NO175955B

NO175955B - System for å bestemme den vinkelmessige rotasjonsposisjon for et objekt som roterer om en akse

Info

Publication number: NO175955B
Application number: NO891873A
Authority: NO
Inventors: Louis Simon Yff
Original assignee: Hollandse Signaalapparaten Bv; Hasrode Bv
Priority date: 1988-05-09
Filing date: 1989-05-08
Publication date: 1994-09-26
Also published as: CA1326283C; NL8900118A; US4967981A; PT90487A; NO175955C; JP2769187B2; AU614612B2; DE68908283D1; EP0345836B1; DE68908283T2; NO891873D0; JPH01318896A; IN172423B; EP0345836A1; NO891873L; PT90487B; AU3456689A; ES2042970T3

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører et system for å ■bestemme den vinkelmessige rotasjonsposisjon for et objekt som roterer om en akse i forhold til jordens overflate, idet nevnte system omfatter en senderenhet og en antenneenhet for sendingen av bærebølger, direktivt mottagende antennemiddel montert på objektet og en mottaker forbundet med det mottagende antennemidlet for å behandle de mottatte bære-bølger for bestemmelse av den vinkelmessige rotasjonsposisjon for objektet i forhold til en polarisasjonsretning for bærebølgene med en 180° uvisshet.

Objektet vedrører et prosjektil hvis kurs skal korrigeres for å treffe et bestemt mål.

Slike systemer er kjent fra EP-A 0.239.156. I disse systemer blir minst en polarisert bærebølge overført ved hjelp av en antenneenhet sammen med en senderenhet som er forbundet med antenneenheten. Objektet er utstyrt med et direktivt mottagende antennemiddel og et mottagningssystem som er forbundet med det mottagende antennemidlet. Systemet er anordnet på en slik måte at den vinkelmessige rotasjonsposisjon for objektet relativt antenneenheten måles. Orienteringen av antenneenheten fungerer derfor som en referanse. For dette formål er man omhyggelig med at den polariserte bærebølgen er tilstede rundt objektet. For bestrålning av objektet, anvendes ofte en tynn stråle. Dersom en polarisert bærebølge sendes, kan den vinkelmessige rotasjonsposisjon for objektet bestemmes med en uvisshet lik 180°. Flere fremgangsmåter er kjent for å eliminere 180° uvissheten. Noen få av disse metoder er omtalt i nevnte europeiske patentsøknad. Den foreliggende oppfinnelse finner imidlertid også anvendelse i et system hvor den vinkelmessige rotasjonsposisjon for objektet bestemmes med en 180° uvisshet.

På grunn av at den vinkelmessige rotasjonsposisjon for objektet relativt antenneenheten måles, for bestemmelsen av den vinkelmessige rotasjonsposisjon for objektet mht. rom, er det også nødvendig å bestemme orienteringen av antenneenheten relativt rom (jordoverflaten) og holde denne konstant.

Nevnte systemer har den ulempe at bestemmelse av den vinkelmessige rotasjonsposisjon av objektet relativt rom beregnes på basis av to målinger: målingen av den vinkelmessige rotasjonsposisjon for objektet relativt antenneenheten og målingen av orienteringen av antenneenheten relativt rom. På grunn av at det for beregningen av den vinkelmessige rotasjonsposisjon gjøres bruk av to målinger, vil nøyaktigheten av beregningen avta.

Dessuten er den programvare som behøves for beregningen av den vinkelmessige rotasjonsposisjon av objektet relativt rom komplisert og således kostbar.

Dersom antenneenheten anbringes på et skip, må en stabilisert plattform anvendes på hvilken antenneenheten monteres for å holde orienteringen av antenneenheten relativt rom (havoverflate) konstant når skipet beveger seg.

Den foreliggende oppfinnelse har som formål å unngå ovennevnte ulemper og oppnå et system som nøyaktig bestemmer den vinkelmessige rotasjonsposisjon av objektet relativt rom, og omfatter en enkel og således billigere antenneenhet og omfatter enklere og således billigere programvare.

I henhold til oppfinnelsen som er definert av krav 1, velges bærebølgefrekvensen slik at polarisasjonsretningen er i alt vesentlig perpendikulær på jordens overflate, i alt vesentlig uavhengig av antenneenhetens posisjon og orientering.

Ifølge en utførelsesform av systemet er bærebølgefrekvensen av størrelsesorden 50 kHz.

Det vil være fordelaktig å la antenneenheten være mekanisk koblet til en farkost, og farkosten kan eksempelvis være et skip.

Antenneenheten kan forøvrig være praktisk talt stivt koblet til farkosten. Det vil også være mulig å la antenneenheten være forsynt med en mobil og bøyelig ledning.

I det tilfellet der farkosten er forsynt med et kommunikasjonssystem som omfatter en kommunikasjonssendende og mottagende antenne, vil kommunikasjonsantennen også fungere som antenneenheten.

Antenneenheten har en slik strålebredde at, i første rekke, jordoverflaten, bestråles, og i andre rekke objektet bestråles. Fordi jordoverflaten bestråles, vil den imidlertid når det gjelder en havoverflate, virke som en flat ledende metallplate mht. den sendte bærebølgen. Resultatet vil være at det elektriske feltet nær jordoverflaten vil bli anbragt praktisk talt perpendikulært på jordoverflaten. Avhengig av bærebølgefrekvensen, vil denne vertikale polarisering, innenfor visse grenser, nå til store høyder over jordoverflaten. Denne vertikale polarisering er ikke avhengig av orienteringen av antenneenheten, på grunn av at polariseringen av bærebølgen oppnås som et resultat av samvirket med jordoverflaten. Et ytterligere forhold er at frekvensen av bærebølgen er tilstrekkelig lav.

En særlig fordel ved oppfinnelsen er at behovet for å gi antenneenheten en ønsket orientering unngås. Dette betyr fantastisk forenkling og forbedring av systemet. Dessuten kan systemets konstruksjon gjøres langt billigere.

Eksempelvis kreves ingen midler for å bestemme orienteringen av antenneenheten relativt rom. Som en følge derav kreves ingen programvare for å behandle denne orientering for beregning av den vinkelmessige rotasjonsposisjon av objektet. Operasjon av systemet er derfor hurtigere og mer nøyaktig.

Det er særlig fordelaktig at, i henhold til oppfinnelsen, antenneenheten ikke krever stabilisering når den anbringes på et skip. Som en følge derav kan kostnader for en fullstendig stabilisert plattform spares.

I henhold til en særlig utførelsesform av oppfinnelsen, for sending av bærebølger kan det endog gjøres bruk av en kommunikasjonsantenne som allerede er tilstede på en farkost, på grunn av, i henhold til oppfinnelsen, at antenneenheten ikke trenger å tilfredsstille noen spesielle krav. På et skip er en slik kommunikasj onsantenne vanligvis en enkel ledning. Dessuten har systemet, ifølge oppfinnelsen, den fordel at, på grunn av den bredere sendeantennestrålen, flere objekter kan samtidig bestråles for bestemmelse av deres respektive orienteringer relativt rommet.

Den vertikale retning av det elektriske feltet eller den horisontale retning av det magnetiske feltet vil nå ytterligere over jordoverflaten ettersom frekvensen blir lavere, eller når antenneenheten anbringes nærmere jordoverflaten. Frekvensen av den i det minste ene bærebølgen vil derfor fortrinnsvis være lav, eksempelvis i størrelsesorden 50 kHz. Polariseringsretningen av bærebølgen kan bestemmes ved hjelp av mottagningssystemet for objektet på basis av retningen av det elektriske feltet, det magnetiske feltet eller en kombinasjon av begge. Her omfatter det mottagende antennemidlet eksempelvis to dipolantenner, hvor mottagningssystemet er egnet for bestemmelse av orienteringen av objektet relativt det elektriske feltet. På grunn av at det elektriske feltet er perpendikulært anbragt relativt jordoverflaten, vil det magnetiske feltet være parallelt med jordoverflaten. Som en følge derav er det også mulig å bestemme orienteringen av objektet relativt den magnetiske feltkomponenten av det elektromagnetiske feltet. For dette formål er det mottagende antennemidlet eksempelvis forsynt med to rammeantenner. Dessuten er det mulig å anvende begge komponenter av det polariserte elektromagnetiske feltet i kombinasjon for å bestemme orienteringen av objektet. For dette formål blir objektet fortrinnsvis forsynt med minst en dipolantenne og minst en rammeantenne som ikke er perpendikulært anbragt relativt hverandre.

Oppfinnelsen skal nå beskrives i nærmere detalj med henvis-ning til vedlagte tegninger.

Fig. 1 er en spesiell utførelsesform av systemet, hvor

sender og antenneenheten er anbragt på et skip.

Fig. 2 er en skjematisk fremstilling av to perpendikulært anbragte rammeantenner som er anbragt i et elektromagnetisk felt. Fig. 3 er en skjematisk fremstilling av to perpendikulært anbragte dipolantenner som er anbragt i et elektromagnetisk felt. Fig. 4 er et diagram over et magnetisk felt på plas-seringsstedet for rammeantennene. Fig. 5 viser en skjematisk fremstilling av mottagningssystemet som inngår i et prosjektil til å bestemme den vinkelmessige rotasjonsposisjon av prosjektilet. Fig. 6 er en første utførelsesform av en enhet fra fig. 5. Fig. 7 er en annen utførelsesform av en enhet fra fig. 5. Fig. 8 er et diagram over et elektrisk felt på plas-seringsstedet for dipolantennene. Fig. 9 er en utførelsesform av prosjektilet med dipolantenner . Fig. 10 er en spesiell utførelsesform av en referanseenhet i

fig. 5.

I fig. 1 er et objekt 1 tilstede over jordoverflaten 2 hvor den vinkelmessige rotasjonsposisjon av objekt 1 trengs å bli bestemt. Jordoverflaten 2 er i dette tilfellet en havoverflate. Den kan imidlertid også være en noe fuktig landoverflate. Et skip 3 er forsynt med en senderenhet 4 som er forbundet med antenneenhet 6 via linje 5. Antenneenhet 6 vedrører en enkelt ledning som kan monteres på skipet i en hvilken som helst posisjon og ha en hvilken som helst orientering. Sendesystemet 4 er egnet for å sende en bærebølge som har frekvens cj0 . Antenneenheten 6 er av en slik type at, i første rekke, bærebølgen når ned til jordoverflaten 2, og i andre rekke bærebølgen når opp høyt over jordoverflaten 2 som et resultat av hvilket objektet 1 er innenfor det elektromagnetiske feltet av bærebølgen. På grunn av, i tredje rekke, frekvensen av bærebølgen er relativt lav (f.eks. rundt 50kHz), vil bærebølgen på en hvilken som helst avstand fra skipet være av den vertikalt polariserte typen, til tross for det faktum at antenneenheten sender en polarisert bærebølge på hvilken polariseringsretningen er ukjent.

Det forhold som er beskrevet ovenfor bevirkes av det faktum at jordoverflaten, dersom bærebølgefrekvensen er tilstrekkelig lav, virker som en flat, ledende plate. Elektrisk feltkomponent 7 i bærebølgen har en vertikal retning, mens magnetisk feltkomponent 8 har en horisontal retning. Polariseringen vil nå ytterligere over overflate 2 når frekvensen av bærebølgen er lavere og distansen mellom antenneenhet 6 relativt jordoverflaten avta. Nøyaktigheten av den horisontale eller vertikale polarisering utgjør ± 3° i anvendelsesfeltet.

Antenneenhet 6 er av en særlig enkel og kostnadseffektiv type, nemlig en enkelt ledning. Ingen bruk gjøres, slik som i konvensjonelle systemer, av en stabilisert plattform på hvilken antenneenheten er montert. Antenneenheten vil derfor kontinuerlig endre orientering som et resultat av skipets rullende bevegelse. Dessuten er antenneenheten uegnet for å sende polariserte bærebølger, hvilket har som en fordel at lengden av antenneenheten kan begrenses. I dette tilfellet vedrører antenneenheten 6 en kommunikasjonsantenne som allerede er tilstede på skipet.

I fig. 1 antas dessuten at objektet 1 som fungerer som et prosjektil er blitt avfyrt for å treffe et mål 9. Målets kurs følges fra bakken ved hjelp av følgemiddel 10. For dette formål kan f.eks. bruk gjøres av en monopulsradarfølger som er opererbar i K-båndet, eller av et pulset laser-følgingsmiddel, som opererer i det fjerne infrarøde området. Kursen av prosjektilet 1 kan følges ved hjelp av sammen-lignbart målefølgingmiddel 11. En datamaskin 12, på basis av målposisjonene som er bestemt og levert av målfølgingsmiddel 10 og på basis av prosjektilposisjoner bestemt og levert av målfølgingsmiddel 11, bestemmer hvorvidt og, hvis så er tilfelle hvilken kurskorrigering av prosjektilet som kreves. For å oppnå en hvilken som helst kurskorrigering, utstyres prosjektilet med gassutslippsenheter 13. På grunn av at prosjektilet roterer om sin akse, må en gassuttømningsenhet aktiveres når prosjektilet er i den riktige posisjon for å oppnå en kurskorrigering.

For å bestemme den rette posisjonen gjøres det bruk av bærebølger som sendes ved hjelp av senderenhet 4 og antenneenhet 6. Datamaskin 12 bestemmer den ønskede vinkelmessige rotasjonsposisjon cpg av prosjektilet hvor en gasseksplosjon skal opptre med hensyn til det polariserte elektromagnetiske feltmønsteret av bærebølgene på prosjektilet..

I henhold til den foreliggende oppfinnelse er bestemmelsen av denne verdi cpg uavhengig av den øyeblikkelige posisjon og orientering av antenneenheten relativt jordoverflaten. Dette betyr at det ikke er nødvendig å korrigere skipets be-vegelser. Dette setter antenneenheten 6 i stand til å bli direkte montert på skipet, hvilket unngår behovet for en stabilisert plattform. Den beregnede verdi cpg sendes ved hjelp av sender 14. Denne sender anvender antenneenhet 6. En mottaker 15, som inngår i prosjektilet, mottar ved hjelp av et mottagende antennemiddel 16 verdien cpg som sendes av sender 14. Den mottatte verdi cpg tilføres komparator 18 via linje 17.

Et mottagningssystem 19, matet av antennesignaler fra de to direktive antenner som inngår i det mottagende antennemiddel 16, bestemmer den øyeblikkelige posisjon cpm(t) av prosjektilet med hensyn til det elektromagnetiske feltet på det mottagende antennemidlet. Den øyeblikkelige verdi <Pm("t) bestemmes med hensyn til jordoverflaten på grunn av at den elektriske feltkomponenten 7 av bærebølgen har en vertikal retning og den magnetiske feltkomponenten 8 har en horisontal retning. Den øyeblikkelige verdi cpm(t) tilføres komparator 18 via linje 20. Når betingelsen «PmCt) = <Pg er blitt oppfylt, leverer komparator 18 et signal S for å aktivere gassuttømningsenhetene 13. I dette øyeblikk foretas en kurskorrigering. Deretter kan hele prosessen gjentas dersom en andre kurskorrigering behøves.

Fig. 2 og fig. 3 viser de to perpendikulært anbragte direktive antenner 21 og 22, som danner del av det mottagende antennemiddel 16. Det mottagende antennemiddel kan omfatte B felt eller E felt antenner. Det er også mulig å anvende en E felt og en B felt antenne som ikke er perpendikulært og fortrinnsvis parallelt anbragt. Dersom to B felt antenner anvendes (slik som angitt i fig. 2), blir den magnetiske feltkomponenten B av et elektromagnetisk felt detektert. Dersom to E felt antenner anvendes (slik som vist i fig. 3), blir den elektriske feltkomponenten E av et elektromagnetisk felt detektert. Dersom en B felt og en E felt antenne anvendes, blir en subkomponent av feltkomponent E og en subkomponent av feltkomponent B detektert. På grunn av at feltkomponenter E og B forbindes ved hjelp av det såkalte Maxwells forhold, vil det være tilstrekkelig å måle minst én av komponentene E eller B eller en subkomponent av komponent E og en subkomponent av komponenten B.

For å måle B (sub) komponenten, kan en rammeantenne anvendes, mens en dipolantenne kan anvendes for å måle E (sub komponenten .

Et x, y, z koordinatsystem koples til rammeantennen i fig. 2. Forplantningsretningen v av prosjektilet er parallell med z-aksen. Den magnetiske feltkomponent B, som sendes av sender 14, har størrelsen og retningen B(rQ) på lokasjonen for rammeantennene. Her er r0 vektoren med senderenheten 4 som opprinnelsessted og origo for x, y, z koordinatsystemet som endepunkt. Som en referanse for å bestemme den vinkelmessige rotasjonsposisjon av prosjektilet, gjøres det bruk av vinkel cpm(t) mellom x-aksen og feltkomponenten B. Dette betyr at cpm(t) representerer vinkelen mellom x-aksen og jordoverflaten. Den magnetiske feltkomponenten B(rD) kan oppløses i enkomponent B(r0)// (parallelt med z-aksen) og komponenten B(rG)j^ (perpendikulært til z-aksen), se fig.4. Kun komponenten B(r0)j^ kan generere en induksjonsspenning i de to rammeantennene.

For arealet på begge sider av skipet, er B(rD) alltid parallell med jordoverflaten. Kun størrelsen av B(r0) endrer seg som en funksjon av r0, men dette er imidlertid ikke viktig for posisjonsbestemmelse.

Fig. 5 er en skjematisk fremstilling av mottagningssystemet 19. I en utførelsesform av systemet 19 i fig. 5 antas det at senderen utsender et elektromagnetisk felt som består av en polarisert bærebølge med et frekvens u)0. Den magnetiske feltkomponent Bj^(rQ) kan defineres som

Den magnetiske fluks $21 gjennom rammeantenne 21 kan defineres som:

I denne formel er S lik arealet av rammeantennen 21.

Den magnetiske f lux $22 gjennom rammeantennen 22 kan defineres som:

Induksjonsspenningen i rammeantenne 21 er nå lik:

Her er c en konstant som er avhengig av de anvendte rammeantenner 21, 22. Ettersom prosjektilets rotasjonshastighet dcp mer langt mindre enn vinkelhastigheten u)Q kan det approksimeres at:

Tilsvarende for rammeantenne 22:

Det følger av formlene (5) og (6) at:

Således kan <pm(t) bestemmes med en uvisshet lik 180°. For å eliminere 180° uvissheten, kan en såkalt testkurskorrigering utføres. Det antas her at <pm(t) er kjent. Senderenhet 4 genererer en verdi cpg hvor en kurskorrigering utføres. For dette formål blir verdien av cpg sendt ved hjelp av sender 14. Dersom prosjektilet som et resultat utfører en kurskorrigering, kan målfølgingsmiddel 10, 11 anvendes til å etablere hvorvidt en korrigering utføres i cpg retningen eller i cpg + 180° retningen. Deretter kan de riktige kurskorrigeringer utføres.

Det er imidlertid også mulig å eliminere 180° uvissheten uten å utføre en testkurskorrigering. For dette formål sender senderen 14 også en elektromagnetisk bølge E hvor

I denne formel er D en konstant og p modulasjonsdybden, slik at 0 < 6 < 1. Dessuten er >> ug. Ifølge denne utfør-elsesform, blir frekvens FM modulert til å omfatte informasjon vedrørende cpg. Den elektromagnetiske bølge moduleres dermed cos u>0t og omfatter således faseinformasjon av signalet som sendes av antenneenhet 6. Det mottagende antennemiddel 16 er forsynt med en antenne 23 for mottakelse av signal E(t). Antenne 23 er forbundet med en referanseenhet 24, hvilken genererer et referansesignal U ref fra det mottatte signalet E(t), med

Her er C en konstant som er avhengig av den bestemte utførelsesform av referanseenheten 24. Uref-signalet tilføres blander 26 og 27 via linje 25.

Signal V. , (t) tilføres også blander 26 via linje 28. ina 21 (t) 28.

Utgangssignal fra blander 26 tilføres lav-passfilter 30 via linje 29. Utgangssignalet U3ø(t) av lavpassfilter 30

<d>(<p>

(komponenten med frekvens ^— ) er lik:

På en fullstendig analog måte blir signal V. , (t) matet

lnQgg

til blander 27 via linje 31. Utgangssignalet fra blander 27 mates til et lav-passfilter 33 via linje 32. Utgangssignalet U33(t) fra lav-passfilter 33 er lik:

Fra formlene (9) og (10) og for en gitt U3ø(t) og U33(t) er det enkelt å bestemme 9m("t)* I dette henseende blir signaler U'3o(t) og U33(t) sendt til en trigonometrisk enhet 36 via linjer 34 og 35. Som reaksjon på disse signaler genererer trigonometrisk enhet 36 9m(t). Trigonometrisk enhet 36 kan eksempelvis fungere som en tabell-oppslagsenhet. Det er også mulig å la den trigonometriske enheten fungere som en datamaskin til å generere <Pm(t) via en bestemt algoritme. ;Fig. 6 representerer en utførelsesform av referanseenhet 24. Antennesignal E(t) tilføres et båndpassfilter 38 via linje 37. Båndpassfilter 38 slipper kun igjennom signaler med en frekvens lik ca. cj^. Signal B(t) vil derfor ikke slippe igjennom. Signal E(t) blir deretter tilført en AM demodulator 40 via linje 39 for å oppnå Uref på linje 25. Referanseenheten kan i tillegg forsynes med en FM demodulator 41 og en bit demodulator 42. I det tilfellet blir signal E(t) også anvendt som en informasjonskanal. Informasjonen FM moduleres og sendes via signal E(t). Dette setter den nødvendige vinkel cpg med hvilken korrigeringen av prosjektilet skal foretas, i stand til å bli mottatt, FM demodulert og bit demodulert fra signal E(t). I dette tilfellet kreves mottaker 15 i fig- 1 ikke på grunn av at referanseenhet 24 bestemmer cpg selv. ;Fig. 7 representerer en spesiell utførelsesform av referanseenhet 24. I henhold til denne utførelsesform blir antennens oppgave 23 erstattet av begge antenner 21 og 22. For dette formål er en referanseenhet 24 forsynt med to båndpassfiltre 38A og 38B som har samme funksjon som båndpassf ilter 38 i fig. 6. Utgangssignalet fra båndpassfilter 38B tilføres en 90° faseforskyver 43. Utgangssignalet fra faseforskyver 43 tilføres via linje 44 til summeringsenhet 46. På grunn av 90° faseforskyveren 43, vil signalene, når de er summert, supplere hverandre og et utgangssignal vil oppnås som har en konstant amplitude. Utgangssignalet fra summeringsenheten 46 er lik signalet på linje 39 som beskrevet i fig. 6. ;Utgangssignalet fra summeringsenheten 46 behandles ved hjelp av en AM demodulator 40, FM demodulator 41 og bit-demodulator 42 på den samme måte som beskrevet for fig. 6. ;I fig. 2 er de direktive antenner representert som to rammeantenner. Imidlertid er det også mulig å anvende to perpendikulært anbragte dipolantenner. I det tilfellet blir E feltet i stedet for B feltet av det elektromagnetiske feltet målt. Ettersom E-feltet er perpendikulært på jordoverflaten, blir den vinkelmessige rotasjonsposisjon av prosjektilet målt direkte med hensyn til jordoverflaten. Dipolantennen er fortrinnsvis plassert perpendikulært på overflaten av de førstnevnte rammeantenner, se Fig. 3. ;Fig. 3 representerer, foruten B-feltet, også E-feltet. I dette tilfellet vil E-feltet i stedet for B feltet som representeret i fig. 2, nå fungere som referanse for måling av den øyeblikkelige vinkelmessige prosjisjon <P'm(t) for prosjektilet. En første dipolantenne er for dette formål plassert parallelt med x-aksen, mens en andre dipolantenne er plassert parallelt med y-aksen. ;E-feltet på dipolantennene er beskrevet ved E(r0), Fig. 3. E-feltet kan disintegreres i to komponenter E(r0)// og E(rG)j_ som representert i fig. 8. Kun E(rQ)j^ komponenten vil generere en spenning i dipolantennene. ;E(r0)j_ feltkomponenten kan uttrykkes ved : ;;Spenning V'21 i dipolantenne parallelt med x-aksen er lik: ;hvor hx er lengden av dipolantennen og cp'm(t) er vinkelen mellom x-aksen og E(rG)j^. Denne vinkel er lik vinkelen mellom x-aksen og E(rQ). På en fullstendig analog måte er spenning V22 * dipolantenne langs y-aksen lik: hvor hy er lengden av dipolantennen langs y-aksen. Kombinasjon av formler (11), (13) og (14) resulterer i:

Fullstendig analogt med beskrivelsen av formlene (12) og (13), kan vinkel <P'm(t) bestemmes fra formler (15) og (16) ved hjelp av referansesignalet i formel (8). Således blir den øyeblikkelige posisjon av prosjektilet relativt jordoverflaten bestemt på grunn av at E-feltet er perpendikulært på jordoverflaten.

En særlig utførelsesform av dipolantennene er vist i fig. 9. Prosjektil 47 i fig. 9 er forsynt med to par finner 48A, 48B, 49A og 49B. Finner 48A, 48B, likesom 49A, 49B er plassert ved motsatte vinkler, mens finner 48A og 49A på den ene side og 48B og 49B på den annen side er perpendikulært anbragt. Finner 48A og 48B danner sammen en første dipolantenne 21 og finner 49A og 49B danner en andre dipolantenne 22, som er perpendikulært anbragt på dipolantenne 21. I dette tilfellet fungerer finnene også som en antenne, for mottagelse av datasignalet.

Signaler V'21» <v>'22> (P'm("t)» <u>ref°S 'Pg kan bestemmes ved hjelp av finnene som beskrevet ovenfor for fig. 7.

Det vil være klart at det ikke er nødvendig å anbringe dipolantennene, rammeantennene og/eller finnene perpendikulært. Dessuten, av hensyn til redundans, kan mer enn to antenner anvendes. Således kan eksempelvis seks finner monteres med innbyrdes vinkel lik 60".

Dersom en dipolantenne og en rammeantenne anvendes som ikke er perpendikulært anbragt, kan den øyeblikkelige vinkelmessige rotasjonsposisjon av objektet også bestemmes. Dersom en dipolantenne 21 er parallell med en rammeantenne 22 (parallelt med x-aksen) vil, på en fullstendig analog måte som beskrevet ovenfor:

På grunn av at E og B er perpendikulært anbragt:

Substituering av (19) i (17) vil resultere i:

Det vil være klart at på basis av formler (20) og (18), kan verdien av cpm(t) bestemmes som beskrevet ovenfor på grunn av at a', hx og A også er kjente.

En alternativ fremgangsmåte for å bestemme den vinkelmessige rotasjonsposisjon vedrører transmisjonen av to overlagrete fase-låste og upolariserte bærebølger. Situasjonen for det magnetiske feltet er i dette tilfellet som representert i fig. 4.

En første bærebølge har en frekvens nco0' og den andre bærebølgen har en frekvens (n+l)u)0' med n = 1,2, .......

Den magnetiske feltkomponenten Bj^(r0) kan uttrykkes som:

Den magnetiske fluks $21 gjennom rammeantenne 21 kan uttrykkes som:

hvor 0 er overflaten av rammeantennen 21.

Den magnetiske f lux $22 gjennom rammeantenne 22 uttrykkes som:

Induksjonsspenningen i rammeantenne 21 er nå:

hvor c er en konstant som avhenger av de anvendte rammeantenner 21 og 22.

Rotasjonshastighet -p^— av prosjektilet er na imidlertid langt lavere enn vinkelfrekvens w, slik at det kan approksimeres at:

På analog måte gjelder der for rammeantenne 22:

I mottagningssystemet 19 (fig. 5), blir induksjonsspenninger V. , og V. , tilført referanseenhet 24.

ind21 s md22

Referanseenhet 24 genererer ved hjelp av signaler V. , og

ina21 Vind226t referansesignal vref som er lik:

hvor C er en konstant som er avhengig av den bestemte utførelsesform av referanseenhet 24. En mulig utførelsesform av en slik referanseenhet omtales med hensyn til fig. 10.

Signal Vref tilføres blandere 26 og 27 (fig. 5) via linje 25. Vind ^t ^ tilføres også blander 26 via linje 28. Utgangssignalet fra blander 26 sendes via linje 29 til lavpassfilter 30. Utgangssignal U 3o(t) fra lavpassfilter

<d>(<p>m

(30) (komponenten med frekvensen -p£—) er lik:

På en fullstendig analog måte blir signal ^in(j (t) tilført blander 27 via linje 31. Utgangssignalet fra blander 27 tilføres lav-passfilter 33 via linje 32. Utgangssignal U33(t) fra lav-passfilter 33 er lik:

Som nevnt tidligere, fra formler (27) og (28), med en gitt U3q(5) og U33(t), blir cpm( t) lett bestemt.

En mulig utførelsesform av referanseenhet 24, som finner anvendelse når to overlagrede og fase-låste baerebøler sendes, er representert i fig. 10. Referanseenhet 24 består av subreferanseenhet 50 og en fase-låst sløyfeenhet 51.

Subreferanseenhet 50 genererer fra Vin(j 21 (t) og Vind 22 (t) et signal

Den faselåste sløyfeenheten 51 genererer ved hjelp av signal

AB

U ovennevnte signal U- r^- F = —~— cos n to 't.

ref s rei 2 o Subreferanseenhet 50 forsynes med to kvadreringsenheter 52 og 53, som kvadrerer henholdsvis signaler V. , (t) og

mcioi

v. „ (t).

md22v

Kvadreringsenhet 52 genererer derfor signalet: mens kvadreringsenhet 53 genererer signalet:

Utgangssignalene fra kvadreringsenheten 52 og 53 tilføres via respektive linjer 54 og 55 til respektive båndpassfiltre 56 og 57. Båndpassf Utrene 56 og 57 slipper kun igjennom signaler med en frekvens lik eller vesentlig lik co0.

Båndpassfilter 56 viser derfor på utgangen signalet

På en fullstendig analog måte viser bånpassfilter 57 på utgangen signalet (se formel (30)):

Signaler U5fc(t) og U57(t) leveres via respektive linjer 58 og 59 til summeringsenhet 60 for å oppnå summeringssignalet for hvilket (se formler 31 og 32):

Signal Uref'(t) sendes til fase-låst sløyfeenhet 51 via linje 61. Ingangssignal Uref'(t) fra enhet 51 tilføres en blander 62 via linje 61. Antar man at det andre inngangssignålet fra blander 62, utgangssignalet U^3(t) fra båndpassfilter som kun slipper igjennom signaler med en frekvens lik eller i alt vesentlig lik 0)o' og som tilføres blander 62 via linje 64, har formen hvor D er en vilkårlig konstant. Utgangssignalet fra blander 62 vil da ha formen: Signal U£,2(t) tilføres et sløyfefilter 66 via linje 65. Sløyfefilteret 66 har et utgangssignal U^^t) som er lik: U66(t) = E.(u0' - u) (36) hvor E er en konstant som er avhengig av det anvendte filter. Signal U66(t) tilføres VCO-enhet 68 via linje 67. VCO (spenningsstyrt oscillator) enhet 68 genererer et utgangssignal for hvilket gjelder:

I denne formel er a>0", k og K konstanter, hvor u0" = co0'n. Signal Ufcg(t) tilføres en frekvensdeler (n) 70 via linje 69.

Utgangssignalet fra frekvensdeler kan uttrykkes som:

Utgangssignalet U7ø(t) tilføres via linje 71 til båndpassfilter 63 som slipper gjennom signaler med en frekvens lik eller i alt vesentlig lik cj0 ' . Dersom knE (a>0' - u)<< coQ' , vil utgangssignalet fra båndpassfilter 63 være:

Sammenligning av formel (39) med formel (34) gir at

D = K; w = u)0' . Således er det blitt bevist at for utgangssignalet fra VCO enhet 68 (se formel 37), gjelder det følgende:

Ved hjelp av Vref kan <pm(t) beregnes med hensyn til jordoverflaten som beskrevet ovenfor.

Det vil være klart at mange muligheter eksisterer for å bestemme den vinkelmessige rotasjonsposisjon for objektet ved hjelp av bærebølger som sendes ved hjelp av en sendeantenne for hvilken posisjonen og orienteringen ikke bestemmes. Dessuten er det ikke nødvendig at de sendte bærebølger sendes ved hjelp av en polarisert sendeantenne. Den ovenfor beskrevne bestemmelse av den vinkelmessige rotasjonsposisjon for korrigering av kursen av et prosjektil er derfor kun et eksempel på en mulig anvendelse.

Claims

1. System for å bestemme den vinkelmessige rotasjonsposisjon for et objekt (1) som roterer om en akse i forhold til jordens overflate, idet nevnte system omfatter senderenhet (4) og en antenneenhet (6) for sendingen av bærebølger, direktivt mottagende antennemiddel (10) montert på objektet (1) og en mottager (15) forbundet med det mottagende antennemidlet (10) for behandling av de mottatte bærebølger for å bestemme den vinkelmessige rotasjonsposisjon for objektet i forhold til en polarisasjonsretning for bærebølgene med en 180° uvisshet, karakterisert ved at bærebølgefrekvensen er valgt slik at polarisasjonsretningen er i alt vesentlig perpendikulær på jordens overflate, i alt vesentlig uavhengig av antenneenhetens (6) posisjon og orientering.

2. System som angitt i krav 1,karakterisert ved at bærebølgefrekvensens størrelsesorden er 50 kHz.

3. System som angitt i krav 1,karakterisert ved at antenneenheten (6) er mekanisk koblet til en farkost.

4 . System som angitt i krav 3,karakterisert ved at farkosten er et skip.

5. System som angitt i krav 3 eller 4, karakterisert ved at antenneenheten (6) er praktisk talt stivt koblet til farkosten.

6. System som angitt i krav 3 eller 4, karakter i-sert ved at antenneenheten (6) er forsynt med en mobil og bøyelig ledning.

7. System som angitt i krav 3 eller 4 der farkosten er forsynt med et kommunikasjonssystem som omfatter en kommunikasjonssendende og mottagende antenne, karakterisert ved at kommunikasjonsantennen også fungerer som antenneenheten (6).