referencespændinger X og Y overføres til omsættere under sty-10 ring af mikrodatamaterne data- og adressebusser. Sweep-referencespændingerne X og Y repræsenterer den roterede PPI-sweepreference, som frembringes i løbet af PPI'ernes sweepomløbstid, hvilke X- og Y-referencespændinger skiftevis bruges af begge omsættere. Mikrodatamaten styrer 15 for hver X- eller Y-sweepreferencespænding X- og Y-anten-nestillingen referencespænding til hver af omsætterne ved hjælp af ledningerne 100 og 101. Hver D/A-omsætter modtager således X- eller Y-antennestillingens spændinger ved hjælp af en omskifterenhed, som styres af mikrodatamaten 20 ved hjælp af de ovenstående data- og adressebusser på en måde, der vil blive nærmere beskrevet i forbindelse med fig. 4. Hele processen med opdatering af PPI'ens referencespændinger, der bevæger PPI'ens repræsentation, optræder én gang pr. radarperiode i løbet af sweepomløbstiden.

25 Den seneste drejningsvinkel frembringes for hver sweep, således at den adaptive kompasenhed 10 uden anvendelse af indskudte mekaniske midler frembringer realtids X- og Y-udgangssignaler, der i fase med hensyn til radartidsfrekvensen i form af X- og Y-analogreferencespændinger, som 30 bruges til at frembringe en stabiliseret og orienteret PPI-fremvisning, der normalt er nord-stabiliseret.

Der henvises nu til fig. 2, hvor der er vist et blokdiagram, der anvendes, når gyrokompassets udgangssignal be-35 står af trefase synkronsignalerne ΦΑ, ΦΒ og Φ0 som vist i fig. 1. Disse signaler repræsenterer amplituden af vekselstrømsbærespændingen for synkroen 400 ved en given

DK 165025B

13 akselstilling. Det er muligt at bruge synkroen 400 som et tilvækst-positionsorgan (fig. 2 og fig. 5A), fordi der findes et antal af let detekterbare tilstande såsom nulamplituden af en faselednings bærespænding. I fig. 5A er 5 dette vist ved 0, 60, 120, 180, 240 og 300 graders skæringspunkter. Synkronakselens 360° drejning er opdelt i seks tilvæksttrin. Signalovergangene af bølgeformerne ved disse naturlige opdelingspunkter er betegnet som "hoved-overgangene" . Når således en omdrejning på 360° af syn-10 kronakselen svarer til en gradændring af skibets kurs, hvilket ofte er tilfældet, er det tilsvarende tilvæksttrin på 1/6 grad.

Ifølge opfindelsen vælges ikke de ovenstående, sædvanlige 15 nulskæringspunkter som hovedovergange, men derimod vælges punkterne i overensstemmelse med lige store bærespændingsamplituder ved hjælp af en sammenligning mellem to vilkårlige bølgeformer. Dette ses af fig. 5 at være ved 30, 90, 150, 270 og 330 grader. Denne udvælgelse elimine-20 rer common mode transientforstyrrelser på udgangsfasebølge- formerne ΦΑ, ΦΒ og Φ0, da der ikke findes noget fast referenceniveau, som der er behov for at sammenligne med. Udvælgelsen gør det muligt for fasekomponenterne at virke ved meget lave signalniveauer således, at en nøj-25 agtig sammenligning er mulig.

I fig. 2 er de tre fasesignaler ΦΑ, ΦΒ og Φ0 overført til et dæmpningskredsløb 60 på signalindgangen af signalbehandlingskredsløbet 30. Spændingen på hver faseledning 30 er dæmpet ved hjælp af spændingsdeler 61, 62, spændingsdeler 63, 64 og spændingsdeler 65, 66, og udgangen fra midtpunktet af hver af de tre spændingsdelere er forbundet til indgangen af de tre fasekomparatorer henholdsvis 71, 72 og 73, som danner sammenligningsenheden 70. Sig-35 nalindgangen til hver komparator er fortrinsvis dæmpet med en faktor på ca. 20. F.eks. er indgangsmodstandene 61, 63 og 65 på ca. 70 kQ, og udgangsdelermodstandene 60,

DK 165025B

14 62 og 64 er på ca. 3,5 kQ. Det skal bemærkes, at der derved ikke alene opnås en negligibel lille belastning af hver synkronindgangsledning, men også opnås, at der uden modifikation af indgangssignalet kan benyttet et stort 5 eller bredt område af indgangsspændinger, fordi der anvendes et dæmpningskredsløb 60. Samtidig er hver fasekom-parator indrettet til at reagere for en meget lille signalændring, på få millivolt, mellem hver af de to indgangsfasesignaler, der skal sammenlignes, endog under 10 tilstedeværelse af høj common mode signalinterferens, som de tre faseledninger modtager fra transientsignaler, der frembringes af ombordværende elektriske apparater eller lignende.

15 Komparatorerne 70, 72 og 73's udgangssignal er en firkantbølge med bærespændingens frekvens. For en given stilling af gyroakselen, f.eks. de i fig. 5 viste 160°, er amplituden af A positiv (punkt 80) i løbet af bærebølgens positive halvperiode. Det fremgår, at ΦΑ er større 20 end Φ0 (punkt 83), ΦΒ (punkt 82) er større end ΦΑ, og Φ0 er mindre end ΦΒ. Dette kan ses i bølgeformerne I, II og III på fig. 5A, som viser udgangssignalet fra amplitudesammenligningen af bærebølgens positive halvperiode. I bærebølgens negative periode er udgangssignalet inverte-25 ret med hensyn til I, II og III (fig. 5A). De respektive udgangssignaler ses derfor som firkantbølger på udgangen af de tre fasekomparatorer 71, 72 og 73 (fig. 2).

De tre komparatorers udgangssignaler indeholder synkron-30 akselens stillingsværdi, som er repræsenteret i de relative faser af firkantbølgerne 78, 79 og 81. Disse bølgeformer strobes ind i et konventionelt lagerregister 90, der er indrettet til at virke som puffer for mikrodatamaten. Denne strobning optræder fortrinsvis nær ved midten 35 af enten den positive eller den negative periode af bærespændingens frekvens, som overføres til referenceindgangsterminalerne 52 og 53. Positionsinformationen er

DK 165025 B

15 lagret som en digital kode i lagerregisteret 90. Strob-ningen er udført ved hjælp af en fase-skift-isolator 55 og en tærskelværdi-komparator 67.

5 Synkronreference-indgangssignalet ved terminalerne 52 og 53 har konstant bærebølgeamplitude (ikke vist), som er i fase med synkronfaserne og således i fase med de tre kom-paratorers udgangssignaler. Dette medfører, at synkron-referencesignalets nulgennemgange og fase-komparatorens 10 udgangssignal optrasder på samme tidspunkt. Strømreferen-cesignalet er, ved hjælp af fase-skift-isolatoren, skiftet ca. 90°, hvorved signalets nulgennemgange nu optræder tæt ved midtpunktet af bærebølgeformerne 78, 79 og 80.

Dette opnås ved hjælp af RC-elementer i et kredsløb med 15 antiparallelle dioder i fase-skifteren 55. I kredsløbet udskiller og ensretter en optokobler 58 på velkendt måde den faseskiftet strøm. Udgangsspændingen fra optokobleren 58 har bølgeformen 87, som er den ensrettede halvbølge af strømmen gennem modstanden 59, og denne strøm overføres 20 til indgangen af en konventionel tærskelværdikomparator 67, hvor signalet sammenlignes med en velkendt referencekilde 61, der er indrettet til at frembringe en firkant-strobepuls 86, hvis positive overgang optræder ca. midt mellem bærebølgens nulgennemgange af den positive halv-25 periode. Den positive overgang af udgangsbølgen 86 fra tærskel-komparatoren på ledning 52 strober den seneste positionsinformation på udgangene fra fase-komparator 70 ind i registre 90 ved hjælp af ledningerne 74, 75 og 76, som er den digitale kode, der overføres til mikrodatama-30 ten. Den vinkelkodede information af den relative akselstilling opbevares i registeret 90 indtil opdateringen i løbet af den efterfølgende bærebølge periode, som optræder ved næste positive overgang af bølgeformen 86. I tilfælde af udeblivelse af vinkelændringer fra synkron-35 akselen opretholdes det kodede udgangssignal uændret. Den kodede bølgeforms bits 1-3 er udgangssignalerne A, B og C på ledningerne 16, 15 og 19, hvilke signaler danner en

DK 165025 B

16 digital kode, som overføres til mikrodatamaten 40 (fig.

1) på databussen 32 (fig. 1).

Der henvises nu til fig. 3, hvor digitalsignalerne fra 5 lagerregistre 90 overføres til indgangen af en tilpasningsenhed 91 i mikrodatamaten ved hjælp af databus 32. Mikrodatamaten 40 er realiseret ved brug af komponenter fra en "Motorola 6800"'s familie af mikroprocessorer, og hvor følgende komponenter bruges: En tilpasningsenhed 91, 10 som er en "motorola MC6821", samt en mikroprocessor "MC6802", der er en 8 bit mikroprocessor med en taktim-pulsstyringskrystal 93. "MC 6802'en" omfatter endvidere et lager (RAM) (ikke vist), som er indrettet til midlertidigt at opbevare data, der er nødvendige for at udføre 15 beregninger og lagring af vinkeldata. Mikrodatamaten 40 omfatter yderligere et "MC 6840"-programmerbart tidsur 94 og et læselager 95 (ROM), der er en model "MCM 2716", som indeholder programafviklingen for mikrodatamaten. En afkoder 96 sørger for, at mikroprocessor 92 kan adressere 20 de andre komponenter i en velkendt datamatoperation.

Kort forklaret overføres signalerne fra registre 90 (fig.

2) til mikroprocessor 92, når mikroprocessoren adresserer tilpasningsenheden 91 således, at enheden instrueres om 25 at bringe det kodede indgangssignal videre ved hjælp af databussen 42. Mikroprocessoren læser de lagrede instruktioner i læselageret (ROM), hvilke instruktioner bevirker, at den aktuelle digitale informationskode bliver sammenlignet af processoren med den forudgående digitale .

30 kode, som er lagret i lageret (RAM) for at bestemme tilstedeværelsen af enkelte eller multiple tilvæksttrin, der angiver en tilvækst eller en reduktion af gyroakslens stilling. Antallet af trin adderes eller subtraheres fra den forudgående indgangsaksel vinkelstilling, der endvi-35 dere lagres i lageret (RAM). De aktuelle værdier af synkronakslens vinkelstilling er således tilgængelige i mikrodatamatens lager (RAM), og den aktuelle sinus- og

DK 165025B

17 cosinusværdi af akselvinkelstillingen er tilgængelig, efter af værdierne er hentet fra en lagret tabel i læselageret 95 (ROM). Mikrodatamaten overfører i afhængighed af radartidsstyreperioden de passende sinus- og cosinus-5 værdier ved hjælp af databussen 42 og adresseledningerne 44 til indgangen af D/A-omsætterenheden (fig. 1 og fig.

4), hvilke værdier er tidsstyret med hensyn til radarpulsen ved hjælp af det programmerbare tidsur 94, som er indrettet til tidsstyring af udgangsdata fra mikroproces-10 soren med hensyn til puls-repetitions-frekvensen (PRF), der er den grundlæggende radartidsangivelse. F.eks. optræder de adapterede referencespændinger fra den roterede PPI i sand tid i løbet af PPI-radarens omløbssweep. I overensstemmelse med at tidsuret 94 udøver en tidsstyring 15 af udgangsdata i afhængighed af mikroprocessor instruktionerne er de opdaterede sinus og cosinus værdier af PPI'ens drejningsvinkel tilgængelige for D/A-omsætterenheden (fig. 1) ved begyndelsen af omløbstiden således, at D/A-enheden er i stand til at kombinere disse vinkel-20 data med den foreliggende X- og Y-antenneposition, således at der kan opretholdes en stabiliseret og orienteret PPI repræsentation under tilstandsændringer af skibets kurs.

25 Der henvises nu til fig. 4, hvor der er vist et blokdiagram over D/A-omsætterkredsløbet. Et sæt på to 12-bit monolitiske og multiplicerende D/A-omsættere én (110) til X-referencekanalen og én (120) til Y-referencekanalen, modtager PPI drejningsvinklen, som er en 12-bit digital-30 information, og den aktuelle vinkelposition, der er X- og Y-antennestillingens referencespændingerne, som tilføres ved hjælp af ledningerne 100 og 101 til D/A-omsætterens referencespændingsindgange. Hver af D/A-omsætternes analoge udgangsværdi er proportional med produktet af deres 35 referencespænding og den digitalværdi, som er indført i omsætteren. Mikrodatamaten overfører via databussen 42 de digitale PPI drejningsdata til pufferregisteret 111 og

DK 165025B

18 112, således at X-kanalen dirigeres til 111 og Y-kanalen til 112. Datadirigeringen udøves af en apparatvælger 130, som er indrettet til at afkode mikrodatamatens adresseindgangsværdier. En vælgerledning 45 (fig. 4) udvælger 5 omsætterenheden 50 (fig. 1), og de tre nedre adressebits taktimpuls på adressebussen 44 anvendt til at vælge de særskilte registre i enheden 50 ved hjælp af ledningerne 113, 123, 133, der er tilordnet hvert af registrene. De digitale indgangsværdier er således dem, der overføres 10 til indgangene på D/A-omsætterne og er desuden sinus eller cosinus af den ønskede PPI drejningsvinkel. Registrene 111 og 112 er bipolære og frembringer negative eller positive analoge spændinger. Antennepositionens x-og y-referencespændinger overføres til D/A-referenceind-15 gangene ved hjælp af en velkendt omskifterenhed 131, der kan være Analog Devices' model "AD7502", som er indrettet til at overføre X-referencespændingen til enten D/A-om-sætter 110 eller 120, samt Y-referencespændingen til enten D/A-omsætter 120 eller 110. Fig. 7A og 7B viser disse 20 forbindelser mere detaljeret. Omskifterstillingerne styres af et statusregister 132's udgangssignal. Registerets status sættes af mikrodatamaten 40 via databussen 42 og adresseindgangene, som afkodes ved 130. Mikrodatamaten overfører til ethvert tidspunkt antennestillingens refe-25 rencespændinger således, at der opnås de korrekte udgangsværdier fra D/A-omsætterne til at forsyne PPI'ens sweepreferencespænding. Udgangene fra D/A-omsætterne er forbundet til indgangen af eksemplerings- og holdeenhe-deren 112 og 122. Under styring af statusregisteret 132 30 bliver hver eksemplerings- og holdeenhed aktiveret til at "eksemplere", således at X- og Y-udgangene antager de tilførte indgangsværdier, hvorefter enhederne slettes til at "holde" tilstanden. D/A-omsætterne, som frembringer det analoge indgangssignal under eksempleringsperioden, 35 er nu ledige for den næste opgave, medens eksemplerings-og holdeenheden bevarer omsætterudgangen. Mikrodatamaten tidsstyrer begivenhederne i D/A-omsætterenheden 50 (fig.

DK 165025 B

19 1) nøjagtigt, således at PPI X,Y-sweepreferencespændin-gerne ved D/A-omsætternes udgange 112 og 122 opdateres i løbet af en radar-omløbsperiode og overfører X- og Y-re-ferenceværdierne til det næste sweep.

5

Fig. 7A og 7B viser dataindgangene, der anvendes til den elektroniske PPI stabilisering og orientering, hvilket vil blive beskrevet i det følgende. Fig. 7A viser den opdaterede PPI-sweepreferencekanal. Mikrodatamaten over-10 fører, i rækkefølge, sinusværdien af drejningsvinkelen Φ til D/A-omsætteren 111, som beskrevet ovenfor, cosinus-værdien af drejningsvinkelen 0 til D/A-omsætter 121, og dirigerer Y-antenne-referencespændingen (proportional med cosinus af antennestillingen A) til D/A-omsætteren 111 15 som dens referenceindgangsspænding, samt dirigerer X-antenne-referencespændingen (proportional med sinus af antennestillingen A) til D/A-omsætteren 121. Efter en tidsvarighed på omkring 5 mikrosekunder stabiliserer D/A-omsætterens udgangsværdier sig på produkterne -cos A 20 sin<$ for D/A-lll og -sin A cos Φ for D/A-omsætteren 121. Mikrodatamaten dirigerer nu eksemplerings- og holdeenheden 112 til på velkendt måde at eksemplere summen af D/A-omsætternes udgangsværdier, som er tilgængelige for et summationsknudepunkt 124. Udgangsværdien er det inverse 25 af udtrykket fra D/A-omsætterens udgangsværdier, dvs. 5ίη(Α+Φ), og enhed 112 styres til at holde denne værdi. Mikrodatamaten fortsætter nu med at overføre det inverse af βΙηΦ til D/A-omsætter 111, som nu er fri til næste opgave, og styrer omskifteren til at udskifte antenneposi-30 tionsreferencespændingerne i enhederne 111 og 121. D/A-omsætternes udgangssignal antager nu værdierne, der er angivet i fig. 7B. Mikrodatamaten dirigerer nu eksemplerings- og holdeenheden 122 til på velkendt måde at eksemplere summen af D/A-udgangsværdierne ved summations-35 knudepunktet 125. Efter omkring 5 mikrosekunder har udgangsværdien af enheden 122 antaget den inverse værdi, dvs. cos(Α+Φ), og "holde" tilstanden på enheden 122 slet-

DK 165025 B

20 tes af mikrodatamaten. Udgangsværdierne er PPI sweep X-og Y-referencespændingerne for den roterede PPI repræsentation. Opdateringsprocessen af sweepreferencespændinger-ne gennemføres inden for en 80 mikrosekunders omløbspe-5 riode. Det skal bemærkes, at det elektroniske PPI orienteringssystem tillader en næsten øjeblikkelig orientering af PPI fremvisning til den ønskede stabiliserede retning i modsætning til et relativt langsomt mekanisk system.

10 En beskrivelse af den foretrukne udførelsesform startede med en synkrontype-gyrokompasindgangssignal, som i denne udførelsesform benytter en deling af en 360° synkronaksel drejning med en faktor på 6. Standardtrinene på 1/6 grad er opnået med en koblingsudveksling for kompassynkron-15 aksel på 360:1. Andre koblingsudvekslinger, som 180:1 eller 36:1, er ofte benyttet. Ifølge en nedenfor beskrevet, yderligere udførelsesform for opfindelsen opnås disse koblingsudvekslinger ved at tilføje et specielt afkodnings- og udvælgelseskredsløb på indgangen af behand-20 lingskredsløbet på fig. 2, således at udvælgelsen på velkendt måde af en anden følge af instruktioner i mikrodatamaten medfører behandlingen af den digitale indgangskode. De resterende komponenter i systemet, dvs. mikrodatamaten og D/A-omsætterenhederne, er de samme, som dem 25 der er vist i fig. 2.

Udover de ovenfor nævnte træk verificerer mikrodatamaten 40 gyldigheden af det nye indgangssignal efter en detektering af en signalovergang i den digitale indgangskode 30 fra registeret 90. F.eks. danner indgangsbittene alle "0" eller alle "1" en fejltilstand, og ignoreres af mikrodatamat samt betragtes som et ukorrekt indgangssignal.

Før mikrodatamaten accepterer en ny position, som værende den aktuelle position, der svarer til en ændring af ski-35 bets kurs og dermed en ændring i den digitale kode, er den nye position i registeret 90 bekræftet i et antal forudindstillede perioder før accepteringen finder sted.

DK 165025B

21

Dette gør det muligt at fjerne fluktuationer i indgangssignalet ved at tilføje et effektivt hysterese- eller forsinkelsesled i indgangsdata fra gyrokompasset.

5 Multifasesystemer såsom en inkrementiel optisk indkoder, holder i modsætning til tofasesystemet mere information end blot et enkelt trin op eller ned. Det ovenfor beskrevne synkronpositions-indgangssignal medfører en treelement digitalkode A, B, C på udgangen af registeret 90, 10 og fortolkes som et eller to trin op eller ned, hvilket tidligere er beskrevet i forbindelse med tabel I.

Denne to-trinsfortolkning tillader højere indgangsdatahastigheder, således at det er muligt for systemet at ac-15 ceptere hurtigere ændringer i kursen fra gyrokompasset, end når en enkelt trinændring optræder. Den maksimale indgangsdrejningshastighed, der nu er i stand til at blive acceptere, svarer til en 120° synkronaksel-positionsændring pr. bærebølgeperiode. Denne hastighed kan, for en 20 synkro med en 60Hz frekvens, beløbe sig til en hastighed af 20 omdr. pr. sek. eller 1200 omdr./min. Ved brug af en kompassynkronudveksling på 360:1 svarer denne hastighed til en kursændring på 20° pr. sek. Til luftbåren anvendelse, hvor en hurtigere kursændring optræder, bruges en 25 bærespænding på 400 Hz. Hastighederne stiger proportionalt op til en kursændring på ca. 130° pr. sek.

Der henvises til fig. 6, som viser et blokdiagram af indgangssignalbehandleren, hvor en synkronakselomdrejning på 30 360° er delt med 12, hvilket medfører en gyrokompas-syn- kronakseludveksling på 180:1. Blokdiagrammet omfatter en afkodningsvælger 68, der er indrettet til samvirkning med udgangssignalerne 78, 79, 81 fra en fasekomparator 70 således, at der udføres en "eksklusiv- or" funktion på to 35 vilkårlige af udgangssignalerne med bølgeformerne I, II eller III på fig. 5A. Resultatet af udgangssignalerne med bølgeformerne I, II eller III på fig. 5A. Resultatet af 9

DK 165025 B

22 denne funktion er vist på fig. 5B ved bølgeformerne IV, V og VI, hvor begge bølgeformer I og III er "høje”, f.eks. ved 60°, hvilket medfører et nuludgangssignal på bølgeformen VI, således at fC vælges.

5

Udgangsledningerne 34, 35 og 36 fra afkodningsvælgeren 68 bærer bølgeformerne henholdsvis IV, V og VI. Kun en af disse bølgeformer er negativ på grund af eksklusiv- eller afkodningen (fig. 5B), som udføres af enheden 68. Den ne-10 gative del af bølgeformen bruges til at vælge de særskilt dæmpede signal ΦΑ, ΦΒ eller Φ0, der overføres til en omskifterenheds 69 indgang således, at det valgte dæmpede signal findes på ledning 84b. En sådan omskifterenhed kan være en velkendt faststofomskifter såsom "AD75aa" fra 15 Analog Devices. Hver ledning IV, V eller VI vælger derfor, når de er negative, indgangsfasesignalet ΦΑ, ΦΒ, Φ0 med aftagende amplitude mellem hoved-overgangspunkterne.

Den udvalgte dæmpede fase ΦΑ, ΦΒ eller Φ0 på ledning 84b sammenlignes med et spændingsniveau for således at opnå 20 en underinddeling af synkronakselomdrejningen mellem hovedovergangspunkterne 83B, 83D, 83E, 83F, 83G og 83H (fig. 5A). Disse punkter har ens amplitude og er tidligere beskrevet med hensyn til virkemåden af fasekompa-ratoren på fig. 2. Underinddelingsovergangene er i det 25 følgende betegnet som "underovergange". Udvælgelsen af fasen med faldende amplitude mellem to vilkårlige punkter med lige store faseamplituder, er repræsentative for indgangssignalet, erstatter effektivt sættet af tre individuelle faser med sinusformede kurver med et enkelt signal 30 med en trekantet kurveform, der er dannet af 83A, 83B og 83C (fig. 5a). Den udvalgte fase er følsom over for common mode transiente forstyrrelser på indgangssignalet. Opfindelsen eliminerer disse forstyrrelser, idet summen af synkronfasernes øjeblikamplituder altid er nul, så-35 ledes at der etableres et for synkronudgangssignalet virtuelt nul ved fællespunktet af spændingsdelerne i dæmpningskredsløbet 60. Niveauindstilling af en niveauind- '

DK 165025 B

23 stillingsenhed 141 er udført ved hjælp af ledning 140, og spændingsforskellen mellem det virtuelle nul og lokal jord på ledning 150 er proportional med de transiente forstyrrelser således, at dette kan bruges til at elimi-5 nere en vilkårlig forstyrrelseskomponent fra den udvalgte fase ΦΑ, ΦΒ eller Φ0 i enheden 141. Niveauindstillingsenheden 142 (fig. 6) er indrettet til at indstille niveauet af det udvalgte fasesignal på ledning 84b i overens temmel se med værdien af signalet på ledning 140, som 10 repræsenterer common modespændingen. Middelværdispændingen af udgangssignalet på ledningen 145 er nu på det lokale jordniveau, således at common mode forstyrrelserne er fjernet. Dette jordniveau gør det muligt for en kom-parator 146 at sammenligne med den lokale jord, således 15 at midtpunktet mellem hovedovergangene defineres. Kompa-ratoren 146's udgangssignal er en firkantbølge og "1" eller "0" udgangsstørrelsen afhænger af om amplituden af bærebølgen er negativ eller positiv. F.eks. er udvælgelsen Øf ØC (fig. 5B, bølgeform VI) mellem punkterne 83B og 20 83D udført i løbet af dens negative tilstand. Udgangssig nalet fra komparator 146 er "1" mellem 83C og 83B og "0" mellem 83C og 83D i løbet af den positive fase af bærebølgen og er det modsatte i løbet af den negative fase. Komparatorens udgangssignal overføres til dataregisteret 25 90 ved hjælp af en taktimpuls på samme måde som beskrevet for 360:1 synkronen, således at bærebølgen fjernes. Den digitale kode på udgangen af registeret 90 består nu af 4 bit, nemlig A, B, C og D, som bliver undersøgt af mikroprocessoren, og behandlet sammen med overgangene i ind-30 gangskoderne A, B, C og D for opdatering af den lagrede position af gyrokompasset og dermed opdatering af skibets kurs.

35

Γ_τ---2L---------DK 165025 B

d ω ρρ<ι<υυρρχί<υυρ c <<<<<<<<<<<<< <<OUCQCQ<<UOD3P< <· <<<<<<<<<<<<< Q D Q Q Q Q Q Ό<<<<<<< Q)<UP<UCQ< o<<<<<<<

CQ<<OUfflGQ<<UOOQCQ

CO <<<<<<<<<<<<< Ό

<D aQQQQQQQQQQQQ

C <<<<<<<<<<<<< <<<UUPCQ<<UUCQCQ< 03 <<<.<<<< <<<<<<

V

Q)

C

DS <QUQPQ<PUQPQ< W H <<<<<<<<<<<<< B> 03

Z

s. ------------------ s H 03 w 2 Qt

O O PPPP<<UUPP<<U

J H <<<<<<<<<<<<<

ω UU<<UUPP<<UUP

P < <<<<<<<<<<<<< < B* EH o OS ------------------ E-i

H Q Q Q Q Q Q

p <<<<<<

I Of P < U P < U

O <<<<<<

UUPP<<UUPP<<U

CO <<<<<<<<<<<<< Q<

O QQQQQQQQQQQQQ

<<<<<<<<<<<<<

03 UUPP<<UUPP<<U

<<<<<<<<<<<<<

Cu

O

QUQPQ<QUQPQ<Q H <<<<<<<<<<<<< Ό

C

(O Q JQ IQ Q Q IQ IQ Q Q IQ IQ Q Q

+> U U JU IU IU |U |U !U U U U U U

CO |P iP IP IP P P P P P P |P IP IP

Η < < < < < <I<I<I<J<I<I< < •Η ΕΗ __ _

DK 165025 B

25

Ovenstående tabel II viser beslutningsformatet for mikroprocessoren, som beslutter om indgangsovergangene angiver et to, tre eller fire trin op eller ned. En synkronkom-pasudveksling på 180:1 frembringer 1/6° trin således, at 5 der med en bærefrekvens på 60 Hz tillades en variation i kompaskursen op til 40°/sek.

Fig. 11 viser et blokdiagram over indgangssignal-behandlingskredsløbet for det tilfælde, hvor der mellem hoved-10 overgangspunkterne benyttes en underinddeling, som er større end 2, således at der, for en synkronkompasaksel-udveksling på 36:1 og med ni underovergangspunkter mellem hosliggende hovedovergangspunkter gives en underinddeling på ti undertrin mellem hovedovergangene. Langsommere 15 akselhastigheder kan nu bruges til at give den samme trinændring på 1/6° i kursen. Denne realisation er i det væsentlige den samme som den ovenfor beskrevne, hvor kom-paratoren 146 adderer ét underovergangspunkt. Sammenligningen med lokal jord 151 i fig. 6 er nu erstattet af en 20 sammenligning med en analog spænding, som frembringes af en fire-bit D/A-omsætter 147, via en ledning 149. Mikrodatamaten overfører det digitale indgangssignal til D/A-omsætteren igennem et pufferregister 148.

25 Komparatoren 146 bestemmer, om bærebølgens amplitude af den udvalgte fase på ledning 152 er inden for det trin, der er anvist af mikrodatamaten 40 ved hjælp af lagring af en særskilt trinværdi i pufferregistre 148, som forsyner den analoge spændingsindgang på komparatoren. Når 30 bærebølgeamplituden på ledning 152 er større end et forudbestemt spændingsområde af den analoge sammenlignings-spænding 149, optræder der et digitalt udgangssignal "1" på tilvækst-ledning 155, og når amplituden er mindre end det omtalte område, optræder der et "l" på reduktionsled-35 ning 157. I det tilfælde, hvor bærebølgeamplituden på ledning 152 er inden for det analoge spændingsområde, er begge ledninger 155 og 157 på ”0". Signalerne på led-

DK 165025 B

26 ningerne 155 og 157 strobes på tidligere beskreven måde ind i registeret 90 samtidig med udgangssignalerne A, B og C. Den digitale kode på udgangen af registret 90 består nu af 5 bits, nemlig A, B, C, D og E, hvor D og E 5 er ordre til mikroprocessoren om at øge eller sænke den digitale værdi, som er strobet ind i registre 148 (fig.

11). Registret 90's udgangssignaler A, B, C, D og E overføres via databussen 32 til mikrodatamaten, der sænker eller hæver udgangssignalet til D/A-omsætteren 147 via 10 pufferregistre 148, indtil komparatoren 146's to indgangssignaler er lige store. Dette bestemmer de særskilte undertrin, som svarer til synkronakselens stilling. Når der detekteres en signalovergang fra ét trin til et hosliggende trin, adderer eller subtraherer mikrodatamaten 15 trinværdien til den foreliggende værdi, som repræsenterer skibets lagrede vinkelkurs. 4-bits D/A-omsætteren muliggør en underinddeling op til 16. Lineariteten af bærekurven på ledning 152 mellem to hovedovergangspunkter er således, at en underinddeling op til 20 ens tilvækster er 20 mulig. I tilfælde af mistilpasning sørger mikrodatamaten automatisk for en positionsændring af hovedovergangspunkterne.

Der henvises nu til fig. 8, hvor der er vist et blokdia-25 gram over indgangssignalbehandleren 30, som bruges, når gyrokompasset har en trinudgang i stedet for en synkronudgang. For en jævnstrøms-trinfremfører er gyrokompassets udgangssignaler ΦΑ, ΦΒ og Φ0 bølgeformer, som optræder på ledningerne henholdsvis 422A, 422B og 422C (fig. 10).

30 Fig. 10A viser, hvornår hver af disse bølgeformer er positive (udfyldt) eller negative (blanke). Indgangssignalbehandleren 30 accepterer jævnstrømssignaler på ledningerne 61, 63 og 65 med begge polariteter over et bredt område af spændingsniveauer. Dæmpnings- og isolatorkreds-35 løbet 60B omfatter en diodebro 170, der er forbundet med ledning 61 og 171 samt i serie med en optokobler 172, hvis virkemåde er magen til optokobleren 58 på fig. 2. ΦΒ 27

DK 165025B

og $C er forbundet på samme måde som ΦΑ. Ved brug af diodebroen 170 er det på velkendt måde muligt at acceptere signaler af begge polariteter, således at strømmen igennem optokobleren er uafhængig af polariteten. Derfor 5 kan kilden 175 (fig. 10) være af begge polariteter. Kom-paratorerne 70B er indrettet til at sammenligne hver indgangsfase med en forudbestemt værdi, som er bestemt af et potentiometer 177. Når en overgangsafkoder 181 detekte-rer, at der optræder en signalovergang, vil udgangssigna-10 lerne A, B C på ledningerne 74, 75, 76 blive overført til registeret 90 ved hjælp af en taktimpuls. Når der benyttes en vekselstrøms-trinf remf ører, er jævnstrømskilden 175 (fig. 10) erstattet med en vekselstrømskilde, og signalets bærebølgeamplitude er vist ved kurverne på fig.

15 10A. Data bliver overført til registret 90 på den ovenfor beskrevne måde dog med udelukkelse af overgangs-afkoderen 181.

20 25 30 35

Claims (15)

1. Adaptivt kompasdrivsystem til brug i forbindelse med 5 en planpositionsindikator (PPI) i et radarsystem, kendetegnet ved, at det er indrettet til at reagere på elektriske signaler, som repræsenterer positionsændringer fra et gyrokompas og omfatter en anordning (30) til forkonditionering af de nævnte elektriske signaler 10 (ΦΑ, Φβ, ΦΟ, så at der tilvejebringes trinformede signaler (I, II, III; IV, V, VI), som repræsenterer vinkelforandringer af gyrokompassets akser, organer (70) til detektering af tilstanden for de nævnte behandlede signaler (I, II, III; IV, V, VI) fra forkonditionseringsanord-15 ningen (30) og til at detektere tilstedeværelsen af en eller flere trinvise ændringer i udgangssignalerne, en mikroprocessor (92, fig. 3), som er indrettet til at reagere på udgangssignalerne fra forkonditioneringsanord-ningen (30) og til at udlede et kodet ændringssignal fra 20 forkonditioneringsanordningen (30), hvilket kodet ændringssignal repræsenterer trinvise forandringer i vinkelstillingen for gyrokompasakslen, organer, som er styret af mikroprocessoren (92) til afgivelse af realtidsudgangssignaler i et format af digitale koder, som repræ-25 senterer sinus og cosinus for den tilstræbte PPI-rotationsvinkel, samt organer (50) med en digital-til-analog-enhed (110, 120) til kombinering af de nævnte realtidsudgangssignaler med X-Y-positionsspændinger fra et radarsystem til frembringelse af X- og Y-sweepreferencespæn-30 dinger for orientering af billedet på PPI-fremviseren, hvorved systemet sikrer, at billedet PPI-fremviseren ikke drejer, når radarsystemet drejes.'

2. Adaptivt kompasdrivsystem ifølge krav 1, kende-35 tegnet ved, at de nævnte elektriske signaler (ΦΑ, ΦΒ, Φ<3) er udgangsfasesignaler, hvor den relative amplitude for hvert udgangsfasesignal er en funktion af vin- DK 165025 B 29 kelstillingen for gyrokompassets aksel, og at forkondi-tioneringsanordningen (30) omfatter et komparatororgan (67) til at frembringe kodede signaler, hvis overgange repræsenterer punkter med i hovedsagen ens bærebølgeam-5 plitude for to vilkårlige faser af udgangsfasesignalerne, samt et udgangsregister (90) til lagring af kodede signaler som kodede data, hvilken mikroprocessor (92) er koblet til anordninger indeholdende lagrede, tidligere værdier for de kodede data og er indrettet til at modtage 10 de nævnte kodede data fra udgangsregistret (90) og til at modtage et kodet ændringssignal fra anordningen indeholdende de tidligere lagrede værdier, hvilket ændringssignal repræsenterer en trinvis ændring i gyroakslens vinkelstilling. 15

3. Adaptivt kompasdrivsystem ifølge krav 2 og indrettet til at arbejde over et flertal af forsyningsspændinger og -frekvenser fra en synkron udgang for at orientere billedet på PPI-fremviseren, for at tilvejebringe en nord- 20 stabilisering af PPI-fremviseren under et fartøjs kursændringer, kendetegnet ved, at de nævnte elektriske signaler (ΦΑ, ΦΒ, ΦΟ er tre fasebæresignaler og referencesignaler fra et gyrokompas med en synkron-opbyg-ning, hvor komparatororganet (67) er indrettet til at ar-25 bejde i afhængighed af de tre nævnte fasebæresignaler (ΦΑ, Φβ, ΦΟ og til at frembringe signaler, hvis overgange repræsenterer trinvise forandringer i fartøjets kurs, og at udgangsregisteret (90) er indrettet til at lagre værdierne for nævnte overgangssignaler i form af kompas-30 stillingsdata i afhængighed af referencesignalerne.

4. Adaptivt kompasdrivsystem ifølge krav 1-3, kendetegnet ved, at kombineringsanordningen for signaler og spændinger omfatter en antenneopløser (20), der frem- 35 bringer referencespændinger for X- og Y-positionen, digital -til -analog omsætteren (50), hvortil en referencespænding for X- og Y-positionen fra antenneopløseren (20) fø- DK 165025B 30 res sammen med lagrede vinkeldata, som tilføres af mikroprocessoren (92) for at frembringe analoge udgangssignaler, som repræsenterer sweepreferencespændinger for X- og Y, hvilke spændinger frembringes under PPI-fremviserens 5 tilbageløbstid for at dreje PPI-repræsentationen én gang per sweepperiode, for at opretholde en elektronisk stabiliseret og orienteret PPI-fremvisning.

5. Adaptivt kompasdrivsystem ifølge krav 1, kende- 10 tegnet ved, at forkonditioneringsanordningen (30) omfatter en fasekomparator (70) med et exclusive-or kredsløb.

6. Adaptivt kompasdrivsystem ifølge krav 2, kende- 15 tegnet ved, at forkonditioneringsanordningen (30) omfatter et dæmpningskredsløb (60), der er indrettet til at reducere indgangssignalerne (ΦΑ, ΦΒ, ΦΟ' s niveau, således at systemet kan arbejde over et bredt område af indgangsspændinger samtidigt med, at belastningen på kom-20 passets udgangssignalledninger reduceres.

7. Adaptivt kompasdrivsystem ifølge krav 2, kendetegnet ved, at lagerorganerne (90) er afhængige af et strobesignal (86), der er frembragt ud fra et synkront 25 referencesignal, hvor strobesignalet (86) er indrettet til at forekomme tæt ved midten af enten den positive eller negative periode for udgangsfasesignalerne.

8. Adaptivt kompasdrivsystem ifølge krav 1, kende- 30 tegnet ved, at forkonditioneringsanordningen (30) omfatter optiske isolatororganer (55) for at isolere referencesignalerne i gyrokompasset fra signalerne inden i systemet.

9. Adaptivt kompasdrivsystem ifølge krav 8, kende tegnet ved, at forkonditioneringsanordningen (30) omfatter en tærskelværdikomparator (67), der er indrettet DK 165025 B 31 til at ensrette udgangssignalet fra det optiske isolatororgan (55) til frembringelse af en firkantformet strobe-puls (86) for tidsstyring af indlæsningen af de forkonditionerede signaler i dataregistret (90). 5

10. Adaptivt kompasdrivsystem ifølge krav 2, kendetegnet ved, at analog-til-digitalomsætteren (50) omfatter et eksemplerings- og holdekredskøb (112, 122), som er indrettet til under sweepets tilbageløb at opda- 10 tere X- og Y-sweepreferencesspændingen for næste sweep-periode for PPI-fremviseren.

11. Adaptivt kompasdrivsystem ifølge krav 2, kendetegnet ved, at udgangssignalerne fra komparator- 15 organerne (70) føres til vælgeafkodeorganer (68), som er indrettet til ved en exclusive-or funktion at frembringe et bestemt vælgesignal, der overføres til omskifteorganer (69), der arbejder i afhængighed af nævnte vælgesignaler med henblik på blandt udgangsfasesignalerne fra gyrokom-20 pasudgangen at vælge et fasesignal med aftagende amplitude mellem hovedovergangspunkter i dette, og at der derudover findes niveaujusterende organer (141), der er indrettet til at regulere niveauet for signalet med aftagende amplitude med en værdi, der er bestemt af et vir-25 tuelt jordsignal, der afledes fra udgangsfasesignalerne, så at der frembringes et udgangssignal, der er balanceret med hensyn til det lokale jordniveau, samt en komparator (146), der modtager det balancerede signal til frembringelse af et kodet signal til et dataregister (90), som 30 identificerer den positive og negative amplitude af det balancerede signal, hvorved der frembringes en fire-bits-kode på udgangen af dataregistret (90). 1 Adaptivt kompasdrivsystem ifølge krav 3, kende-35 tegnet ved, at udgangen fra komparatoren (70b) er koblet til en overgangskoder (181), der er indrettet til at frembringe et synkroniseringssignal for taktstyring af DK 165025 B 32 udgangssignalerne fra tærskelværdikoraparatoren (70b) ind i nævnte lagerorganer (90), når som helst der detekteres en overgang.

13. Adaptivt kompasdrivsystem ifølge krav 12, kende tegnet ved, at kompasudgangen med signaler af trintypen er tilkoblet en ensretter (170), og at de ensrettede signaler overføres til tærskelværdikomparatoren (70b) for sammenligning med et forudbestemt niveau. 10

14. Adaptivt kompasdrivsystem ifølge krav 1, kendetegnet ved, at forkonditioneringsanordningen (30)' s konverteringsorgan er indrettet til at konvertere trappebølgeformer til digitalt kodede signaler, som repræsente- 15 rer et antal trin for vinkeltilvækstudgangsdata.

15. Adaptivt kompasdrivsystem ifølge krav 1, kendetegnet ved, at forkonditioneringsanordningen (30) behandler tre fasebæreudgangssignaler fra de tilvækstpo- 20 sitionerende organer, hvor forkonditioneringsanordningen (30) omfatter organer for konvertering af bæreudgangssignalerne til trappebølgeformer, som repræsenterer tilvækst eller reduktion i rotationsretningen for de tilvækstpositionerende organer, organer for konvertering af trappe-25 bølgeformerne til digitale signaler, hvilke organer omfatter fasekomparatorer, som frembringer signaler til vælgeafkodeorganer, der er indrettet til at frembringe et bestemt vælgesignal, som overføres til omskifteorganer, der er indrettet til i afhængighed af vælgesignalet at 30 vælge et bestemt signal blandt trappebølgeformerne, hvilket signal har varierende amplitude mellem hovedover-gangspunkter, komparatororganer, der modtager nævnte bestemte signal, og som er indrettet til at frembringe et kodet signal til et dataregister, der har udgangslednin-35 ger, som identificerer amplituden af nævnte signal i forhold til et referencesignal, samt digital-til-analogom-sætterorganer, der er forbundet med mikroprocessoren for DK 165025B 33 frembringelse af nævnte referencesignal, der bestemmer, hvornår det bestemte signals bæreamplitude besidder en på forhånd valgt større værdi end amplituden af referencesignalet, så at der frembringes et tilvækstsudgangssignal 5 på én af dataregistrets udgangsledninger, og så at der frembringes et reduktionsudgangssignal på en anden af dataregistrets udgangsledninger, når komparatoramplituden er mindre.

16. Adaptivt kompasdrivsystem ifølge krav 2, kende tegnet ved, at komparatororganerne er indrettet til som positionsovergangspunkter at vælge punkter med i hovedsagen ens bæreamplitude blandt to vilkårlige faser, så at forstyrrelser som følge af elektrisk common mode fjer-15 nes automatisk, hvorved dæmpning af gyroudgangssignaleme tillades. 20 25 30 35