NO125252B - - Google Patents

Description

Innretning for undervannsfjernstyring.

Foreliggende oppfinnelse angår en innretning for under-vannsf jernstyring av minst en innretning av den art som omfatter en akustisk bølgegenerator for utsendelse av frekvenskodede, akustiske bølger og akustiske mottakeranordninger plasert ved den innretning eller hver av innretningene som skal fjeFhstyres, hvilke mottakeranordninger har minst en kodeprøvend-e logisk krets som kan påvirkes av de akustiske bølger og kan avgi et styresignal for en nyttekrets når den samtidig mottar signaler av visse frekvenser i overensstemmelse med den valgte kode.

Det er tidligere kjent å benytte en elektronisk akustisk mottaker som mottar tidskodede signalrekker og som, når den har bestemt at de mottatte signaler er riktig kodet, vil detonere en eksplosiv ladning, starte en motor, slå inn et relé, sette på en radiosender, betjene en ventil eller utføre en annen nyttig funksjon. Det er særlig behov for styring av fjerntliggende anordninger i hav-dypene der anordninger etter mottaking, av et bestemt kodet akustisk signal vil avgi en styrepuls for drift av en elektrisk belastning.

Et system der det anvendes tidskodede pulser for styring av en fjerntliggende anordning er beskrevet i U.S. patent nr. 3.138.778. Generelt sett blir amplitudemodulerte koder og tidsrekkemodulerte koder påvirket av overføring langs flere baner når signalene forplanter seg gjennom havmassen. De mønstre som sendes ut av senderen blir for-vrengt på det tidspunkt da de kommer frem til mottakeren. På grunn av denne begrensning er det bare mulig å anvende meget enkle koder ' som er amplitudemodulert eller tidspulsmodulert. Disse koder har nød-vendigvis en stor prosent falsk alarm og liten driftssikkerhet.

Det er videre tidligere kjent å kombinere enkle frekvens-toner for styring av fjerntliggende anordninger, f.eks. fra U.S. patent nr. 3.293.676, men et slikt system blir påvirket av et bredt støybånd.

Av disse grunner er et formål med oppfinnelsen å komme frem til en innretning for undervannsfjernstyring av minst en annen innretning som er fjerntliggende og der fjernstyringen kan foregå tilfredsstillende selv om støyen dekker brede bånd slik at innretningen blir sikret mot utilsiktet utløsning.

Videre skal man med foreliggende oppfinnelse gjøre det mulig å lokalisere en bestemt undervannsanordning blant et større antall slike anordninger. Videre skal man kunne velge ut en eller flere anordninger fra en gruppe av anordninger under vann.

I henhold til oppfinnelsen er dette oppnådd ved at den akustiske bølgegenerator er innrettet til å frembringe akustiske bølger som ikke inneholder visse frekvenser, og at den kodeprøvende logiske krets 70 er følsom overfor samtidig eksistens og fravær av visse frekvenser til frembringelse av styresignalet.

Et annet trekk ved oppfinnelsen består i at lydbølgegenera-torens frekvensspektrum minst oppviser ett frekvenshakk, og dessuten kan lydbølgegeneratorens frekvensspektrum innenfor rammen av oppfinnelsen oppvise flere spektrumsområder med flere frekvenshakk, slik at lydbølgegeneratorens frekvensspektrum oppviser flere spektrumsområder med flere forskjellige frekvenshakk, slik at det samtidig kan utsendes bestemte grupper av positiv-ordresignalfrekvenser og negativ-ordresignalfrekvenser, og ved at de ved den eller de under vann anordnede innretninger plaserte lydmottaksmidler inneholder flere, til de enkelte spektrumsområder tilordnede kode-prøvekretser, hvilke ved konstatering av det koderiktige, samtidige nærvær av de valgte grupper av positiv-ordresignalfrekvenser og negativ-ordresignalfrekvenser avgir et verifiseringssignal, hvilke kode-prøve-kretser hver er tilordnet en av flere nyttekretser som utelukkende kan aktiveres av verifiseringssignalet til den respektive tilhørende kode-prøvekrets.

En foretrukken utførelsesform er videre kjennetegnet ved

at lydbølgegeneratorens frekvensspektrum har flere spektrumsområder med flere forskjellige frekvenshakk, slik at det samtidig kan sendes ut bestemte grupper av positiv-ordresignalfrekvenser og negativ-ordresignalfrekvenser, og ved at de ved de styrte innretninger plaserte lydmottakermidler hver inneholder minst en kodeprøvekrets som reagerer på det koderiktige, samtidige nærvær henholdsvis fravær av positiv-ordresignalfrekvenser og negativ-ordresignalfrekvenser i et motsvarende av de nevnte spektrumsområder, og videre kan lydbølgegeneratoren samtidig fastlegge et bestemt tall n av ulike positiv-ordresignalfrekvenser og et bestemt tall m av ulike -negativ-ordresignalfrekvenser, og ved at kode-prøvekretsen reagerer på det koderiktige, samtidige nærvær henholdsvis fravær av n positiv-ordresignalfrekvenser og m negativ-ordresignalfrekvenser.

Andre trekk og detaljer ved oppfinnelsen vil fremgå av den følgende beskrivelse under henvisning til tegningene der: Fig. IA i form av et blokkdiagram, viser den akustiske sender og den akustiske mottaker som er anbrakt ved den fjerntliggende undervannsanordning,

fig. IB viser en logisk representasjon av kombinasjonene

av bekreftelsesfrekvens og negasjonsfrekvens,

fig. 1C viser en amplitude/frekvenskurve der man ser frekvens-hakkene,

fig. 2A viser en logisk nivårepresentasjon av senderen som er vist på fig. IA og

fig. 2B viser en logisk nivårepresentasjon av mottakeren

som er vist på fig. IA.

På fig. IA ser man en akustisk bølgegenerator til venstre

og en mottaker som ligger langt fra generatoren er vist til høyre.

Den akustiske bølgegenerator eller enklere, senderen, frembringer en frekvenskodet akustisk bølge. Prekvenskodingen innbefatter samtidige bekreftelsesfrekvenser og negasjonsfrekvenser. Som tidligere forklart betyr dette sending av visse bestemte frekvenser og tilsiktet ute-latelse av andre frekvenser (negasjon). Instruksjonen om hvilke frekvenser som skal sendes og hvilke man skal utelate fåes fra kodekilden 6 i form av et binært tall som inneholder enere og null. Velgerkretser og oscillatorer 5 styres av den binære kode og frembringer de bestemte frekvenser det er tale om. Disse frekvenser påtrykkes samtidig på to kanaler som representeres av forsterkerne 2 og 1. Forsterkerne driver tilsvarende sendetransduktorer 1 og 3.

Hvis den akustiske bølge faller på mottakertransduktoren 50 blir det omformede elektriske signal påtrykket en filtersats 55- Den kodeprøvende logiske krets 70 vil føre videre et verifiseringssignal til en OG-krets 80 bare hvis utgangene fra filtersatsen inneholder det samtidige nærvær og fravær av de valgte bekreftelses- og negasjonsfrekvenser.

To sendekanaler er benyttet i den foretrukne utførelsesform for at man skal få et høyt sendenivå og samtidig for tidlig kavitasjon av lydmediet.

Fig. 1C representerer et sendespektrum som gjengir relativ amplitude/frekvens. Av hensyn til forklaringen og beskrivelsen av den foretrukne utførelsesform vil fire frekvenser bli benyttet. Hakkene eller sprangene i senderspektret på fig. 1C representeres

av frekvensene fg og f^. Bekreftelsesfrekvensene blir henholdsvis representert ved f^ og <f>c<

Fig. IB viser eksempler på logiske binære representasjoner av kodene som kan frembringes av kodekilden 6. Funksjonskoden 1 krever nærvær (bekreftelse) av frekvensene fA og fc og samtidig fravær av frekvensene fg og f^. Likeledes krever funksjonskoden 2 samtidig fravær (negasjon) av frekvensene f^ og f^, såvel som samtidig nærvær av frekvensene fg og fp. Når det gjelder kodingen vil bruk av fire frekvenser gi en maksimum kodekapasitet på 16. I praksis vil den maksi-male kodekapasitet ikke bli utnyttet fordi det er ønskelig å ha til-strekkelig tilbake til at koden er beskyttet under sendingen. Man skal merke seg at frekvensene for dette eksempel er valgt slik at f^ er den laveste frekvens mens f^ er den høyeste frekvens.

Transduktorene 1, 3 og 50 omfatter fortrinnsvis trykkfaste blyzirkonat-titanatkuler som er prøvet ved trykk helt opp til 140 kg/ cm . Passbåndene bør være mellom 24 kiloherz og 46 kiloherz med et sendenivå på + 8.7 db/mikrobar og en.mottakerfølsomhet på - 90 db/ volt/mikrobar.

Fig. 2A viser senderen mer i detalj. Kodekilden 6 kan omfatte en kodematrise 7 som driver en koder 8. Kodematrisen kan bestå av en hvilken som helst av et antall velkjente hukommelsesmedier, så-som magnetiske kjerner, ferritter eller til og med magnetbånd .med passende elektroniske leseanordninger. I den foretrukne utførelses-form er kodematrisen en enkel elektronisk anordning som leser ut fra kodematrisen og driver en koder omfattende hensiktsmessige og velkjente pulsformende og tidsstyrende kretser. Hvis kodematrisen eller et annet hukommelsesmedium er seriedannende må koderen nødvendigvis omforme informasjonen i et passende register slik at informasjonen kan påtrykkes i parallell på tilhørende linjer 20, 21, 22 og 23.

Bølgegeneratoren 5 omfatter fire' oscillatorer A, B, C og

D med fire forskjellige resonansfrekvenser hvorav f^ er den laveste og f^ er den høyeste. Oscillatorene bør fortrinnsvis være av den krystallstyrte type med deres arbeidende resonansfrekvenser i området mellom 24 til 46 kiloherz.

OG-porter 28, 29, 30 og 31 avslutter de respektive oscillatorer A, B, C og D. En forsterker 2 avslutter OG-portene 28 'og 29.

På liknende måte avslutter en forsterker 4 OG-portene 30 og 31. Velgerkretser 32 stiller OG-porten på og av ved påtrykning av det rette binære signal. Således vil en spenning som påtrykkes på henholdsvis linjene 24, 25, 26 eller 27 lede frem et signal ved de respektive frekvenser fra oscillatorene A, B, C eller D gjennom de tilhørende OG-porter 28, 29, 30 eller 31.

Når et riktig kodet binært signal fra kodekilden 6, f.eks. 1010 påtrykkes i parallell på linjene 20, 21, 22 og 23, vil velger-krétsene 32 påtrykke en spenning på linjene 24 og 26. Dette vil på-virke OG-portene 28 og 30. Som en følge av dette vil en frekvens fA og fc bli påtrykket henholdsvis på forsterkerne 2 og 4. På samme måte vil 0101 føre til at frekvensen ffi og fD bli påtrykket gjennom de respektive OG-porter 29 og 31 på forsterkerne 2 og 4. Man skal her merke seg at koden som benyttes er en to-ut-av-fire kode.

Fig. 2B viser et detaljert logisk diagram for mottakeren.

Som tidligere nevnt vil en akustisk bølge som faller på transduktoren.

50 få sin elektriske analogiverdi påtrykket bølgegeneratoren 55. Bølgegeneratoren 55 kan omfatte en rekke båndpassfiltre 56, 57» 58

og 59» som har sine respektive midtfrekvenser avstemt på f^, f^,

f£ og fp. Utgangene frå båndpassfiltrene påtrykkes i parallell på den kodeprøvende logiske krets 70=.

Den kodeprøvende .logiske krets omfatter en primær logisk-

og dekodeanordning 70 °S en sekundær logisk anordning 8l. Den primære logiske anordning 70 omfatter en rekke detektorer og en lavpass-filtersats 71, 72, 73 og 74. som er tilsluttet de forskjellige båndpassfiltre gjennom linjene 60, 6l, 62 og 63. En utgang ved en hvilken som helst av de respektive linjer med en amplitude som overstiger et på forhånd bestemt minimum, likerettes og filtreres og påtrykkes som et likestrømnivå eller en puls på de tilhørende omformere 75» 76, - 77 og 78 ved deres inngangspunkter 86, 87, 88 og 89. Den primære logiske og dekodende anordning har videre to OG-porter 79 og 80. Disse porter er koplet direkte til den sekundære logiske anordning 8l.

OG-porten 80 i kombinasjon med omformerne 75 til 78 er

koplet for å slippe gjennom en 1010 inngang. Dette svarer ved filterne 71 til 74 til samtidig nærvær av frekvensene f^ og f^ og fravær av frekvensene fg og f^. Samtidig er OG-porten 80 i kombinasjon, med portene 75 til 78 koplet for å slippe gjennom inngangen 0101. Dette representerer samtidig fravær av frekvensene f^ og f^ og nærvær av frekvensene fg og f^. Sagt på en annen måte vil et signal passere gjennom OG-porten 79 ved nærvær av de bestemte bekreftelses- og negasjonsfrekvenser mens et annet signal vil passere OG-porten 80

hvis dobbeltbildet av frekvenssignalene påtrykkes dennes klemmer.

Tidsskrankekretsen 8l omfatter OG-porten 84 og drives av

den konjuktive inngang for OG-portene 79 og 80. Den sekundære logiske anordning omfatter videre i linjen 97 to ett-slags multivibra-torer 82 og 83 som er koplet i serie.

Under drift vil styringen av den fjerntliggende undervannsanordning ved hjelp av mottakeren foregå ved at det sendes ut to frekvenskodede sendinger, som har samme kode. Således vil en kode med en binær representasjon på 1010 ved denne utførelse representere en bekreftelse av frekvensene f^ og f^ og negasjon eller nektelse av frekvensene fg og f^. Den første kodesending blir, under forutsetning av at den er riktig mottatt, dekodet i den primære logiske anordning 70. Et signal blir så påtrykket linjen 97 gjennom OG-porten 79. Dette vil flytte frem tidsskrankekretsene 82 ett trinn. I denne henseende danner tidsskrankekretsene 82 og 83 en tidsport eller de skaper en periode innen hvilken den annen koderekke må mottas. Hvis koden ikke mottas innen den bestemte tidsperiode, vil nyttekretsen 85 ikke bli påvirket. Hvis en neste kode mottas, blir en puls ledet gjennom OG-porten 84 til kretsen 85. Dette kan man få til ved hjelp av en hvilken som helst av et antall andre tidsbasisporter.

OG-porten 84 styres av det samtidige nærvær av et signal

fra tidsskrankekretsen 83 og et signal med det logiske dobbeltbilde av den mottatte kode på linjen 98 fra OG-porten 80. Dot logiske dobbeltbilde av 1010 er 0101. Tidsskrankekretsen 83 kan bare stilles inn etter mottaking av det annet kodesignal.

Det kan være ønskelig å styre et antall forskjellige anordninger eller det kan være ønskelig å ha en anordning som påvirkes av en rekke bestemte meldinger. I det tilfelle da man har et antall forskjellige fjerntliggende anordninger, vil den primære kodeprøvende krets 70 i hver anordning være koplet slik at den bare kan slippe gjennom den spesielle kode den har fått seg tildelt. Når det gjelder en og samme fjerntliggende anordning vil det være en nærliggende ut-videlse av prinsippet, som forklart i forbindelse med oppfinnelsen,

å utvikle en rekkefølgeanordning som bare påvirkes av en bestemt kodet frekvensrekkekombinasjon. Som et alternativ kan omformer-OG-portanordninger anbringes i parallell omarrangert med forskjellige innbyrdes forbindelser slik at man får en tilfredsstillende dekoding av på hverandre følgende eller parallelt utsendte frekvenskodede overføringer.

Som en oppsummering er det her beskrevet en anordning for styring eller påvirkning av fjerntliggende undervannsanordninger. Anordningen omfatter en frekvenskodet akustisk bølgegenerator med

minst en sprangfrekvens i sitt overføringsspektrum. Generatoren sender samtidig valgte bekreftelses- og negasjonsfrekvenser. En akustisk følsom mottaker er anbrakt ved den fjerntliggende undervannsanordning og har en logisk kode-evalueringsinnretning som er følsom overfor hver mottatt akustisk bølge. Denne logiske innretning verifiserer det samtidige nærvær eller fravær av de utsendte og utvalgte bekreftelses-og negås~jonsfrekvénser . En nyttekrets blir så påvirket som resultat av verifiseringssignalet.

Claims (10)

1. Innretning for undervannsfjernstyring av minst en innretning, omfattende en akustisk bølgegenerator for utsendelse av frekvenskodede akustiske bølger og akustiske mottakeranordninger plasert ved den innretning eller hver innretning som skal fjernstyres, hvilke mottakeranordninger har en kodeprøvende logisk krets som kan påvirkes av de akustiske bølger og kan avgi et styresignal for en nyttekrets når den samtidig mottar signaler av visse frekvenser i overensstemmelse med den valgte kode, karakterisert v e d at den akustiske bølgegenerator (1,2,3,4,5,6) er innrettet til å frembringe akustiske bølger som ikke inneholder visse frekvenser og at den kodeprøvende logiske krets (70) er følsom- overfor samtidig eksistens og fravær av visse frekvenser til frembringelse av styresignalet.

2. Innretning ifølge krav 1,karakterisert ved at lydbølgegeneratorens (1,2,3,4,5,6) frekvensspektrum minst oppviser ett frekvenshakk (fig. 10).

3. Innretning ifølge krav 1 eller 2, karakterisert v e d at lydbølgegeneratorens (1,2,3,4,5,6) frekvensspektrum oppviser flere spektrumsområder med flere forskjellige frekvenshakk, slik at det samtidig kan utsendes bestemte grupper av positiv-ordresignalfrekvenser og negativ-ordresignalfrekvenser, og ved at de ved den eller de under vann anordnede innretninger plaserte lydmottaksmidler (55,55,70) inneholder flere, til de enkelte spektrumsområder tilordnede kode-prøvekretser (70), hvilke ved konstatering av det koderiktige, samtidige nærvær henholdsvis fravær av de valgte grupper av positiv-ordresignalfrekvenser og negativ-ordresignalfrekvenser avgir et verifiseringssignal, hvilke kode-prøvekretser (70) hver er tilordnet en av flere nyttekretser (85) som utelukkende kan aktiveres av verifiseringssignalet til den respektive tilhørende kode-prøvekrets.

4. Innretninger ifølge krav 1 eller 2, og for undervanns-styring av en bestemt av flere under vann anordnede innretninger, karakterisert ved at lydbølgegeneratorens (1,2,3,4,5,6) frekvensspektrum har flere spektrumsområder med flere forskjellige frekvenshakk, slik at det samtidig kan sendes ut bestemte grupper av positiv-ordresignalfrekvenser og negativ-ordresignalfrekvenser, og ved at de ved de styrte innretninger plaserte lydmottakermidler (5,55,70) hver inneholder minst en kodeprøvekrets (70) som reagerer på det koderiktige, samtidige nærvær henholdsvis fravær av positiv-ordresignalfrekvenser og negativ-ordresignalfrekvenser i et motsvarende av de nevnte spektrumsområder.

5. Innretning ifølge krav 1 eller 2,karakterisert ved at lydbølgegeneratoren (1,2,3,4,5,6) samtidig fast-legger et bestemt tall n av ulike positiv-ordresignalfrekvenser og et bestemt tall m av ulike negativ-ordresignalfrekvenser, og ved at kode-prøvekretsen (70) reagerer på det koderiktige, samtidige nærvær henholdsvis fravær av n poistiv-ordresignalfrekvenser og m negativ-ordresignalfrekvenser .

6. Innretning ifølge krav 5,karakterisert ved at n=2 og m=2 slik at sannsynligheten for feilaktig styring eller utløsning går mot grenseverdien null.

7. Innretning ifølge krav 5 eller 6, karakterisert v e d at en negativ-ordresignalfrekvens er lagt mellom to positiv-ordresignalfrekvenser .

8. Innretning ifølge krav 1 eller 2,karakterisert v e d at det mellom kode-prøvekretsen (70) og nyttekretsen (85) er anordnet en logisk tidsskrankekrets (81,82,83,84), hvilken avgir et signal (99) som aktiverer nyttekretsen, når det innenfor et bestemt tidsrom fra kode-prøvekretsen avgis minst to på hverandre følgende verifiseringssignal, motsvarende minst to koderiktig mottatte lydbølger (fig. 2B).

9. Innretning ifølge krav 8,karakterisert ved at kode-prøvekretsen (70) inneholder anordninger (75~78, 80) for tilveiebringelse av et til verifiseringssignalet dualt ytterligere verifiseringssignal, og ved at tidsskrankekretsen (81,82,83,84) inneholder to i serie liggende en-puls-multivibratorkretser (82,83), som reagerer på på hverandre følgende verifiseringssignal av kode-prøvekretsen og bare avgir et aktiveringssignal i avhengighet av et respektivt andre verifiseringssignal, samt en OG-port (84) som ved samtidige verifiseringssignal ved inngangene slipper gjennom et aktiveringssignal til nyttekretsen (85), hvilket signal representerer en logisk sammenkopling av de mottatte og dekodede lydbølger (fig. 2B).

10. Innretning ifølge krav 1,karakterisert ved at lydbølgegeneratoren (1,2,3,4,5,6) inneholder en signalgiver (6) for fremstilling av respektive n bits, omfattende binære tall, et antall n oscillatorer (A,B,C,D) med ulike resonansfrekvenser, omformere (1,3) som over n 00- porter (28,29,30,31) er forbundet med respektive motsvarende oscillatorer og omsetter elektriske inngangssignaler i lydbølger, samt utvelgingskretser (32) som aktiverer helt bestemte av de nevnte OG-porter i avhengighet av binærsignaler av en bestemt første type fra signalgiveren, og ved at mottaksmidlene (50,55,70) inneholder et antall n filtre (56-59) som er avstemt etter resonans-frekvensen til de respektive motsvarende oscillatorer, hvilke filtre avgir elektriske signaler for anvisning av nærvær eller fravær av en bestemt frekvensandel i en mottatt lydbølge, og videre inneholder en kode-prøvekrets (70) som i avhengighet av de elektriske signaler avgir verifiseringssignaler for anvisning av det samtidige nærvær eller fravær av de bestemte, utvalgte positive-ordresignalfrekvenser og negativ-ordresignalfrekvenser, samt inneholder en nyttekrets (85) som reagerer på kodeprøvekretsens verifiseringssignal (fig. 2A og 2B).