NO301503B1 - Anordning for bestemmelse av rullevinkelstillingen av et roterende prosjektil e.l. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en anordning for bestemmelse av rullevinkelstillingen av et roterende prosjektil, en granat, rakett e.l. ved hjelp av polarisert, elektromagnetisk stråling.

Oppfinnelsen kan anvendes for alle typer av prosjekti-ler, raketter e.l. som utskytes fra et ildrør eller utskytingsrør og som roterer i sin bane. Spesielt kan oppfinnelsen komme til anvendelse ved såkalt sluttfasestyrt ammunisjon, dvs. prosjekti-ler som avfyres på konvensjonell måte i en ballistisk bane til umiddelbar nærhet av målet der de mottar en kommando for nødvendig korreksjon. På grunn av at prosjektilet roterer i sin bane, må dets rullestilling være bestemt når kommandoen utføres. Ved fravær av rullestillingsbestemmende organer oppstår det ellers en feil ved kurskorreksjonen.

Fra svensk patent nr. 463 579 er det tidligere kjent en anordning for å bestemme rullevinkelstillingen ved hjelp av polarisert, elektromagnetisk stråling, omfattende en sender som er innrettet til å avgi en polarisert stråling i retning mot prosjektilet, og en i prosjektilet anordnet, polarisasjonsfølsom mottaker. Ved å la den avgitte polariserte stråling omfatte minst to innbyrdes f aselåste strålingskomponenter med bølgelengderela-sjonen 2:1 og/eller multipla av dette, og som er overlagret og danner en usymmetrisk kurveform, kan prosjektilets rullestilling entydig bestemmes.

Den ovennevnte anordning forutsetter at en sender plasseres i tilslutning til prosjektilets utskytingsplass, og at prosjektilet er forsynt med en bakoverrettet mottakerantenne for å motta den utsendte stråling.

Anordningen forutsetter videre at det utsendes to innbyrdes faselåste strålingskomponenter med forskjellige frekvenser. Dette gjør at både sender og mottaker blir forholds-vis kompliserte med hensyn til sin oppbygning.

Fra EP 0 341 772 er det også tidligere kjent å bestemme rullevinkelstillingen ved å gi den ene bærebølge en sinusformet amplitudemodulasjon for kontinuerlig å overføre informasjon om fasestillingen. Av beskrivelsen fremgår at et slikt system har fordeler på grunn av enklere oppbygning av mottakerdelen i prosjektilet. Det fremgår imidlertid at det i mottakeren kreves to antenner med kjent innbyrdes orientering.

Fra svensk patent nr. 465 439 er det også tidligere kjent å bestemme rullevinkelstillingen ved hjelp av dels en polarisert, sinusformet stråling innen langbølgebåndet og dels en mikrobølgestråling i form av et pulstog der pulsene markerer at langbølgekomponenten befinner seg i en viss fasestilling, eksempelvis sinussignalets nullgjennomgang med positiv derivert. De to strålingskomponenter<1>detekteres siden i granaten og tilføres til et mikroprosessorsystem for vurdering.

Fordelen med å overføre meddelelsen om fasestillingen bare ved visse tidspunkter er at et slikt system blir mer forstyrrelsessikkert. Oppdagelsesfaren blir mindre, og det er vanskeligere ut fra de korte pulser å beregne den frekvens som utnyttes for overføringen og på denne måte forstyrre overførin-gen.

I det nevnte system er man således avhengig av to strålingskomponenter, både en langbølgekomponent og en mikro-bølgekomponent. Videre-kreves en synkronisering mellom sender og mottaker.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å tilveie-bringe et alternativ til de ovenfor beskrevne anordninger for rullevinkelbestemmelse, der i stedet en polarisert bærebølge fasemoduleres med en betydelig lavere frekvens som danner et submultiplum av bærebølgefrékvensen. I mottakeren dekodes fasen for den mottatte stråling og sammenliknes med bærebølgereferansen for beregning av den aktuelle rullevinkelstilling.

Fordelen med å utnytte en fasemodulert bærebølge ifølge oppfinnelsen er at mottakerdelen i prosjektilet/granaten kan

i

gjøres helt autonom, uten krav til synkronisering med senderen. Senderen arbeider fortrinnsvis innen langbølgebåndet (30-300 kHz), og bærebølgefrékvensen bør overstige 100 Hz, eksempelvis kan den ligge på 300 kHz og modulasjonsfrekvensen på 3 kHz.

Oppfinnelsen skal i beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med et utførelseseksempel som er skjematisk vist på tegningene, der fig. 1 viser et riss av prosjektilet og en bakkebasert sender, fig. 2: viser kurveformen av den utsendte stråling, fig. 3 viser et blokkskjerna av senderen, fig. 4 viser en innhyllingsformer og en(faseskifter som inngår i senderen, fig. 5 viser et blokkskjema av mottakeren, og fig. 6 viser signalforholdet ved demodul<i>asjonen i mottakeren.

På fig. 1 er det vist et prosjektil, en granat, rakett e.l. 1 som roterer i sin bane på vei mot et mål. Av forskjellige grunner ønsker man å bestemme prosjektilets rullevinkelstilling. Ved utskytingsanordningen, eksempelvis en kanon, eller i dens umiddelbare nærhet, er det plassert en sender 2, eksempelvis en langbølgesender som via en antenne 3 sender ut en polarisert rombølge 4 mot prosjektilet 1. Prosjektilet er forsynt med en mottaker 5 med en antenne 6 og vurderingsorganer (elektronikk) for bestemmelse av rullevinkelstillingen.

I senderen genereres en bærebølgefrekvens iREFmed en frekvens flfse fig. 2a. Ved hjelp av en fasemodulator 7 tilføres et moduleringssignal, iM0D, fig. 2b, hvis frekvens f2<< flfog der f2utgjør et multiplum eller submultiplum av bærebølgefrékvensen fx. Eksempelvis kan bærebølgefrékvensen f1oppgå til 300 kHz og modulasjonsfrekvensen til 3 kHz. Fig. 2c viser den fasemodulerte rombølge 4.

Senderen omfatter en HF-oscillator 8 av stabil type for generering av den nominelle bærebølgefrekvens, en innhyllingsformer 9 og en faseskifter 10, se fig. 3. Faseskifterens utgang er tilkoplet til senderantennen 3 via en forsterker 11.

Innhyllingsformeren utgjøres av et adresseregister 12, et programmerbart lager (PROM) 13 og en digital/analog-omformer 14, og faseskifteren 10 kan være et aktivt faseskiftfilter av i og for seg kjent type, se fig. 4b, med to innganger, dels for bærebølgereferansen og dels for styresignalet fra innhyllingsformeren 9.

Mottakeren omfatter en forsterker 15, en fasedetektor 16 med en såkalt VCO-krets 17 (VCO = Voltage Controlled Oscillator) for deteksjon av faseforskyvningen. Fasedetektorens utgang er tilkoplet til en komparator 18, og komparatorutgangens signal benyttes for å klokke en lagerkrets (D-vippe) 19 hvis utgang lagrer et statusnivå fra VCO-kretsens fasestilling (OPP/NED-informasjon).

Anordningen virker på følgende måte: Den nominelle bærebølgefrekvens genereres i senderen av HF-oscillatoren 8, eksempelvis en oscillator med krystallelement. En bærebølgerefe-ranse av digitalt utseende tilføres til innhyllingsformeren 9 i hvilken et adresseregister 12 klokkes av bærebølgereferansen. Adresseregisteret henter vektlagte, digitale verdier for en sinusinnhylling fra det programmerbare lager (PROM) 13. Digi- tal/analog-omformeren 14 omformer de digitale verdier til et analogt signal. Det analoge signal tilføres til utgangen som et styresignal som benyttes for, å faseforskyve den opprinnelige bærebølge i faseskifteren 10 som utgjøres av et aktivt faseskiftfilter, se fig. 4b, med to innganger. Deretter forsterkes det modulerte signal før det tilføres til antennen 3.

Den således fasemodulerte rombølge mottas av antennen 6 i prosjektilet. Antennesignalet tilføres etter forsterkning til en såkalt PLL-krets (Phase Locked Loop) i fasedetektoren 16 i mottakeren. PLL-kretsen detek<i>terer faseforskyvningen av det mottatte signal ved hjelp av en frekvens som genereres av VC0-kretsen 17. Dersom faseforskjéllen avviker fra 90°, genererer fasedetektoren et signal som avviker fra null. Dette feilsignal benyttes som styresignal til VtO-kretsen for å regulere dennes

i

frekvens. Oscillatoren vil følge fasen av det innkommende signal, og reguleringsspenningen fra f asedetektoren er en avbildning av fasemodulasjonssignalet. Det således detekterte referansesignal tilføres til komparatoren 18 som har et terskelnivå som tilsvarer nullgjennomgangen av sendersidehs modulatorsignal. Komparatorens

i

utgangssignal benyttes for å klokke lagerkretsen, i form av en D-vippe 19, hvis utgang lagrer et statusnivå fra VCO-kretsens fasestilling (OPP/NED-inf ormasjion).

Signaloppførselen ved idemodulasjonen i mottakeren fremgår av fig. 6. Antennesignaléts utseende med antennen pekende oppover hhv. nedover er vist<i>ipå fig. 6a. VCO-signalene for antennen pekende oppover hhv. antennen pekende nedover fremgår av fig. 6b. Det fremgår også at reguleringsspenningen fra fasedetektoren, se fig. 6c, er en avbildning av fasemodulasjonssignalet, se fig. 2b. Komparatorens utgangssignal hhv. lagerkret-sens utgangssignal (statusnivå) med antennen pekende oppover hhv. antennen pekende nedover er visl: på fig. 6d. Ved hjelp av denne opp/ned-inf ormas jon kan deretter den aktuelle rullevinkelstilling beregnes på konvensjonell måte.

Claims (6)

1. Anordning for bestemmelse av rullevinkelstillingen av et roterende prosjektil, en granat, rakett e.l. ved hjelp av polarisert, elektromagnetisk stråling, omfattende en sender som er innrettet til å avgi en posisjonsbestemmende, polarisert stråling (rombølge) i retning mot prosjektilet, og en i prosjektilet anordnet mottaker for å motta den utsendte stråling, KARAKTERISERT VED at den avgitte rombølge (4) utgjøres av en bærebølgefrekvens med frekvensen f1som er fasemodulert med en moduleringsfrekvens f2, der f2<< f1 og danner et submultiplum av bærebølgefrékvensen fXi

2. Anordning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at senderen (2) arbeider innenfor langbølgebåndet.

3. Anordning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at senderen omfatter en HF-oscillator (8) for generering av den nominelle bærebølgereferanse, og en innhyllingsformer (9) hvis utgang er tilkoplet til en faseskifter (10) hvis utgang på sin side er tilkoplet til senderantennen (3).

4. Anordning ifølge krav 3, KARAKTERISERT VED at innhyllingsformeren (9) omfatter et adresseregister (12), et programmerbart lager (PROM) (13) og en digital/analog-omformer (14).

5. Anordning ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at mottakeren (5) omfatter en fasedetektor (16) for detektering av faseforskyvningen av det mottatte signal.

6. Anordning ifølge krav 5, KARAKTERISERT VED at fasedetektorens (16) utgang er tilkoplet til en komparator (18), idet komparatorutgangens signal benyttes for å klokke en lagerkrets (D-vippe) (19) hvis utgang lagrer et statusnivå angående fasestillingen (OPP/NED-informasjon).