DK172492B1 - System til bestemmelse af vinkeldrejningsstillingen af en genstand, der roterer om en akse - Google Patents

Description

i DK PR 172492 B1

Opfindelsen angår et system til bestemmelse af vinkeldrejningsstillingen for en genstand, der drejer om en akse med hensyn til jordens overflade, hvilket system omfatter en senderenhed og en antenneenhed til 5 transmission af bærebølger, et retningsmodtageantenne-organ fastgjort til genstanden og en modtager koblet til modtageantenneorganet til behandling af de modtagne bærebølger med henblik på bestemmelse af genstandens vinkeldrejningsstilling i forhold til en polariserings-10 retning for bærebølgerne med en flertydighed på 180*.

Genstanden udgør ofte et projektil, hvis kurs skal korrigeres for at ramme et bestemt mål.

Sådanne systemer er kendt fra DK ansøgning nr.

2249/89 og EP nr. 239.156.

15 I disse systemer udsendes mindst én polariseret bærebølge fra en antenneenhed sammen med en senderen-hed, der er koblet til antenneenheden. Genstanden er udstyret med et retningsmodtageantenneorgan og et modtagesystem koblet til modtageantenneorganet. Systemet 20 er indrettet på en sådan måde, at genstandens vinkeldrejningsstilling i forhold til antenneenheden måles. Antenneenhedens orientering virker derfor som en reference. Til dette formål drages der omsorg for, at den polariserede bærebølge er til stede rundt om gen-25 standen. Til oplysning af genstanden anvendes ofte et strålebundt. Hvis en polariseret bærebølge udsendes, kan vinkeldrejningsstillingen af genstanden bestemmes med en unøjagtighed på 180*. Der kendes flere metoder til fjernelse af 180* unøjagtigheden. Nogle få af disse 30 metoder beskrives i nævnte europæiske patentansøgning. Nærværende opfindelse finder imidlertid også anvendelse i et system, hvor vinkeldrejningsstillingen af genstanden bestemmes med en 180* unøjagtighed.

Fordi vinkeldrejningsstillingen af genstanden i 35 forhold til antenneenheden måles til bestemmelse af vinkeldrejningsstillingen af genstanden i forhold til 2 DK PR 172492 B1 nominet, er det også nødvendigt at bestemme orienteringen af antenneenheden i forhold til rummet (jordoverfladen) og holde denne konstant.

De nævnte systemer har den ulempe, at bestemmel-5 se af vinkeldrejningsstillingen af genstanden i forhold til rummet foretages på grundlag af to målinger: måling af genstandens vinkeldrejningsstilling i forhold til antenneenheden og måling af antenneenhedens orientering i forhold til rummet. Da der til beregning af vinkel-10 drejningsstillingen gøres brug af to målinger, vil beregningens nøjagtighed falde.

Endvidere er det programmel, der kræves til beregning af genstandens vinkeldrejningsstilling i forhold til rummet, kompliceret og således dyrt.

15 Hvis antenneenheden er anbragt på et skib, må der anvendes en stabiliseret platform, til hvilken antenneenheden er fastgjort, for at holde antenneenhedens orientering i forhold til rummet (havoverfladen) konstant, når skibet bevæger sig.

20 Det er opfindelsens formål at undgå ovenstående ulemper og at opnå et system, der nøjagtigt bestemmer genstandens vinkeldrejningsstilling i forhold til rummet, omfatter en enkel og således billigere antenneenhed og omfatter mere enkelt og således billigere pro-25 grammel.

Ifølge opfindelsen, der defineres af krav l, er bærebølgefrekvensen valgt således, at polariseringsretningen i det mindste er hovedsagelig vinkelret på jordens overflade, i det væsentlige uafhængigt af an-30 tenneenhedens position og orientering.

Antenneenheden har en sådan strålebredde, at for det første oplyses jordoverfladen, og for det andet oplyses genstanden. Fordi jordoverfladen oplyses, vil den imidlertid, specielt når der er tale om en havoverfla-35 de, virke som en flad ledende metalplade i forhold til den udsendte bærebølge. Resultatet vil være, at det 3 DK PR 172492 B1 elektriske felt nær ved jordoverfladen vil ligge praktisk talt vinkelret på jordoverfladen. Afhængigt af bærebølgefrekvensen vil denne lodrette polarisering inden for visse grænser nå store højder over jordoverfla-5 den. Denne lodrette polarisering er ikke afhængig af antenneenhedens orientering, fordi polariseringen af bærebølgen opnås som et resultat af vekselvirkning med jordoverfladen. En yderligere betingelse er, at bærebølgens frekvens er tilstrækkelig lav.

10 En speciel fordel ved opfindelsen er, at man undgår behovet for at give antenneenheden en påkrævet orientering. Dette medfører en enorm forenkling og forbedring af systemet. Endvidere kan systemets opbygning være meget billigere.

15 F.eks. kræves der ingen organer til bestemmelse antenneenhedens orientering i forhold til rummet. Som følge heraf kræves der intet programmel til, at behandle denne orientering til beregning af genstandens vinkeldrejningsstilling. Betjeningen af systemet er 20 derfor hurtigere og mere nøjagtig.

Det er specielt fordelagtigt, at antenneenheden ifølge opfindelsen ikke kræver stabilisering, når den anbringes på et skib. Følgelig kan omkostninger til en fuldstændigt stabiliseret platform spares.

25 Ifølge en speciel udførelsesform for opfindelsen kan der til transmission af bærebølgen endog gøres brug af en kommunikationsantenne, der allerede findes på fartøjet, fordi antenneenheden ifølge opfindelsen ikke behøver at tilfredsstille specielle krav. På et skib er 30 en sådan kommunikationsantenne almindeligvis en enkelt tråd. Endvidere har systemet ifølge opfindelsen den fordel, at flere genstande som følge af den bredere sendeantennestråle kan belyses samtidigt til bestemmelse af deres respektive orienteringer i forhold til rum-35 met.

Den lodrette retning af det elektriske felt eller den vandrette retning af det magnetiske felt vil nå 4 DK PR 172492 B1 videre over jordoverfladen, når frekvensen bliver lavere, eller antenneenheden anbringes nærmere ved jordoverfladen. Frekvensen af den i det mindste ene bærebølge vil derfor fortrinsvis være lav, f.eks. af 5 størrelsesordenen 50kHz. Polariseringsretningen af bærebølgen kan bestemmes af genstandens modtagesystem på grundlag af retningen af det elektriske felt, det magnetiske felt eller en kombination af begge. Her omfatter modtageantenneorganet f.eks. to dipolantenner, hvor 10 modtagesystemet er indrettet til bestemmelse af genstandens orientering i forhold til det elektriske felt.

Idet det elektriske felt er vinkelret på jordoverfladen, vil det magnetiske felt være parallelt med jordoverfladen. Følgelig er det også muligt at bestemme 15 orienteringen af genstanden i forhold til det elektromagnetiske felts magnetiske feltkomposant. Til dette formål kan modtageantenneorganerne f.eks. være forsynet med to sløjfeantenner. Endvidere er det muligt at anvende begge polariserede elektromagnetiske feltkompo-20 santer i en kombination til bestemmelse af genstandens orientering. Til dette formål er genstanden fortrinsvis forsynet med i det mindste en dipolantenne og mindst en sløjfeantenne, der ikke er anbragt vinkelret i forhold til hinanden.

25 Opfindelsen forklares i det følgende nærmere un der henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 viser en speciel udførelsesform for systemet, hvor sender- og antenneenheden er placeret på et skib, 30 fig. 2 skematisk de to vinkelret på hinanden an bragte sløj feantenner anbragt i et elektromagnetisk felt, fig. 3 skematisk to vinkelret på hinanden anbragte dipolantenner anbragt i et elektromagnetisk 35 felt, fig. 4 et diagram for et magnetisk felt på sløjfeantennernes plads, 5 DK PR 172492 B1 fig. 5 skematisk modtagesystemet indeholdt i et projektil til bestemmelse af projektilets vinkeldrejningsstilling, fig. 6 en første udførelsesform for enheden i 5 fig. 5, fig. 7 en anden udførelsesform for enheden i fig. 5, fig. 8 et diagram af et elektrisk felt på dipolantennernes plads, 10 fig. 9 en udførelsesform for projektilet med di polantenner , og fig. 10 en speciel udførelsesform for en referenceenhed ifølge fig. 5.

I fig. 1 er en genstand 1 til stede over jord-15 overfladen 2, hvor vinkeldrejningsstillingen af genstanden 1 skal bestemmes. Jordoverfladen 2 er i dette tilfælde en havoverflade. Den kan imidlertid også være en noget fugtig landoverflade. Et skib 3 er forsynet med en senderenhed 4, der er koblet til en an-20 tenneenhed 6 over en linie 5. Antenneenheden 6 består af en enkelt tråd, der kan være fastgjort på skibet i en vilkårlig stilling og have en vilkårlig orientering. Sendesystemet 4 er indrettet til at sende en bærebølge, der har frekvensen ω0. Antenneenheden 25 6 er af en sådan type, at bærebølgen for det første når ned til jordoverfladen 2 og for det andet når højt op over jordoverfladen 2, som følge hvoraf genstanden 1 ligger inde i bærebølgens elektromagnetiske felt. Fordi bærebølgens frekvens for det tredie er for-30 holdsvis lav (f.eks. ca. 50kHz), vil bærebølgen i vilkårlig afstand fra skibet være af den lodret polariserede type, til trods for at antenneenheden udsender en polariseret bærebølge, hvis polariseringsretning er ukendt.

35 Det ovenfor beskrevne forhold er forårsaget af, at jordoverfladen, hvis bærebølgefrekvensen er til- 6 DK PR 172492 B1 strækkelig lav, virker som en flad ledende plade. En elektrisk feltkomposant 7 af bærebølgen har en lodret retning, medens en magnetisk feltkomposant 8 har en vandret retning. Polariseringen vil nå længere over 5 overfladen 2, når frekvensen af bærebølgen er lavere og afstanden mellem antenneenheden 6 og jorden aftager. Nøjagtigheden af den vandrette og lodrette polarisering andrager ± 3e i anvendelsesfeltet.

Antenneenheden 6 er af en specielt enkel og 10 prisbillig type, f.eks. en enkelt tråd. Der gøres ikke som i konventionelle systemer brug af en stabiliseret platform, på hvilken antenneenheden er fastgjort. Antenneenheden vil derfor til stadighed skifte orientering som følge af skibets rullebevægelse. Endvidere er 15 antenneenheden uegnet til udsendelse af polariserede bærebølger og har den fordel, at længden af antenneenheden kan være begrænset. I dette tilfælde udgør antenneenheden 6 en kommunikationsantenne, der allerede er til stede på skibet.

20 I fig. 1 antages det yderligere, at genstanden 1, der fungerer som et projektil, er blevet affyret for at ramme målet 9. Målets kurs spores fra jorden ved hjælp af sporeorganer 10. Til dette formål kan der f.eks. gøres brug af en enkelt-impulsradar/sporer, 25 der arbejder i K-båndet, eller af et impuls-laser-sporeorgan, der arbejder i det fjerne infrarøde område.

Projektilet l's kurs kan spores ved hjælp af sammenlignelige målsporeorganer 11. En computer 12 bestemmer på grundlag af målpositionerne, der er bestemt 30 og leveret af målsporeorganet 10, og på grundlag af projektilpositionerne, der bestemmes og leveres af målsporeorganet 11, hvilken kurskorrektion af projektilet der om overhovedet nogen er påkrævet. For at opnå en vilkårlig kurskorrektion er projektilet udstyret med 35 gasudladningsenheder 13. Da projektilet drejer om sin akse, skal gasudladningsenheden for at opnå en kurskor- 7 DK PR 172492 B1 rektion aktiveres, når projektilet er i den rigtige stilling.

For at bestemme den rigtige stilling geres der brug af bærebølgerne, der udsendes ved hjælp af sender-5 enheden 4 og antenneenheden 6. Computeren 12 bestemmer den påkrævede vinkeldrejningsstilling øg af projektilet, hvor en gaseksplosion skal optræde, i forhold til det polariserede elektromagnetiske feltmønster for bærebølgerne ved projektilet.

10 Ifølge opfindelsen er bestemmelse af denne værdi <J>g uafhængig af den øjeblikkelige position og orientering af antenneenheden i forhold til jordoverfladen.

Dette medfører, at det ikke er nødvendigt at korrigere for skibets bevægelser. Dette gør det muligt, at an-15 bringe antenneenheden 6 direkte på skibet, idet behovet for en stabiliseret platform undgås. Den beregnede værdi <t>g sendes ved hjælp af senderen 14. Denne sender gør brug af antenneenheden 6. En modtager 15, der er indeholdt i projektilet, modtager ved hjælp af 20 et modtageantenneorgan 16 værdien <t>g, der sendes af senderen 14. Den modtagne værdi øg leveres til en kom-parator 18 over en linie 17. Et modtagesystem 19, der forsynes med antennesignalerne fra to retningsantenner, der er indeholdt i modtageantenneorganerne 16, 25 bestemmer den øjeblikkelige stilling øm(t) af projektilet i forhold til det elektromagnetiske felt ved modtageantenneorganerne. Den øjeblikkelige værdi øm(t) bestemmes i forhold til jordoverfladen, fordi den elektriske feltkomposant 7 af bærebølgen har en lodret 30 retning, og den magnetiske feltkomposant 8 har en vandret retning. Den øjeblikkelige værdi øm(t) leveres til en komparator 18 over en linie 20. Når betingelsen øm(t) * øg er tilfredsstillet, leverer kompara-toren 18 et signal S til aktivering af gasudladnings-35 enhederne 13. I dette øjeblik foretages en kurskorrektion. Derefter kan hele processen gentages, hvis en anden kurskorrektion kræves.

8 DK PR 172492 B1

Fig. 2 og fig. 3 viser to vinkelret på hinanden anbragte retningsantenner 21 og 22, der danner en del af modtageantenneorganet 16. Modtageantenneorga-net kan omfatte B-felt- eller E-felt-antenner. Det er 5 også muligt at anvende en E-felt- og en B-felt-antenne, der ikke er vinkelrette på hinanden og fortrinsvis er anbragt parallelle. Hvis der anvendes to B-felt-antenner {som vist i fig. 2) detekteres et elektromagnetisk felts magnetiske feltkomposanter "b. Hvis der an-10 vendes to E-feltantenner (som i fig. 3), detekteres et elektromagnetisk felts elektriske feltkomposant *E. Hvis der anvendes en B-felt- og en E-felt-antenne, detekteres en sub-komposant af feltkomposanten É og en sub-komposant af felt-komposanten B. Idet feltkomposanterne 15 E og B er forbundet ved hjælp af den såkaldte Maxwell-ligning, er det tilstrækkeligt at måle i det mindste en af komposanterne "S eller B eller en sub-komposant af komposanten E og en sub-komposant af komposanten B.

Til måling afΈ-(sub)komposanten kan der anvendes 20 en sløjfeantenne, medens der til måling af E-(sub)komposanten kan anvendes en dipolantenne.

Et x,y,z-koordinatsystem er koblet til sløjfeantennen i fig. 2. Udbredelsesretningen v for projektilet er parallel med z-aksen. Den magnetiske feltkom-25 posant B, der udsendes af senderen 14, har en størrelse og retning B(r0) på sløjfeantennens plads. Her er 70 vektoren med senderenheden 4 som begyndelsespunkt og x,y,z-koordinatsystemets begyndelsespunkt som endepunkt. Som reference til bestemmelse af projekti-30 lets vinkeldrejningsstilling anvendes vinklen <t>m(t) mellem x-aksen og feltkomposanten B. Dette medfører, at <j>m(t) repræsenterer vinklen mellem x-aksen og jordoverfladen. Den magnetiske feltkomposant B(rQ) kan opløses i en komposant B(r0)// (parallel med z-aksen) og en 35 komposant B(70)j_ (vinkelret på z-aksen), se fig. 4. Kun komposanten Bfr^^ kan frembringe en induktionsspænding 9 DK PR 172492 B1 i de to sløjfeantenner. For området på begge sider af skibet er B(rQ) altid parallel med jordoverfladen. Kun størrelsen af B(r0) ændrer sig som funktion af r0, men dette er ikke af betydning for positionsbestemmelse.

5 Fig. 5 viser skematisk modtagesystemet 19. I

udførelsesformen for systemet 19 i fig. 5 antages det, at senderen udsender et elektromagnetisk felt bestående af en polariseret bærebølge med frekvensen ω0.

Den magnetiske feltkomposant B^(~0) kan bestemmes som 10 _ _ ΥΓ·> _ B. (r ) - (s sin u t>·, hvor ~—Z— " · 1 ° ιγν

Den magnetiske fluks Φ21 gennem sløjfeantennen 15 21 kan bestemmes som Φ21 * (a sin «0t).S.cos 4>m(t) (2) I denne formel er S lig med sløjfeantenne 21's areal.

20

Den magnetiske fluks $22 gennem sløjfeantennen 22 kan bestemmes som: Φ22 - (a sin co0t).S.sin <t>m(t) (3) 25

Induktionsspændingen i sløjfeantennen 21 er nu lig med: V. . · *« -«(» w CO« ω t).S.cos · (t) +· ina^ at o o n 30 *·.

«· -<(* sin fa>oO .S.sin ^(t). <*)

Her er ε en konstant, der er afhængig af de anvendte sløjfeantenner 21, 22. Eftersom projektilets 35 drejningshastighed DK PR 172492 B1 d, 10 er meget mindre end vinkelfrekvensen ω0, kan det tilnærmes at: vind21 s 'ε<3 ωο cos »0t)Wo(t).S.cos 4>m(t) = 5 = {A cos «0t).cos ♦m(t) (5)

Tilsvarende for sløj feantennen 22: vind = (A cos 4>m(t) (6) u mm 10

Det følger af formlerne (5) og (6) at: ’lad tan · <t> - =-— (7) 15 ^m(t) kan således bestemmes med en usikkerhed på 100°. For at eliminere usikkerheden på 180* kan der udføres en såkaldt prøvekurskorrektion. Her antages det, at 4>m(t) er kendt. Senderenheden 4 frembringer en vær-2® di <t>g, hvor der udføres en kurskorrektion. Til dette formål sendes værdien Φ5 ved hjælp af senderen 14.

Hvis projektilet som resultat heraf udfører en kurskorrektion, kan målsporeorganerne 10, 11 anvendes til at bestemme, om korrektionen udføres i retningen <J>g eller 25 i retningen φ„ + 180°. Derefter kan den rigtige kurs-korrektion udføres.

Det er imidlertid også muligt, at fjerne 180° unøjagtigheden uden af udføre en prøvekurskurrektion.

Til dette formål sender senderen 14 en elektromagne-tisk bølge E, hvor E(t) * G(t) cos oj^t hvor G(t) = D.(l - β cos («gt)).

I denne formel er D en konstant og 0 modulationsdybden, således at 0 < β < 1. Endvidere gælder ω1>>ω0· Ifølge denne udførelsesform er frekvensen frekvensmoduleret

II

DK PR 172492 B1 til at indeholde information vedrørende 4>g. Den elektromagnetiske bølge moduleres derfor med cos co0t og indeholder således faseinformation om signalet, der sendes af antenneenheden 6. Modtageantenneorganet 16 er 5 forsynet med en antenne 23 til modtagelse af signalet E(t). Antennen 23 er koblet til en referenceenhed 24, der frembringer et referencesignal Uref ud fra det modtagne signal E(t), hvor 10 uref = c cos wot· (0)

Her er C en konstant, der afhænger af den specielle udførelse af referenceenheden 24. Uref-signalet leveres til blandere 26 og 27 over linjen 25.

15 Signalet vind21(f) feres også til blanderen 26 over en linie 28.

Udgangssignalet fra blanderen 26 føres til lavpasfilteret 30 over en linie 29. Udgangssignalet U30(t) fra lavpasfilteret 30 (frekvenskomposanten 20 ^ —SK er lig med: dt ; U30Ct> " 22 CO* *a(t) (9> 2e På fuld analog måde føres signalet vin(j (t) til blanderen 27 over linien 31. Udgangssignalet fra blanderen 27 føres til et lavpasfllter 33 over linien 32. Udgangssignalet U33(t) fra lavpasfilteret 33 3Q er lig med: U33Ct) - & tin *B(t) (10)

Ud fra formel (9) og (10) og for et givet U30(t) 32 og U33(t) er det enkelt at bestemme 4>m(t). Hertil sendes signalerne U30(t) og U33(t) til en trigonometrisk enhed 36 over linierne 34 og 35. Som svar på disse 12 DK PR 172492 B1 signaler frembringer den trigonometriske enhed 36 <l>m(t). Den trigonometriske enhed 36 kan f.eks. fungere som en tabelopslagsenhed. Det er også muligt, at lade den trigonometriske enhed fungere som en computer 5 til frembringelse af <J>m(t) via en særlig algoritme.

Fig. 6 viser en udførelsesform for referenceenheden 24. Antennesignalet E(t) leveres til et bånd-pasfilter 38 over en linie 37. Båndpasfilteret 38 lader kun signaler med en frekvens på ca. passere.

10 Signalet B(t) vil derfor ikke slippes igennem. Signalet E(t) leveres derefter til en AM-demodulator 40 over en linie 39 for, at opnå Uref på linien 25. Referenceenheden kan desuden være forsynet med en FM-demodula-tor 41 og en bit-demodulator 42. I dette tilfælde 15 anvendes signalet E(t) også som en informationskanal. Informationen er FM-moduleret og sendes via signalet E(t). Dette muliggør, at den krævede vinkel <t>g, efter hvilken korrektion af projektilet skal udføres, modtages, FM-demoduleres og bit-demoduleres fra signalet 20 E(t). I dette tilfælde er modtageren 15 i fig. 1 ikke påkrævet, idet referenceenheden 24 selv bestemmer 4>g.

Fig. 7 viser en speciel udførelsesform for referenceenheden 24. Ifølge denne udførelsesform er antennen 23's opgave erstattet af de to antenner 21 og 25 22. Til dette formål er referencekredsløbet 24 for synet med to båndpasfiltre 38A og 38B, der har samme funktion som båndpasfilteret 38 i fig. 6. Udgangssignalet fra båndpasfilteret 38B leveres til en 90· faseforskydningsenhed 43. udgangssignalet fra fasefor-30 skydningsenheden 43 leveres over en linie 44 til en summeringsenhed 46. Som følge af 90* faseforskyd ningsenheden 43 vil signalerne, når de lægges sammen, supplere hinanden, og der vil blive opnået et udgangssignal, der har konstant amplitude. (Det ses umiddel-35 bart, at på linien 45 vil det resulterende signal antage formen Kcos(4>m)cos(c»)0t) , hvor K er signal- 13 DK PR 172492 B1 amplituden, og på linien 44 antager det resulterende signal formen Ksin(<t>m)cos(a)ot+90#). Ved addition af disse to signaler fås Kcos(<t>m)cos(ci)0t)-Ksin(4>m)sin{o0t) =Kcos(a>0t+(|>m) , hvilket er et signal med konstant 5 amplitude.)

Udgangssignalet fra summeringsenheden 46 er lig med signalet på linien 39 som beskrevet i fig. 6. Udgangssignalet fra summeringsenheden 46 behandles ved hjælp af en AM-demodulator 40, en FM-demodulator 10 41 og en bit-demodulator 42 på samme måde som beskrevet i fig. 6.

I fig. 2 er retningsantennerne vist som to sløjfeantenner. Det er imidlertid også muligt, at anvende to vinkelret på hinanden anbragte dipolantenner.

15 I dette tilfælde måles E-feltet i stedet for B-feltet af det elektromagnetiske felt. Da E-feltet er vinkelret på jordoverfladen, måles projektilets vinkeldrejnings-stilling direkte i forhold til jordoverfladen. Dipolantennerne er fortrinsvis anbragt vinkelret på de tidli-20 gere sløjfeantenners overflade, se fig. 3.

Fig. 3 viser foruden B-feltet også E-feltet. I dette tilfælde fungerer E-feltet i stedet for B-feltet som vist i fig. 2 som reference for måling af projektilets øjeblikkelige vinkelstilling φ'm(t). En første di-25 polantenne er til dette formål anbragt parallel med x-aksen, medens en anden dipolantenne er anbragt parallel med y-aksen.

E-feltet ved dipolantennen er beskrevet ved ~É(z0), fig. 3. E-feltet kan opdeles i to komposanter 30 £(r0)// og E(r0)jL som vist i fig. 8. Kun Ef^)^-kompo- santen vil frembringe en spænding i dipolantennen.

E(r0)jL-feltkomposanten kan udtrykkes ved: Έ(r0)i = a'cos co0t e (11) 35 14 DK PR 172492 B1 *<Vi hvor · - —-

IECVjJ

Spændingen V-2i i dipolantennen parallel med x-5 aksen er lig med: v 1 21 - Ε(γ0)χ cos 4>'m(t).hx (13) hvor hx er længden af dipolantennen, og φ'm(t) 10 er vinklen mellem x-aksen og Ε(γ0)^. Denne vinkel er lig med vinklen mellem x-aksen og E(r0). På fuldt analog måde er spændingen v22 i dipolantennen langs y-aksen lig med: 15 V’22 - Ε(?0)χ sin φ·m(t).hy (14) hvor hy er længden af dipolantennen langs y-aksen. Kombinering af formlerne (11), (13) og (14) giver: 20 v*21 = a' hx cos wo^,cos Φ'ιη^Ι (15) V'22 = b' hy cos co0t.sin Φ'm(t) (16) 25 Helt analogt med beskrivelsen til formlerne (12) og (13) kan vinklen <Js'm(t) bestemmes ud fra formlerne (15) og (16) ved hjælp af referencesignalet i formel (Θ). Projektilets øjeblikkelige stilling i forhold til jordoverfladen bestemmes således, fordi E-feltet er 30 vinkelret på jordoverfladen.

En speciel udførelsesform for dipolantennen er vist i fig. 9. Projektilet 47 i fig. 9 er forsynet med to par finner 4ΘΑ, 48B, 49A og 49B. Finnerne 48A, 48B er ligesom finnerne 49A, 49B anbragt forskudt 180* 35 fra hinanden, medens finnerne 48A og 49A på den ene side og 48B og 49B på den anden side er anbragt vinkelret på hinanden. Finnerne 48A og 48B danner tilsammen en 15 DK PR 172492 B1 første dipolantenne 21 og finnerne 49A og 49B danner en anden dipolantenne 22 vinkelret på dipolantennen 21. I dette tilfælde fungerer finnerne altså som en antenne til modtagelse af datasignalet. Signalerne V’21, 5 V' 22* ♦,m(t), uref °9 Φς kan bestemmes ved hjælp af finnerne som beskrevet ovenfor for fig. 7. Det er klart, at det ikke er nødvendigt at anbringe dipolantennerne, sløjfeantennerne og/eller finnerne vinkelret på hinanden. Endvidere kan der med henblik på overbe-10 stemthed anvendes mere end to antenner. Således kan f.eks. 6 finner være fastgjort forskudt 60® fra hinanden.

Hvis der anvendes en dipolantenne og en sløjfeantenne, der ikke er anbragt vinkelret på hinanden, kan 15 genstandens øjeblikkelige vinkeldrejningsstilling også bestemmes. Hvis en dipolantenne 21 er parallel med en sløjfeantenne 22 (parallel med x-aksen), gælder på helt analog måde som ovenfor beskrevet: 20 V’21 * a' hx cos a0t.cos <J>'m(t) (17) vind22 * A cos »ot-cos Φιη^> (18)

Da E og B er vinkelrette på hinanden gælder: 25 <t>’m(t) = 90* - <Dm(t) (19)

Substituering af (19) i (17) giver: 30 V'21 * a' hx cos w0(t) sin <t>m(t) (20)

Det vil være klart, at værdien af <J>m(t) kan bestemmes på grundlag af formlerne (20) og (18) som ovenfor beskrevet, idet a',hx og A også er kendt.

35 En alternativ metode til bestemmelse af vinkel drejningsstillingen angår udsendelse af to overlej rede 16 DK PR 172492 B1 faselåste og upolariserede bærebølger. Den magnetiske felt-situation i dette tilfælde er som vist i fig. 4.

En første bærebølge har en frekvens ηωσ' og den anden bærebølge har en frekvens (η+1)ω0', hvor n = 5 1,2.....

Den magnetiske feltkomposant B^(r0) kan udtrykkes som:

Bj,(r0) - (a sin ni»0't = b sin(n+l)u0' .t)e, 10 icVi hvor · - -

Den magnetiske fluks *2i gennem sløjfeantennen 15 21 kan udtrykkes som: ®2i s (a sin nto0't + b sin(n+l)oa0't) .O.cos (21) hvor O er sløjfeantennen 21's overflade.

20

Den magnetiske fluks *22 gennem sløjfeantennen 22 udtrykkes ved: *22 * (a sin no>0't + b sin(n+l) co011) .O.sin Φm(t) (22) 25

Induktionsspændingen i sløjfeantennen 21 er nu y. , - -t ¥ -« (i ηω ' cos nu ’t + b(n+l)w ' co*<n+l)w ind2l dt o o o o cos φ (c) +· -«(» sin n« *t + b *in(n+l)w ’t).0.

30 o o du cos ua(t) . (23) hvor ε er en konstant, der afhænger af de an-35 vendte sløjfeantenner 21 og 22. ^

Imidlertid er projektilets drejningshastighed meget lavere end vinkelfrekvensen ω, således at det kan 17 DK PR 172492 B1 tilnærmes, at vind21 “ -E(a ™0'cos nw0't + b(n+l)a>0'cos(n+l)a>0't) .0. cos Φ^) 5 * (A cos nooQ't + B cos(n+l)»0't.cos (t) (24)

Analogt gælder for sløjfeantennen 22: vind22 <A cos + B cos(n+l)«0't) .sin Φπ,ίt) (25) 10 I modtagesystemet 19 (fig. 5) leveres induktionsspændinger vin(j og vind til referenceenheden 24. 21 22

Referenceenheden frembringer ved hjælp af signals lerne Vin(j og vind et referencesignal vref, der er 21 22 lig med: vref * c cos ηωο'** (26) 20 Hvor C er en kontstant, der er afhængig af den specielle udførelsesform for referenceenheden 24. En mulig udførselsform for en sådan referenceenhed er beskrevet med henvisning til fig. 10.

Signalet vref leveres til blanderne 26 og 27 25 ( fig. 5) via linjen 25. Signalet Vin<a21(t) leveres og så til blanderen 26 via linjen 28. Udgangssignalet fra blanderen 26 sendes via linjen 29 til et lavpas-filter 30. udgangssignalet U30(t) fra lavpasfilteret 30 (komposanten med frekvensen er lig med: 30 dt * σ30(Ο - co* **<*> <27> På helt analog måde leveres signalet Vin<J22(t:) til blanderen 27 via linjen 31. Udgangssignalet fra 35 blanderen 27 leveres til et lavpasf ilter 33 via en linje 32. Udgangssignalet U33(t) fra lavpasfilteret 18 DK PR 172492 B1 33 er lig med: U33(t> " 2^ *in <28) 5 Som før nævnt bestemmes <t>m{t) let ud fra form lerne (27) og (28) ved et givet U30(t) og U33(t).

En mulig udførelsesform for referenceenheden 24, der finder anvendelse, når der udsendes to overlej -rede og faselåste bærebølger, er vist i fig. 10. Refe-10 renceenheden 24 består af en subreferenceenhed 50 og en faselåst sløjfeenhed 51. Subreferenceenheden 50 frembringer ud fra vind (t) og vind (t) et signal: 21 22 °r.f' ’ “ eo* “o'*· 15

Den faselåste sløjfeenhed 51 frembringer ved hjælp af signalet Uref' det ovennævnte signal °r.f ' “ “» "“o’«· 20

Subreferenceenheden 50 er forsynet med to kvadreringsenheder 52 og 53, der kvadrerer signalerne henholsvis vlnd2i(t) og vind22<t).

Kvadreringsenheden 52 frembringer derfor sig- 25 nalet: U52(t) » v2ind21<t> = A2sin2<frm( t) (½ + fccos 2no»0't) + + AB sin2<t>m(t) (V4cos «Q't + ^os(2n+l)Q0't) + + B2sin2<t>m( t) (½ + %cos(2n+2 )«0' t) (29) 30 medens kvadreringsenheden 53 frembringer signalet U53(t) = ν2ΐΐΗ322^) = A2cos2<t>rø( t) (H + fccos 2ηω0' t) + + AB cos2<t>m(t) (VScos oa0't + Hcos(2n+l )ω0' t) + 35 + B2sin24>m{ t) (½ + fccos (2n+2 )ω0' t) (30) 19 DK PR 172492 B1

Udgangssignalerne fra kvadreringsenhederne 52 og 53 leveres over linjer henholdsvis 54 og 55 til båndpasfiltre henholdsvis 56 og 57. Båndpasfiltrene 56 og 57 lader kun signaler med et frekvenssignal lig 5 med, eller i hovedsagen lig med, co0 passere. Båndpas-filteret 56 viser derfor ved udgangen signalet U56{t) AB sin2<t>m( t) .%cos <a0't (31) <fp (t) * 10 Også i formel (31) antages det at —B_,K< , dt o ’ På helt analog måde viser båndpasfilteret 57 ved udgangen signalet (se formel (30)).

15 U57(t) * AB cos2<t>m(t) .Hcos a>0’t (32)

Signalerne U56(t) og U57(t) leveres via linier henholdsvis gg 0g 59 til en summeringsenhed 60 til opnåelse af sumsignalet, for hvilket (se formel 31 og 20 32): 0rif’<*> - ·„(«> - f eo. „e't CM)

Signalet Uref’(t) sendes til den faselåste sløj-25 feenhed 51 over linjen 61. Enheden 51’s indgangssignal Uref'(t) føres til en blander 62 over linjen 61.

Lad det antages, at det andet indgangssignal til blanderen 62, udgangssignalet U63(t) fra båndpasfilteret 63, der kun lader signaler med en frekvens lig med, 30 eller i hovedsagen lig med, ω0' passere, og som leveres til blanderen 62 over linjen 64, har formen: U63(t) D cos cot (34) 35 hvor D er en tilfældig konstant. Udgangssignalet fra blanderen 62 vil da have formen: 20 DK PR 172492 B1

Ugj(t) - eo· wt eo* “o'* (35)

Signalet U62(t) leveres til et sløjfefilter 66 over en linie 65. Sløjfefilteret 66 har et udgangs-5 signal u66(t), der er lig med: U66(t) » E.(ω0· - ω) (36) hvor E er en konstant, der er afhængig af det 10 anvendte filter. Signalet U66(t) leveres til en vco-enhed 68 over en linie 67. VC0-enheden 68 frembringer et udgangssignal, for hvilket gælder: U68(t) * K cos(co0" + k Ε(ωα' - <a))t (37) 15 I denne formel er ω0", k og K konstanter, hvor ω0" = ω0’η. Signalet U68(t) leveres til en frekvensdeler (n) 70 over en linie 69. Udgangssignalet fra fre- 20 kvensdeleren kan udtrykkes som:

kE

U70(t) * K cos(o>0' + η (ω01 - ω))t (38)

Udgangssignalet u70(leveres over en linie 71 til båndpasfilteret 63, der lader signaler med en frekvens lig med, eller i hovedsagen lig med o)q 1 passere.

Js£

Hvis a (ω01 - ω) << ω0', vil udgangssignalet 30 fra båndpasfilteret 63 være U63(t) = K cos(ωσ1 + kE (ωσ' - ω))t (39) n

Sammenligning af formel (39) med formel (34) vi-35 ser, at D = Κ;ω=ω0'. Det er således bevist, at for ud-

Claims (7)

21 DK PR 172492 B1 gangssignalet fra vco-enheden 68 (se formel 37) gælder følgende: vref * υ6β<*> = K cos n w0't (40) 5 ved hjælp af vref kan <t>m(t) beregnes med hensyn til jordoverfladen som ovenfor beskrevet. 10 PATENTKRAV

1. System til bestemmelse af vinkeldrejningsstillingen for en genstand (1), der drejer om en akse med hensyn til jordens overflade, hvilket system omfatter en senderenhed (4) og en antenneenhed (6) til 15 transmission af bærebølger, et retningsmodtageantenne-organ (16) fastgjort til genstanden (l) og en modtager (15) koblet til modtageantenneorganet (16) til behandling af de modtagne bærebølger med henblik p& bestemmelse af genstandens vinkeldrejningsstilling i for-20 hold til en polariseringsretning for bawebølgeme ned en flertydighed på 180', kendetegnet ved, at bærebølgefrekvensen er valgt således, at polariseringsretningen i det mindste er hovedsagelig vinkelret på jordens overflade, i det væsentlige uafhængigt af an-25 tenneenhedens (6) position og orientering.

2. System ifølge krav i, kendetegnet ved, at bærebølgefrekvensen er af størrelsesordenen 50 kHz.

3. System ifølge krav l, kendetegnet 30 ved, at antenneenheden (6) er mekanisk koblet til et fartøj.

4. System ifølge krav 3, kendetegnet ved, at fartøjet er et skib.

5. System ifølge krav 3 eller 4, kende-35 tegnet ved, at antenneenheden (6) er praktisk taget stift forbundet med fartøjet. 22 DK PR 172492 B1

6. System ifølge krav 3 eller 4, kendetegnet ved, at antenneenheden (6) er forsynet med en mobil og bøjelig tråd.

7. System ifølge krav 3 eller 4, hvor fartøjet 5 er forsynet med et kommunikationssystem omfattende en kommunikationssende- og modtageantenne, kendetegnet ved, at kommunikationsantennen også fungerer som antenneenheden (6).