NO136432B - - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en dopplerradar for måling av hastighet av et legeme som beveger seg, f.eks. et artilleriprojektil, i minst to atskilte punkter eller målestrekninger av bevegelsesbanen, omfattende en sender-mottaker for frembringelse av et Dopplerpulssignal hvis momentanfrekvens er en funksjon av legemets hastighet, et telleapparat som etter telling av et forutbestemt antall Dopplerpulser under legemets bevegelse i den første del av banen, avgir en styrepuls som tjener til innkopling av et registreringsapparat som registrerer tiden for et antall etter-følgende Dopplerpulser under legemets bevegelse i første målepunkt eller -strekning av banen, og styreorganer for aktivisering av hastighetsregistrerende organer når legemet deretter har beveget seg videre til neste målepunkt veller -strekning.

Det er kjent ved hjelp av Dopplerradarprinsippet å utføre en hastighetsmåling for et projektil som er skutt ut fra en kanon, idet man ut fra slik måling kan beregne den såkalte munnings-hastighet som er den egentlige interessante størrelse. Av forskjellige grunner kan man vanskelig utføre en hastighetsmåling umiddelbart i avfyringsøyeblikket, og i praksis utfører man derfor målingen et stykke ute i projektilbanen og deretter beregnet munningshastigheten ut fra kjente, mer eller mindre veldefinerte parametre.

Dopplermålinger foretas som bekjent ved at et radarsignal utsendes fra en antenne nær kanonen og de radarpulser som reflekteres fra projektilet oppfanges av radarantennen slik at man ved å blande det reflekterte signal med en del av det utsendte signal kan konstatere en liten frekvensavvikelse som følge av en lavfrekvent Dopplersvingning hvis frekvens er proporsjonal med radial-hastigheten av legemet sett fra radarantennen. Por å finne radial-hastigheten behøver man således bare bestemme Dopplerfrekvensen hy.oretter den virkelige banehastighet kan bestemmes. Det er for oppfinnelsen uten betydning hvorledes frekvensbestemmelsen finner sted, men det foretrekkes vanligvis å utføre en automatisk registrering av forholdet mellom en kortvarig måletid og antall Dopplersvingninger innenfor dette tidsrom.

Man kan beregne munningshastigheten ut fra en måling

i et enkelt punkt på banen, men det vil selvfølgelig oppnås øket målenøyaktig ved måling i to eller flere punkter eller målestrek-■ ninger. Målepunktets eller punktenes plassering kan velges ut fra forskjellige kriterier, f.eks. kan det arbeides med forutbestemte tidsintervaller. Da ville imidlertid apparatets anvendelighet bli

•begrenset til måling av et snevert hastighetsområde. Målingen bør foretas nærmest mulig kanonen og hvis tiden til det første målepunkt settes i forhold til et langsomt bevegelig projektil vil målepunktet ved senere måling få et hurtigere beveget projektil bli be-

liggende alt for langt ute på projektilbanen, og forholdet ville bli ytterligere grelt ved måling i flere punkter. I praksis fore-trekker man derfor å fastlegge,målepunktet ved opptelling av et forutbestemt antall Dopplersvingninger, hvorved målepunktet vil ligge i en bestemt avstand fra kanonen uavhengig av projektilhas-tigheten. Med de fleste kjente apparater foretas bare en enkfelt måling, men det er kjent å foreta måling i to eller tre punkter, idet også avstanden mellom målepunktene innbyrdes fastlegges ved fremadskridende telling av de opptredende Dopplerpulser under den videre bevegelse av projektilet.

Projektilets hastighet avtar noenlunde jevnt som funksjon av avstanden, og ved måling i to eller flere punkter med veldefinert beliggenhet, er det derfor forholdsvis lett manuelt eller ved hjelp av en regnemaskin å beregne munningshastigheten som kan bestemmes grafisk ut fra forbindelseslinjen mellom målepunktene i et hastighets- avstandsdiagram eller hastighets- tids-diagram, idet munningshastigheten da kan uttrykkes ved skjærings-punktet mellom hastighetsaksen og forbindelseslinjen, dog naturlig-vis under hensyntagen til de øvrige kjente parametre. For opp- . nåelse av et nøyaktig resultat er det vesentlig at målepunktenes beliggenhet er veldefinert, hvilket kan være vanskelig å oppnå fordi det er en grense for den nøyaktighet hvorved Dopplersvingningene kan telles. Ofte forekommer det umiddelbart ved avfyringen av projektilet en periode med så meget elektrisk støy at et markant Dopplersignal helt kan forsvinne og selv om man benytter filtre

som lar signalet med den ventede Dopplerfrekvens passere, vil likevel tellingen lett bli mindre nøyaktig. Også lenger ute i projektilets bane kan tellepulser gå tapt eller det kan forekomme falske pulser.

Hensikten med oppfinnelsen er å tilveiebringe en Dopplerradar av den innledningsvis nevnte art hvormed det kan oppnås øket målenøyaktighet. Ved oppfinnelsen anvendes ganske visst et apparat hvor det første målepunkt bestemmes ved telling av Dopplerpulser, dvs. ved hvilket det aksepteres at første målepunkt defineres med en viss usikkerhet med hensyn til dets avstand fra munningen, men oppfinnelsen bygger på den erkjennelse at denne usikkerhet ikke behøver å ha innvirkning på måleresultatets nøyak-tighet når man bare sørger for at neste målepunkt eller -punkter eller -strekninger blir fastlagt i et tidsmessig nøyaktig forhold til første målepunkt. Hvis f.eks. tiden fra første til annet målepunkt er nøyaktig det samme som tiden fra avfyringsøyeblikket til første målepunkt, vil det i henhold til nevnte grafiske be-traktningsmåte være uten betydning om avstanden mellom punktene er større eller mindre, fordi forbindelseslinjen mellom dem likevel vil skjære hastighetsaksen på samme sted, dvs. målepunktene vil derved kunne utnyttes til nøyaktig beregning av munningshastigheten.

Hensikten med oppfinnelsen oppnås ifølge oppfinnelsen ved at styreorganene omfatter tidsregistrerende organer som er innrettet til å registrere tidsrommet for legemets bevegelse ut til første målepunkt eller -strekning, idet tidsregistreringen avbrytes ved fremkomsten av styrepulsen, og en tidsforsinkelseskrets som er således innrettet og forbundet med de tidsregistrerende organer at forsinkelseskretsen ved fremkomsten av styrepulsen, innstilles på et tidsforsinkelse som er proporsjonal med den registrerte tid, og forsinkelseskretsen er innrettet til å koples inn ved fremkomsten av styrepulsen og til etter den automatiske innstillede forsinkelse å aktivisere de hastighetsregistrerende organer.

På denne måte oppnås automatisk en registrering av tiden- til første målepunkt, hvoretter denne registrering benyttes til å styre tiden til annet målepunkt på sådan måte, at de to tider blir like store og opptrer i et nøyaktig, kjent forhold til hverandre. En nøyaktig beregning kan utføres på grunnlag av dette nøyaktige forhold uten at tidenes absolutte størrelse har noen innvirkning på måleresultatet, dvs. det vil være uten betydning om første målepunkt er fastlagt ved en ikke helt nøyaktig telling av Dopplerpulsene.

En ytterligere ulempe ved de kjente apparater er at

de arbeider med en tidsbasis i form av tellede Dopplerpulser som jo ér en forholdsvis lavfrekvent svingning som ikke definerer et skarpt punkt, for oppnåelse av et forutbestemt pulstall. Ved oppfinnelsen kan man innrette de tidsregistrerende organer og tidsforsinkelsesorganer på sådan måte at det med full nøyaktighet kan arbeides med innbyrdes véldefinerte punkter.

Krav 2 angir en foretrukket utførélsesform hvor de tidsregistrerende og -forsinkende organer består av enkle tellere som nettopp kan arbeide med forholdsvis høyfrekvente tellesignaler, slik at det oppnås stor nøyaktighet i fastleggingen av tidspunktene til tross for at tellerne arbeider intermitterende.

Ved det som er angitt i krav 3 oppnås en meget enkel måte ved at man kan gjenta målingen i mange etter hverandre følgende punkter som utmerker seg ved en veldefinert beliggenhet.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere nedenfor under hen-visning til tegningen. Fig. 1 viser skjematisk en utførelsesform av et apparat ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser på samme måte en modifisert utførelse av apparatet på-.fig. 1. Fig. 3 og 4 viser grafisk fremstilling av målepunktenes beliggenhet.

På fig. 1 er vist et kanonløp 2 som skyter ut et projektil 4 som beveger seg i en bane 6. I nærheten av kanonløpet er anbragt en radarantenne 8 med et tilhørende radarapparat 10 som sender ut et radarsignal mot den bakre ende av det bevegede projektil. En liten del av radarsignalet reflekteres fra projektilet og oppfanges av antennen 8. Da projektilet er på vei bort fra antennen, vil det reflekterte radarsignal ha litt mindre frekvens enn det utsendte signal og ved blanding av de to signaler fremkommer et lav-frakvenssignal som ledes gjennom en forsterker 12 og et filter 14 til en pulsgenerator 16, hvorfra signalet i pulsform sendes til en teller 18. Denne teller er på ikke vist men forøvrig kjent måte innrettet til å starte tellingen av Dopplerpulser i det øyeblikk kanonen avfyres og den er beregnet til å sende et styresignal til en hastighetsmåleinnretning når en forutbestemt .telleverdi x1 er nådd. x kan være den høyeste telleverdi i telleren, men som nevnt nedenfor vil man normalt foretrekke å ha flere telleverdier i telleren enn svarende til

Hastighetsmåleinnretningen 20 er forbundet med trinnet for telleverdien x1 ved hjelp av en styreledning 22 og med utgangen av pulsgeneratoren 16 ved hjelp av en ledning 24. I det øyeblikk styresignalet x.^ opptrer, starter innretningen 20 telling av et. antall Dopplerpulser f.eks. 128 pulser svarende til en målestrekning på knapt 2 meter, idet tiden- for disse svingninger automatisk måles, slik at det fremkommer en bestemmelse av middelpulsfrekvensen og. dermed bevegelseshastigheten i :retning bort fra antennen 8. Som nevnt er det forøvrig for oppfinnelsen uten særlig betydning hvorledes frekvensbestemmelsen finner sted. Forskjellige muligheter er omtalt i beskrivelsen til dansk patent nr. 112 454.

Ifølge oppfinnelsen anvendes en registrering av den

tid som forløper fra avfyringen inntil telleverdien x^ er nådd.

Ved en &retrukken utføreIsesform som vist på fig. 1 benyttes for dette formål en ytterligere teller 26 som starter samtidig med telleren 18 og som mates med tidspulser fra en tidspulsgenerator 28. Telletrinnet for telleverdien x^ i telleren 18 er forbundet med en krets 30 som stopper tellingen av tidspulser når verdien x^ er nådd. F.eks. er tellingen i telleren 26 nådd den viste verdi xc.

Hvis man ønsker et enkelt ytterligere målepunkt, kan apparatet innrettes slik at kretsen 30 ved fremkomsten av signalet fra telletrinnet for verdien x-^ endrer tellingen i telleren 26 slik at det deretter skjer en nedovertelling, fra verdien xq og når telleren 26 har tellet helt ned, avgis en styrepuls gjennom en ledning 32 til hastighetsmåleinnretningen 20.Det vil derved være full sikkerhet for at tiden mellom de to målepunkter vil være den samme som tiden ut til første målepunkt. Forøvrig er det ingen ting i veien for at tellingen nedover i telleren 26 kan foregå f.eks. med multiplisert tidspulsfrekvens slik at den betraktede avstand eller tidsrom ikke blir helt like men allikevel har et så veldefinert innbyrdes forhold at de kan danne grunnlaget for en nøyaktig beregning av munningshastigheten .

For oppnåelse av forbedret målenøyaktighet kan det være ønskelig å utføre hastighetsmålingen i flere punkter langs banen og for hele tiden å fastholde en tidsbasis som er definert ved tiden ut til første målepunkt, må det anvendes en hukommelse for denne tid, slik at telleren 26 kan bringes til gjentatte ganger å telle opp til eller ned fra telleverdien x . Man kan til dette formål anvende

c

en ekstra teller som er forbundet med telleren 26 på sådan måta at den innstilles på telleverdien xq ved fremkomsten av en styrepuls fra telletrinnet x, 1 i telleren 18, hvoretter telleverdien x c fasthold-es i den ytterligere teller som deretter kan benyttes som kilde for innstilling av telleren 26 et.ter hver nedtelling av denne fra

verdien xc. Forøvrig kan man i dette tilfellet like godt foreta gjentatte opptellinger i telleren inntil den av hoved-telleren definerte verdi x cer nådd.

Ifølge oppfinnelsen kan den her omtalte innretning oppnås på enkel måte, ved at telleren 18 benyttes som den nevnte ytterligere teller. Riktignok er telleren 18 beregnet på

telling av Dopplerpulser, men bare ut til første målepunkt, dvs. telleren er fri for andre formål når dette punkt er nådd.

Dette er vist på fig. 2, I inngangen til telleren 18 er anbragt en styrekrets 34 som gjennom en ledning 36 er forbundet med telletrinnet x-^ og gjennom en ledning 38 med tidspulsgeneratoren 28. Kretsen 34 er innrettet til ved fremkomsten av et styresignal fra telletrinnet x^ å avbryte tilgangen av Dopplerpulser fra pulsgeneratoren 16 og til i stedet å forbinde telleinngangen med tidspulsgeneratoren 28. Telleren 26 er innrettet til å fastholde telleverdien xQ ved fremkomsten av styresignalet fra telletrinnet x-^ og de to tellere er således innbyrdes forbundet, at telleren 18 automatisk innstilles på telletrinnet x csom telleren 26 har nådd når styrepulsen fra trinnet x^ fremkommer, likesom telleren 18 herved på ikke vist måte gjøres ufølsom overfor etter-følgende passeringer av telletrinnet x^. Umiddelbart etter"om-stillingen av telleren 18 til trinnet xc påbegynnes en nedtelling av denne teller ved hjelp av de fra generatoren 28 leverte tidspulser, og ved avsluttet nedtelling sendes et aktiviseringssignal gjennom en ledning 40 til hastighetsmåleren 20. Samtidig skjer en gjeninnstilling av telleren 18 på verdien x£ som overføres fra telleren 26 som nå virker som hukommelse, og på denne måte kan man fortsette med å måle hastigheten i så mange punkter som ønskes. Det er klart at det hele tiden vil være en tidsmessig veldefinert avstand mellom målepunktene når man benytter en konstant tidspulsfrekvens eller ved et kjent multiplum eller en kjent brøkdel av denne frekvens.

Det skal bemerkes at det ikke er nødvendig å beskrive tellerne og deres styre- og overføringskretser nærmere fordi det ved oppbygning kan benyttes elementær teknikk, hvilket også gjelder beregning av munningshastigheten ved bruk av en regnemaskin som suksessivt tilføres måleresultatene fra hastighetsmåleren 20.

På fig. 3 er vist et tids- hastighetsdiagram med to målepunkter A og B målt i tidspunktene t^ og 2t^. Forbindelseslinjen mellom A og B skjærer hastighetsaksen i punktet VQ som angir munningshastigheten. Dessuten er det med streker vist en forbindelseslinje mellom to andre målepunkter A', og B' som angir de samme hastigheter avsatt med kortere tidsmellomrom, nemlig henholdsvis på tidspunktene t^ og 2t'1- Også denne linje vil passere VQ .og det fremgår at .V"0-bestemmelsen således er i det vesentlige uavhengig av om den absolutte størrelse av tidsinter-vallene er kjent.

Fig. 4 viser en måling i flere enn to punkter hvor intervallet mellom målepunktene innbyrdes bare er det halve av tidsintervallet ut til første målepunkt. Avstanden kan godt være enda mindre, f.eks. 1/8 av avstanden ut til første målepunkt, idet man kan anvende en tilsvarende multiplisert tidspulsfrekvens.

For oppnåelse av god nøyaktighet benyttes fortrinnsvis en tidspulsfrekvens som er noe større enn Dopplerfrekvensen. Oppfinnelsen er forøvrig, ikke begrenset til at tidsmålingen og -styr-ingen skal foregå ved hjelp av tellere idet det kan benyttes andre former for tidsmåling, f.eks. ved stigende oppladning av en konden-sator under telling av Dopplerpulser til første målepunkt, hvoretter den nådde spenning anvendes som kildeverdi for frembringelse av en dermed proporsjonal tidsforsinkelse for å fastlegge det eller de øvrige målepunkter.

Claims (3)

1.. Dopplerradar for måling av hastigheten av et legeme som beveger seg, f.eks. et artilleriprojektil (4), i minst to atskilte punkter eller målestrekninger av bevegelsesbanen, omfattende en sender-mottaker (10) for frembringelse av et Dopplerpulssignal hvis momentanfrekvens er en funksjon av legemets hastighet, et telleapparat som etter telling av et forutbestemt antall Dopplerpulser under legemets bevegelse i den første del av banen, avgir en styrepuls som tjener til innkopling av registreringsor-ganer (20) som registrerer tiden for et antall etterfølgende Dopplerpulser under legemets bevegelse i første målepunkt eller

-strekning■av banen, og styreorganer (30) for aktivisering av hastighetsregistrerende organer (20) når legemet deretter har beveget seg videre til neste målepunkt eller -strekning, karakterisert ved at styreorganene omfatter tidsregisterende organer (18 eller 26) som-er innrettet til å registrere tidsrommet for legemets bevegelse ut til første målepunkt eller -strekning, idet tidsregistreringen avbrytes ved fremkomsten av styrepulsen, og tidsforsinkelsesorganer (26 eller 18) som er således innrettet og forbundet med de tidsregistrerende organer at forsinkelseskretsen ved fremkomsten av styrepulsen, innstilles på en tidsforsinkelse som er proporsjonal med den registrerte tid, og forsinkelseskretsen er innrettet til å koples inn ved fremkomsten av styrepulsen og til etter den automatisk innstilte forsinkelse å aktivisere de hastighetsregistrerende organer (20).

2. Dopplerradar ifølge krav 1, karakterisert ved at de tidsregistrerende organer består av teller (18) som teller tidspulser med bestemt frekvens inntil styrepulsen opptrer, hvoretter samme teller eller en teller (26) som tilføres telleresultatet, for frembringelse av tidsforsinkelsen bringes til å telle opp til eller ned fra tellerestultatet ved hjelp av tidspulser med den bestemte frekvens eller endret frekvens av kjent størrelse.

3. Dopplerradar ifølge krav 2, karakterisert ved at den tidsregistrerende teller (26) (fig. 2) er innrettet til å fastholde telleresultatet og til periodisk å overføre dette til en tidsforsinkelsesteller (18)'etter hver oppover- eller nedovertelling av denne. H. Dopplerradar ifølge krav 3, karakterisert ved at tidsforsinkelsestelleren består av den teller (18) som i tidsrommet inntil første målepunkt eller -strekning anvendes for telling av Dopplerpulsene, idet den er innrettet til etter eller ved fremkomsten av styresignalet, å forbindes med den tidsregistrerende (26) (fig. 2) teller for omstilling til en telleverdi svarende til den telleverdi som sistnevnte teller har opp-nådd, og til deretter å telle tidspulser istedetfor Dopplerpulser.