NO336576B1 - Lyskaster - Google Patents

Description

Innledning

Ved søk etter personer og / eller gjenstander som flyter i sjøen er det vanlig å benytte lyskastere når lysforholdene gjør dette påkrevet. Det er dog vanskelig å holde lyskasteren rettet mot et punkt i sjøen når fartøyet beveger seg enten for egen maskin eller på grunn av vær, strøm og bølgeforhold. Spesielt gjelder dette fordi fartøyet vanligvis kjører, ruller, stamper, og hiver i bølgene. A miste posisjonen til personen eller gjenstanden man har funnet ved hjelp av lyskasteren vil være prekært. Det er derfor behov for en lyskaster som automatisk kompenserer for fartøyets bevegelser.

Foreliggende oppfinnelse omhandler en lyskaster til bruk om bord på et fartøy i bevegelse i sjøen eller annet fartøy i bevegelse. Lyskasteren er innrettet til å belyse et punkt eller posisjon eller et objekt som befinner seg på sjøoverflaten, og opprettholde denne belysningen selv om fartøyet beveger seg. I en søkesituasjon, enten det er under en redningsaksjon, under søk etter isfjell, skjær og bøyer, eller under en dokkingoperasjon er det samtidig ønskelig å kunne gjennomføre kontrollerte sveipemønstre som medfører at både store og små områder kan belyses så nøyaktig som mulig. Ved å styre stråleaksen i et ønsket mønster, hvor søkemønsteret ikke er begrenset, eller hvor søkemønsteret er begrenset av globale posisjon, eller hvor søkemønsteret er begrenset av gitte områder eller områder relativt til båtens plassering, oppnås et mer effektivt og mer presist søk, enn det man kan utføre ved hjelp av den kjente teknikk.

Beskrivelse av kjent teknikk

EP 1152921 beskriver en lyskaster innrettet til å monteres på f.eks et helikopter, hvor lyskasteren er innrettet til ved hjelp av to motorer å roteres opp og ned i forhold til et vertikalplan, men er begrenset til å lyse fra horisontalt og nedover til nesten vertikalt. Fra EP patentsøknadens kolonne 2 linje 22 siteres: "In the side view of the preferred embodiment of the lighthead (2), the adjustable extension range 6 of the lighthead (2) is shown. Preferably, the adjustable extension range 6 of the lighthead (2) is between approximately 0 degrees and approximately 120 degrees, and more preferably is approximately 80 degrees." Dette gjør lyskasteren lite egnet som lyskaster på et skip, ettersom en slik lyskaster må kunne lyse oppover i forhold til dekksplanet ved rullbevegelser og stampebevegelser i sjø, noe EP patentet ikke kan utføre når den er montert om bord i et skip. Patentet beskriver ingen fremgangsmåte for å justere lyskasterens stilling i forhold til fartøyets rull- og stampebevegelser.

US 3979649 beskriver logiske kretser for å styre en lyskaster fra to forskjellige styrekonsoller, men gir ingen løsning på problemstillingen mot en gjenstand eller et punkt i sjøen.

DE 20207444 er et tysk bruksmønster som beskriver en lyskaster som angivelig, uten å vise noen som helst konstruktive detaljer eller algoritmer, angir et system som skal være innrettet til å holde lyskasteren rettet på det samme geografiske sted uavhengig av fartøyets posisjon og helning. Side 3 annet avsnitt beskriver følgende: "Gjennom måleverdiinnsamling (av fart og retning for skipet, og rull, stampe og slingre målinger) og dataanalyse blir dermed de elektromagnetiske drivverkene for lyskasteren styrt på en slik måte at lyskasterkjeglen forblir innrettet mot dette stedet og helt uten at betjeningspersonen skal være nødt til å gi noen ytterligere styresignaler." I det tyske bruksmønsteret mangler det imidlertid flere vesentlige elementer som måtte være nødvendige for å kunne utføre den ønskede fremgangsmåten slik den er beskrevet. For det første tar ikke det tyske bruksmønsteret hensyn til søkelyskasterens høyde over sjøoverflaten, eller høyde og plassering i forhold til fartøyets hovedakser. Høyden er en helt vesentlig parameter som må være kjent for å kunne opprettholde lyskasteren rettet mot et punkt i sjøen hvis avstand i utgangspunktet er ukjent. Dersom lyskasterens høyde over båtens aksesenter ikke blir tatt hensyn til, vil det dersom fartøyet utsettes for pitch eller rull bevegelser ikke være mulig å beregne lyskasterens bevegelse, og lyskasteren kan dermed ikke holde lyset rettet mot samme punkt i vannet. For søk fra eksempelvis helikopter er kjennskapen til høyden essensiell. For det andre kompenserer ikke lyskasteren ifølge det tyske bruksmønsteret for fartøyets hiv-bevegelse. En slik hiv-bevegelse er alltid til stede i større eller mindre grad. Det er av avgjørende betydning å kompensere lyskasterens bevegelse for fartøyets hiv-bevegelse særlig om gjenstanden som belyses befinner seg på stor avstand fra lyskasteren. For det tredje tar ikke det tyske bruksmønsteret hensyn til søkelyskasterens plassering på fartøyet i forhold til fartøyets hovedakser. Særlig for rull-bevegelse vil dette være kritisk, da lyskasteren kan være anordnet høyt og langt ut til siden i forhold til fartøyets massesenter. I tillegg vil det ha stor innvirkning på stråleaksens skjæringspunkt med sjøoverflaten dersom lyskasteren er plassert langt forut eller akterut i fartøyet, og fartøyet har stor stampebevegelse. Dermed er lyskasterens plassering på fartøyet en helt essensiell parameter som må tas hensyn til for at søkelyskasteren skal kunne kompensere for fartøyets bevegelse. Dersom det ikke blir tatt hensyn til dette, må lyskasteren anordnes i fartøyets massesenter, det vil si senter for fartøyets rotasjonsbevegelse om dets tre hovedakser, for at vinkelberegningene for lyskasterens kompensering for fartøyets bevegelser skal bli korrekte. Dette er ikke praktisk realiserbart. Dermed kompenserer det tyske bruksmønsteret bare for pitch, rull og gir, mens foreliggende oppfinnelse kompenserer i for: jag, sving, hiv, pitch, rull og gir.

Det er i det tyske bruksmønsteret heller ikke beskrevet noen fremgangsmåte for beregning av hvilke pådrag fra reguleringssystemet til lyskasterens motorer som vil være nødvendige for å opprettholde lyskasterens stråleakse rettet mot et punkt i sjøen. Bruksmønstersøknaden er dermed så rudimentær at den beskrevne fremgangsmåte neppe vil kunne utføres på noen hensiktsmessig måte slik den foreligger, uten å måtte tilføye vesentlige tekniske elementer, og vil derfor ikke uten å oppfinne vesentlige nye elementer kunne utføres av en fagmann. Fremgangsmåten er også tilsvarende beskrevet i et tilsvarende tysk patent.

For å illustrere ulempene som det tyske bruksmønsteret fremviser, er to beregningseksempler benyttet. Resultatene fra beregningseksemplene er vist illustrert i Fig.19-Fig. 31. En datamaskin har blitt brukt til å simulere hvordan fartøy, lyskaster, lyskasterens stråleakse og det opplyste punktet på sjøoverflaten beveger seg over et beregningstidsrom på 30 sekunder.

Eksempel 1 beskriver en tenkt situasjon hvor fartøyet (1) ligger i ro i posisjon 60:00:00 N og 4:00:00 E. Lyskasteren er anordnet med i midten av båtens lengderetning, 10 meter styrbord for båtens lengdeakse, og 8 meter over havoverflaten. Det observeres et objekt i et punkt (2p) 2.3" E for fartøyet (1) og stråleaksen (3a) innrettes slik at det skal bryte vannoverflaten i punktet (2p). Fartøyet (1) har ingen translasjonsbevegelser, det har ingen jag- eller svingbevegelse, og har følgende andre bevegelser: pitchvinkel svinger mellom pluss 5 grader og minus 5 grader, rullvinkel svinger mellom pluss 10 grader og minus 10 grader, og girvinkel pluss 4 grader og minus 4 grader. Fig.

19 viser fartøyets (1) resulterende bevegelse representert ved parameterene

pitch, rull og gir, Fig. 23 viser stråleaksens resulterende beregnete vinkler (4a, 4b), Fig. 24 viser en vektor sammenfallende og parallell med stråleaksen (3a) hvor stråleaksen skjærer vannoverflaten. Dette viser at en algoritme i henhold til det tyske bruksmønsteret forsåvidt vil gi en vektor som peker med konstant retning i rommet, men som på grunn av mangel på parametere vil bevege seg sideveis i forhold til vektorens retning. Fig. 25 viser fartøyets (1) posisjon, angitt ved et kryss, og punktet hvor ståleaksen (3a) skjærer vannoverflaten i henhold til hva det tyske bruksmønsteret måtte resultere i, gitt vårt eksempel.

Simuleringen illustrert i Fig. 24 viser at i følge DE 20207444 vil lyskasteren være stabilisert i pitch, rull og gir, og stråleaksens (3a) retning vil holdes konstant. Derimot beregnes ikke ifølge det tyske bruksmønsteret, avvik som skyldes lyskasterens (3) plassering på fartøyet (1), lyskasterens (3) høyde over vannflaten, eller lyskasterens (3) forflytning i rommet grunnet fartøyets (1) pitch, rull, gir og hiv- bevegelse. Fig. 25 viser at stråleaksen (3a) i følge det tyske bruksmønsteret dermed ikke vil skjære vannoverflaten i samme punkt over et tidsrom og derfor ikke kan holde stråleaksen (3a) rettet mot det samme stasjonære punktet (2p) over tid. Denne hurtige bevegelsen er uhensiktsmessig under søk.

Eksempel 2 beskriver en tenkt situasjon hvor fartøyet (1) starter i posisjon 60:00:00 N og 4:00:00 E. Det observeres et objekt i et punkt (2p) 2.3" E for fartøyet (1) og stråleaksen (3a) rettes slik at den skjærer vannoverflaten i punktet (2p). Fartøyet (1) kjører fremover med en hastighet 6 knop, samtidig som kursen endres fra 0 grader til 30 grader, slik at sluttposisjonen blir 23 meter østlig og 88 meter nordlig for startposisjonen. Fartøyet har følgende andre bevegelser: Pitchvinkel pluss 5 grader og minus 5 grader, rullvinkel pluss 10 grader og minus 10 grader, og girvinkel pluss 4 grader og minus 4 grader. Fig. 19 viser fartøyets (1) bevegelse i pitch, rull og gir, Fig. 29 viser stråleaksens beregnete vinkler (4a, 4b), Fig. 30 viser en vektor sammenfallende og parallell med stråleaksen (3a), hvis retning skjærer vannoverflaten i et punkt. Fig. 31 viser fartøyets (1) posisjon, hvor fartøyets start og sluttposisjon er angitt ved kryss, og punktet hvor ståleaksen (3a) skjærer vannoverflaten.

Simuleringen illustrert i Fig. 30 viser at i følge DE 20207444 vil lyskasteren være stabilisert i pitch, rull og gir, og stråleaksens (3a) retning vil holdes konstant. Derimot beregnes ikke, ifølge det tyske bruksmønsteret, avvik som skyldes lyskasterens (3) plassering på fartøyet (1), lyskasterens (3) høyde over vannflaten, eller lyskasterens (3) forflytning i rommet grunnet fartøyets (1) pitch, rull, gir og hiv- bevegelse, Fig. 31 viser at stråleaksen (3a) i følge det tyske bruksmønsteret ikke vil skjære vannoverflaten i samme punkt, og kan derfor ikke holde stråleaksen (3a) på samme punktet (2p). Fig. 31 illustrerer tydelig at søkelyskasteren ifølge DE 20207444 er lite egnet til å utføre søk på sjøen, og at hensikten med oppfinnelsen ikke kan oppnås, slik fremgangsmåten er rudimentært angitt i det tyske bruksmønsteret.

DE10320837 beskriver det samme systemet som i DE20207444 uten å legge til noen ytterligere detaljer.

USD 327953 er en designsøknad som viser en lyskaster.

US4858080 beskriver et system for å regulere og kontrollere hovedlyset til et kjøretøy.

US 650574 beskriver en fremgangsmåte for å kompensere for vertikale sjøinduserte bevegelser ved kranoperasjoner på et fartøy til havs, hvor fremgangsmåten innbefatter målinger av fartøyets pitch, hiv og rullbevegelser, for siden å omregne disse bevegelsene til en fra en kran hengende lasts vertikal hastighet ut fra fartøyet, for tilslutt å forsyne signaler til en motor som er innrettet til å motvirke fartøyets vertikale bevegelser ved motsvarende omvendte bevegelser. Patentet beskriver imidlertid ikke problemstillinger knyttet til kranens plassering om bord i fartøyet, og den tekniske løsningen som er beskrevet forutsetter at kranen er anordnet i båtens tyngdepunkt. Enhver forskyvning av kranens plassering i forhold til båtens tyngdepunkt vil gjøre de beskrevne målinger unøyaktige, og dermed vanskeliggjøre kran-operasjonene som er beskrevet i patentet. Patentet beskriver heller ikke kompensering for andre romlige bevegelser enn den vertikale bevegelsen til kranlasten, og vil dermed ikke være i stand til å kompensere for jag-, svai- og girbevegelser, kompensering som er av avgjørende betydning for foreliggende oppfinnelse

Den kjente teknikk er ikke i stand til å løse problemet med å rette en lyskaster mot en gjenstand eller et punkt i sjøen og opprettholde belysningen mot dette punktet samtidig som fartøyet som bærer lyskasteren kjører og foretar rotasjons- og translasjonsbevegelser.

Kort sammendrag av oppfinnelsen

De ovennevnte problemer avhjelpes ved bruk av en lyskaster ifølge oppfinnelsen for bruk på et fartøy i bevegelse, hvor lyskasteren er innrettet til å sende ut en lysbunt med en stråleakse som er innrettet til å belyse et punkt eller posisjon for et objekt som befinner seg på sjøens overflate.

Lyskasteren er anbrakt i en gitt høyde over sjøen og er dreibar om en normalakse i forhold til et grunnplan med en referanseretning og en grunnplansparallell akse som er parallell med grunnplanet.

Lyskasterens stråleakse er innrettet til å dreies om normalaksen og den grunnplansparallelle aksen for å styre stråleaksen mot punktet.

Lyskasteren er utstyrt med en første motor for bevegelse av stråleaksen omkring normalaksen og en andre motor for bevegelse av stråleaksen omkring den grunnplansparallelle aksen.

Lyskasteren omfatter videre en reguleringsenhet innrettet til å motta målinger fra følgende:<*>en første retningssensor for måling av stråleaksens vinkel projisert ned på grunnplanet i forhold til referanseretningen,<*>en andre retningssensor for måling av stråleaksens vinkel i forhold til normalaksen,<*>fartøybevegelsessensorer for måling av fartøyets rotasjonsvinkler, hvor fartøybevegelsessensorene omfatter en eller flere av en gir-sensor, en rullsensor og en stampsensor,<*>en posisjonssensor, for eksempel en GPS-mottaker, som beregner geografisk bredde og lengde i et koordinatsystem,<*>en hivsensor innrettet til å beregne fartøyets hivposisjon;

Reguleringsenheten er innrettet til, på bakgrunn av de mottatte målingene av fartøyets bevegelser, fartøyets posisjon, og lyskasterens orientering og posisjon på fartøyet, videre å beregne og gi ut pådragssignaler til motorene for dreining av stråleaksen om normalaksen og den grunnplansparallelle aksen slik at stråleaksen holdes mot et ønsket punkt på sjøen når fartøyet beveger seg.

Oppfinnelsen er i en annen aspekt en fremgangsmåte for søk fra et fartøy (1) med en lyskaster (3) med en lysbunt med en strålakse (3a) for å kompensere for fartøyets (1) bevegelser slik at stråleaksen (3a) styres mot et ønsket fast eller bevegelig punkt (2p) på sjøen når fartøyet (1) er i bevegelse slik det er beskrevet nærmere i kravene, der fremgangsmåten omfatter følgene trinn

- initielt rette stråleaksen (3a) mot et ønsket punkt (2p),

- beregning i en reguleringsenhet (8) av stråleaksens (3a) vinkel (v1) projisert ned på et grunnplan (16) i forhold til en referanseretning (16r), ved hjelp av en første retningssensor (4a), hvor grunnplanet (16) er fast i forhold til fartøyet (1), og fortrinnsvis parallelt med planet som dannes av fartøyets (1) langsgående akse (16f1) og tversgående akse (16f2), og hvor normalaksen (15a) er parallell med fartøyets vertikalakse (16f3), og hvor den langsgående aksen (16f1) og den tversgående aksen (16f2) er horisontale i forhold til fartøyets (1) horisontalakser (16f 1, 16f2), og hvor vertikalaksen (16f3) er vertikal ved fartøyets (1) nøytrale stilleliggende stilling, og roterer med fartøyets (1) rotasjonsbevegelser, - beregning i reguleringsenheten (8) av stråleaksens (3a) vinkel (v2) i forhold til en normalakse (15a) til grunnplanet (16) ved hjelp av en andre retningssensor (4b), - mottak i reguleringsenheten (8) av lyskasterens (3) høyde over sjøen og lyskasterens (3) plassering i fartøyet (1),

- beregning av distansen til et ønsket punkt (2p)

- registrering av fartøyets (1) rotasjons og translasjonsbevegelser ved hjelp av fartøybevegelsessensorer (6), - registrering av fartøyets (1) geografiske posisjon i et koordinatsystem ved hjelp av en posisjonsmåler (7) for eksempel en GPS mottaker (7a), - beregning i reguleringsenheten (8) av pådragssignaler (9) til motorer (5a, 5b) for dreining av stråleaksen (3a) om normalsaksen (15a) og den grunnplanparallelle aksen (15b).

Kort figurbeskrivelse.

Oppfinnelsen er illustrert i de vedlagte figurene som kun er ment å illustrere oppfinnelsen, men som ikke skal kunne anses å være begrensende for oppfinnelsens omfang, som kun skal være begrenset av patent kravene. Fig. 0 viser et fartøys (1) koordinatsystem og fartøyets (1) rotasjonsbevegelser rull (om langaksen), stamp (om tvers-aksen) og gir (om vertikalaksen), samt translasjonsbevegelsene jag (langs langaksen), svai (langs tvers-aksen) og hiv (langs vertikalaksen). Fig. 1 viser et fartøy (1) liggende rett i smul sjø, med en dreibar og vippbar lyskaster (3) montert på en plattform med et grunnplan som er fast i forhold til fartøyet, og en person eller gjenstand (2) som en stråleakse (3a) fra lyskasteren (3) er rettet mot. Fig. 2 viser en systemoversikt for en lyskaster (3) innrettet for å dreies om en i utgangspunktet vertikalakse kalt normalakse, hvor denne såkalte vertikale-aksen står normalt på et grunnplan med et referansemerke. Lyskasteren (3) er innrettet til å vippes om en i utgangspunktet horisontalakse for å dreie stråleaksen (3a) oppover eller nedover i forhold til grunnplanet. Det er også vist en reguleringsenhet (8) for å motta sensorsignaler (17), posisjoner osv som igjen gir pådrag til motorer (5) for å dreie og vippe lyskasteren (3) med sin stråleakse (3a). Fig. 3 illustrerer fartøyets (1) koordinatsystem med sensorer (6) for måling av stamp, rull og gir om skipets tre hovedakser x, y og z, samt sensorer (6) for måling av translasjonsbevegelsene jag (langs x-aksen / langaksen), svai (langs y-aksen / tvers-aksen) og hiv (langs z- aksen / vertikal-aksen). Fig. 4 illustrerer en lyskaster (3) ifølge oppfinnelsen, hvor lyskasteren er anbrakt på et helikopter for bruk i søk. Fig. 5 viser et kamera (18) montert med sin linseakse innrettet hovedsakelig parallelt med lyskasterens (3) stråleakse (3a). Fig. 6A illustrerer forholdet mellom lyskasterens (3) koordinatsystem plassert inn i fartøyets (1) koordinatsystem og forholdet mellom disse koordinatsystemene og et punkt (2p) til et objekt (2) på sjøoverflaten. Fig. 6B illustrerer måling av stråleaksens (3a) vinkler i lyskasterens (3) koordinatsystem ved et første tidspunkt (t1) og samtidig måling av gir, rull og stampvinkler. Figuren viser den samme målingen av gir, rull og stampvinkler for et andre tidspunkt (t2) når fartøyet (1) har beveget seg, noe som resulterer i beregning av nye vinkler for stråleaksen (3a), slik at stråleaksen (3a) skal peke mot det samme punktet (2p). Fig. 7 illustrerer lyskasterens (3) koordinatsystem kalt l-system, fartøyets (1) koordinatsystem kalt b-system, og et geografisk koordinatsystem kalt n-system som er et fast statisk system i forhold til Jorden. Fig. 8 viser skjematisk i planriss og i sideriss et fartøy (1) med en lyskaster (3) ifølge oppfinnelsen rettet mot en posisjon (2p) hvor fartøyet (1) har forflyttet seg i forhold til posisjonen (2p) mens lyskasterens (3) stråleakse (3a) fremdeles skjærer havflaten i den samme posisjonen (2p). Fig. 9_1 illustrerer et fartøy (1) i bevegelse langs en rute hvor det forventes å passere fastpunkter som det er ønskelig å lyse opp underveis. Dette kan være punkter på land som sjømerker eller moloender, eller punkter i sjøen som sjømerker, staker, bøyer, skjær eller lignende. Fig. 9_2 viser fartøyet (1) underveis hvor det har kommet nærmere enn en forhåndsbestemt avstand n fra et første punkt (2pi) som skal belyses. Fig. 9_3 viser fartøyet (1) i sin videre bevegelse hvor det har passert punktet (2pi) og kommet nærmere enn en andre forhåndsbestemt avstand n fra et neste punkt (2p2) som ønskes belyst. Fig. 10_1 viser et utvalg av mulige søkemønstre (19) som skal dannes av stråleaksens (3a) skjæring med sjøoverflaten. Fig. 10_2 viser det samme utvalget av mulige søkemønstre (19) som skal dannes av stråleaksens (3a) skjæring med sjøoverflaten, hvor søkemønstrene (19) er begrenset av ytterpunkter i form av geografiske posisjoner som kan være operatørdefinerte eller forhåndslagrede, eller som mottas fra en operasjonsleder. Fig. 11_1 viser en lyskaster (3) som rettes gjentatte ganger mot en gjenstand for beregning av gjenstandens avdriftsretning og avdriftshastighet. Fig. 112 viser et vektordiagram som beskriver den samme situasjon som i Fig. 111. Fig. 12_1 viser to lyskastere (3, 3') om bord et fartøy (1) hvor lyskasterne (3) samvirker i et søk i et ønsket søkeområde. Fig. 12_2 viser to separate lyskastere (3, 3') om bord hvert sitt fartøy (1, 1'), hvor fartøyene (1, 1') med hver sine lyskastere (3, 3') samvirker i et søk i et ønsket søkeområde. Fig. 12 3 viser den samme situasjonen som i Fig. 12 2, men med tre fartøyer (1,1', 1"), og tre separate lyskastere (3, 3', 3"). Fig. 13_1 viser et sideriss av lyskasteren (3) ifølge oppfinnelsen iform av en planskisse. Fig. 13_2 viser etfrontriss av lyskasteren (3) ifølge oppfinnelsen iform av en planskisse.. Fig. 141 og Fig. 14 2 viser mulige plasseringer av motorene (5) til lyskasteren (3). Fig. 15 viser et flytdiagram hvor reguleringsenheten (8) mottar og forsyner signaler til enkelte av de med reguleringsenheten (8) samvirkende elementer. Fig. 16 viser likeledes reguleringsenheten (8) i samvirke med sensorer (6) og motorer (5). Fig. 17 viser fartøyet (1) og et koordinatsystem som er tilordnet fartøyet (1). Fig. 18 viser Eulervinklene som benyttes i fremgangsmåten for vinkelberegning ifølge oppfinnelsen. Fig. 19 er et diagram som viser fartøyets (1) bevegelse i pitch, rull og gir-bevegelse som brukt i beregningseksempel 1 og 2, som gjelder for det tyske bruksmønsteret og for den foreliggende oppfinnelse. Fig. 20 er et diagram som viser stråleaksens vinkler (4a, 4b) som beregnet i forhold til

beregningseksempel 1 ifølge en utførelse av foreliggende oppfinnelse.

Fig. 21 viser en vektors komponenter i retninger som er sammenfallende og parallelle med stråleaksen (3a), hvis retning skjærer vannoverflaten i punktet (2p) som beregnet i forhold til beregningseksempel 1 ifølge en utførelse av foreliggende oppfinnelse. Fig. 22 viser fartøyets (1) posisjon, angitt ved et kryss, og en serie beregninger av det resulterende opplyste punktet hvor stråleaksen (3a) skjærer vannoverflaten som beregnet i forhold til beregningseksempel 1 ifølge en utførelse av foreliggende oppfinnelse. Merk at disse punktene er identisk med punkt (2p), samt at alle punktene overlapper hverandre. Fig. 23 er et diagram som viser stråleaksens vinkler (4a, 4b) som beregnet i forhold til beregningseksempel 1 i henhold til DE 20207444. Fig. 24 viser en vektor sammenfallende og parallell med stråleaksen (3a), hvis retning skjærer vannoverflaten i en serie punkter som beregnet i forhold til regneeksempel 1 i henhold til DE 20207444. Fig. 25 Viser fartøyets (1) posisjon, angitt ved kryss, og punktet hvor ståleaksen (3a) skjærer vannoverflaten som beregnet i forhold til regneeksempel 1 i henhold til DE 20207444. Fig. 26 viser stråleaksens vinkler (4a, 4b) som beregnet i forhold til regneeksempel 2 ifølge en utførelse av foreliggende oppfinnelse. Fig. 27 viser en vektor sammenfallende og parallell med stråleaksen (3a), hvis retning skjærer vannoverflaten i punktet (2p) som beregnet i forhold til regneeksempel 2 ifølge en utførelse av foreliggende oppfinnelse Fig. 28 viser fartøyets (1) posisjon, angitt ved kryss, og en serie punkter hvor stråleaksen (3a) skjærer vannoverflaten som beregnet i forhold til regneeksempel 2 ifølge en utførelse av foreliggende oppfinnelse. Merk at disse punktene er identiske med punkt (2p), samt at alle punktene overlapper hverandre. Fig. 29 viser stråleaksens vinkler (4a, 4b) som beregnet i forhold til regneeksempel 2 i henhold til DE 20207444. Fig. 30 viser en vektor sammenfallende og parallell med stråleaksen (3a), hvis retning skjærer vannoverflaten i et punkt som beregnet i forhold til regneeksempel 2 i henhold til DE 20207444. Fig. 31 viser fartøyets (1) posisjon, angitt ved kryss, og en serie punkter hvor stråleaksen (3a) skjærer vannoverflaten som beregnet i forhold til regneeksempel 2 i henhold til DE 20207444. Det er åpenbart at punktet ikke holdes i korrekt posisjon når fartøyet beveger seg og hiver seg, og blant annet tas det ikke hensyn til i det tyske bruksmønsteret.

Beskrivelse av foretrukne utførelser av oppfinnelsen.

Lyskasteren (3) i følge en utførelse oppfinnelsen har en oppbygning som vist i Fig.13_1 og Fig 13_2 som viser sideriss og frontriss av en foretrukken utførelse av oppfinnelsen. For nærmere beskrivelse av lyskasteren (3) i bruk henvises det til Fig.1 og Fig.2, hvor lyskasteren (3) er vist anordnet i et oppheng eller stativ om bord på et fartøy (1), med en høyde (h1) over sjøen. Lyskasteren (3) har en stråleakse (3a), hvor stråleaksen (3a) er innrettet til å belyse et punkt eller objekt (2p) på havoverflaten eller eventuelt på land.

Lyskasteren (3) har to frihetsgrader i forhold til fartøyet (1) hvor den er anordnet, som er mekanisk styrte og benyttes til regulert dreining om en normalakse (15a), hvor denne normalaksen (15a) er orientert normalt på et grunnplan (16), og hvor lyskasteren (3) videre er innrettet til regulert dreining om en akse (15b) er parallell med grunnplanet (16). På grunnplanet (16) defineres minst en referanseretning (16r) som benyttes som en fast retningsreferanse, både under initialiseringen av lyskasteren (3) og lyskasterens (3) orientering, og til korrigering av feil i stråleaksens (3a) beregnede posisjon, hvor slike feil kan oppstå over tid.

Strålen fra lyskasteren (3) definerer stråleaksen (3a), og lyskasteren (3) er forsynt med minst en første motor (5a) for bevegelse av lyskasteren (3) og dermed stråleaksen (3a) omkring normalaksen (15a), samt minsten andre motor (5b) for bevegelse av stråleaksen (3a) omkring den grunnplansparallelle aksen (15b), se Fig. 141 og Fig. 14 2 for illustrasjon av mulig plassering og oppbygning av motorene (5). Motorene (5) dreier stråleaksen (3a) om normalaksen (15a) og den grunnplansparallelle aksen (15b) og retter stråleaksen (3a) mot det bevegelige eller faste punktet (2p) på sjøoverflaten(3). Motorene (5) kan eksempelvis være DC-motorer med nødvendige maskinvaredrivere, eller hvor stepper-motorer med integrerte maskinvaredrivere er benyttet som vist i Fig, 141 og Fig. 14 2.

Lyskasteren (3) ifølge oppfinnelsen kan videre omfatte

<*>en reguleringsenhet (8) innrettet til å motta sensorsignaler (17) fra følgende:<*>en første retningssensor (4a) for måling av stråleaksens (3a) vinkel (v1) projisert ned på grunnplanet (16) i forhold til referanseretningen (16r);<*>en andre retningssensor (4b) for måling av stråleaksens (3a) vinkel (v2) i forhold til normalaksen (15a);<*>fartøybevegelsessensorer (6) for måling av fartøyets (1) rotasjonsvinkler, i det minste en eller flere av en gir-sensor (6d), en rullsensor (6b), eller en stampsensor (6c);<*>fartøybevegelsessensorer (6) for måling av fartøyets (1) translasjonsbevegelser, i det minste en eller flere av en jagsensor (6e), en hiv-sensor (6a), eller en svingsensor også kalt en svaisensor (6f);<*>en posisjonssensor, for eksempel en GPS-mottaker (7), som beregner geografisk bredde (7a) og lengde (7b) i et globalt koordinatsystem.

Fig. 15 illustrerer en mulig skjematisk oppbygning av reguleringsenheten (8) og de tilhørende sensorer (6; 6a ..., 6f), motorer (5; 5a, 5b) og styresignaler.

Reguleringsenheten (8) er innrettet til å samle inn og bearbeide sensorverdier fra ønskede sensorer (6). Reguleringsenheten utfører matematiske beregninger på bakgrunn av de innsamlede sensorverdiene og resultatene benyttes til å regulere motorene (5a, 5b) slik at stråleaksen (3a) styres mot et ønsket bevegelig eller fast punkt (2p) på sjøoverflaten. Reguleringsenheten (8) kan i en utførelse omfatte en mikrokontroller med tilstrekkelig hastighet og mulighet for flyt-tallsoperasjoner, PWM, 8- og 16-bits tellere, serielle og parallelle busser, og interne og eksterne interrupt som samvirker med tilhørende utstyr til disse, sensorer (6) og motorer (5) ved hjelp av tilhørende komponenter som f.eks. strømforsyning og koblingsbokser.

Retningssensorene (4a, 4b) for måling av stråleaksens (3a) vinkler (v1, v2) kan eksempelvis benytte samvirkende såkalte enkodere, absolutte eller relative, som gir ut et antall pulser i løpet av en rotasjon, hvor antallet pulser er gitt av enkoderens oppløsning, eller et dreiepotensiometer, som er en variabel resistans, hvor resistansens verdi endres etter i hvilken grad dreiepotensiometeret er rotert. Dataene fra enten enkoderen, potensiometeret, eller andre typer vinkelsensorer bearbeides av reguleringsenheten (8) og angir vinklenes (v1, v2) absolutte verdi. Fartøybevegelsessensoren (6) for måling av fartøyets (1) gir-vinkel kan eksempelvis realiseres ved hjelp av en magnetoresistiv sensor som fungerer som et analogt kompass, og som benytter seg av jordens varierende magnetiske felt for å angi sensorens orientering i forhold til det geomagnetiske felt. I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen kan fartøybevegelsessensorene (6) for måling av fartøyets (1) rull- og stamp-bevegelse f.eks. være en to-akse tiltsensor som benytter seg av et kammer med ledende væske og fem kapasitive ledende staver og angir en absolutt vinkel i stamp og rull gitt i forhold til horisontalplanet.

Fartøybevegelsessensoren (6) for måling av fartøyets (1) translasjonsbevegelser, det vil si hiv-, jag- og sving-bevegelse, kan i en utførelse omfatte et tre-akse akselerometer som gir ut en måling for akselerasjonen langs det kartesiske koordinatsystemets tre akser, x-akse, y-akse og z-akse. Ved å dobbeltintegrere hver av aksemålingene kan man gjennom matematiske relasjoner oppnå en kvalitativ verdi for forflytning i jag, sving og hiv. Videre kan målingene fra en GPS-mottaker benyttes til å angi forflytningen i jag og sving, da dette er å regne som en endring i global 2-dimensjonal posisjon. GPS-mottakeren vil med eksempelvis en frekvens på 1Hz gi en verdi for global posisjon, og ved å se på endringen fra forrige posisjonsreferanse vil differansen angi en forflytning.

Reguleringsenheten (8) er videre innrettet til, på bakgrunn av sensorsignalene (17) den mottar, å beregne og gi ut pådragssignaler (9) til motorene (5a, 5b) for dreining av stråleaksen (3a) om normalaksen (15a) og den grunnplansparallelle aksen (15b) slik at stråleaksen (3a) holdes mot et ønsket punkt (2p) på sjøen når fartøyet (1) beveger seg.

Reguleringsenheten (8) er innrettet til å benytte informasjonen fra sensorene (6) om fartøyets (1) romlige posisjon og stråleaksens (3a) orientering å beregne og gi et første pådragssignal (9v1) til den første motoren (5a) fordreining av stråleaksen (3a) om normalaksen (15a), og beregne og gi et andre pådragssignal (9v2) til den andre motoren (5b) for dreining av stråleaksen (3a) om den grunnplansparallelle aksen (15b), se Fig. 16 . Ifølge en foretrukken utførelse av oppfinnelsen er grunnplanet (16) stasjonært i forhold til fartøyet (1) og er parallelt med planet som spennes ut av fartøyets (1) langsgående akse (161f) og fartøyets (1) tversgående akse (16f2), hvor grunnplanets (16) normalakse (15a) er parallell med fartøyets vertikalakse (16f3). Fartøyets (1) langsgående akse (16f1) og tversgående akse (16f2) er horisontale ved fartøyets (1) nøytrale stilleliggende stilling, og vertikalaksen (16f3) står normalt på planet som spennes ut av fartøyets (1) langsgående akse (161f) og fartøyets (1) tversgående akse (16f2), se Fig. 17 . Fartøyets (1) akser (16f1,16f2,16f3) og dermed også grunnplanet (16) roterer med fartøyets (1) rotasjonsbevegelser, se Fig. 17.

Videre er reguleringsenheten (8) ifølge en foretrukken utførelse av oppfinnelsen innrettet til å motta målinger fra en første retningssensor (4a) for måling av stråleaksens (3a) vinkel (v1i) projisert ned på grunnplanet (16) i forhold til den faste referanseretningen (16r), når stråleaksen (3a) ved et første tidspunkt (t1) peker mot et ønsket punkt (2p) på sjøen.

Videre omfatter lyskasteren (3) en andre retningssensor (4b) for måling av stråleaksens (3a) vinkel (v2i) i forhold til normalaksen (15a) når stråleaksen (3a) ved et første tidspunkt (t1) peker mot et ønsket punkt (2p) på sjøen.

Reguleringsenheten (8) er samtidig innrettet til å motta målinger fra fartøybevegelsessensorene (6) for måling av fartøyets (1) rotasjonsvinkler, også kjent som Euler-vinklene, idet stråleaksen (3a) ved et første tidspunkt (t1) peker mot et ønsket bevegelig eller fast punkt (2p) på sjø-overflaten. Euler-vinklene beskriver rotasjonen omkring de tre akseretningene angitt av det kartesiske koordinatsystemet, hvor rotasjon om x-aksen, rull, angis ved vinkelen phi ( cp), rotasjon om y-aksen, pitch (stamp), angis ved vinkelen theta( 0), og rotasjon om z-aksen, gir, angis med vinkelen psi( y). Euler-vinklene er illustrert i Fig. 18.

Reguleringsenheten (8) vil i en særlig foretrukken utførelse ha tilgang til et minne for lagring av vinklene (v1i), (v2i) og fartøyets rotasjonsvinkler på tidspunktet (t1). Ved hjelp av disse vinklene, samt lyskasterenes (3) høyde over havflaten, defineres et entydig bevegelig eller fast punkt (2p) som stråleaksen (3a) ønskes låst på. Reguleringsenheten (8) benytter vinklene lagret i minnet til å danne to rotasjonsmatriser, R<n>t>og R<b>i, på grunnlag av vinklene målt ved det initielle tidspunkt (t1). R<n>t>og R<b>ier 3x3 matriser som inneholder sinus- og cosinus-funksjoner til Euler-vinklene ved aktuelle tidspunkt, hvor de innsatte Euler-vinklene er vinklene mellom henholdsvis b-og n-koordinatsystemet (i R<n>t>), og I- og b-koordinatsystemet (i R<b>i). De ulike koordinatsystemene er skissert i Fig.7. Under vises den generelle formelen for en vilkårlig rotasjonsmatrise R.

R<n>ber rotasjonsmatrisen fra fartøyets (1) koordinatsystem, b-systemet, og det globale jordlige koordinatsystem, n-systemet, på det initielle tidspunkt (t1), og inneholder vinklene målt av fartøybevegelsessensorene (6), satt inn i de ulike sinus- og cosinus-funksjonene som vist i uttrykket for R ovenfor. R<b>ier rotasjonsmatrisen fra lyskasterens (3) koordinatsystem, I-systemet, og fartøyets (1) koordinatsystem, b-systemet, og inneholder stråleaksens (3a) vinkler (v1i, v2i) på det initielle tidspunkt (t1) innsatt i de ulike sinus- og cosinus-funksjonene som vist i uttrykket for R ovenfor. I-koordinatsystemet er fast i forhold til lyskasteren (3) hvor l-koordinatsystemets x-akse sammenfaller med stråleaksen (3a), og hvor l-koordinatsystemets z-akse står normalt på l-koordinatsystemets x-akse. b- koordinatsystemet er fast i forhold til fartøyet (1), hvor b- koordinatsystemets x-akse sammenfaller med fartøyets (1) langsgående akse (16f1), hvor b- koordinatsystemets y-akse sammenfaller med fartøyets (1) tversgående akse (16f2), og hvor b- koordinatsystemets z-akse sammenfaller med fartøyets (1) vertikale akse (16f3). n-koordinatsystemet er fast i forhold til Jorden, i en foretrukken utførelse fast i forhold til Jordens overflate med x-akse parallell med b-systemets x-akse projisert ned i Jord-planet og y-akse parallell med b-systemets y-akse projisert ned i Jord-planet, som tilsammen spenner ut Jordens lokale horisontalplan, og z-akse som står normalt på dette planet, se

Fig.7

Fra R<n>bog R<b>i utledes en fast rotasjonsmatrise, R'n, som beskriver orienteringen mellom l-systemet og n-systemet.

Denne danner ved det initielle tidspunkt (t1) en vektor referert til n-systemet, overliggende stråleaksen (3a) og som peker mot det bevegelige eller faste punktet (2p). Denne vektoren angir også avstanden fra fartøyets (1) aksesenter til det bevegelige eller faste punktet (2p). Rotasjonsmatrisen R'n holdes uforandret av reguleringssystemet (8) så lenge stråleaksen (3a) skal peke på det bevegelige eller faste punktet (2p) angitt på det initielle tidspunkt (t1).

I følge en foretrukken utførelse av oppfinnelsen innhenter reguleringssystemet (8) målinger fra fartøybevegelsessensorer (6) for måling av fartøyets (1) rotasjonsvinkler på et andre tidspunkt (t2). Vinklene fra fartøybevegelsessensorene (6) benyttes så til å utlede en ny rotasjonsmatrise R<n>b, som gir b-systemets orientering på et andre tidspunkt (t2) referert til det faste n-systemet. For å kompensere for at lyskasteren (3) ikke er plassert i fartøyets (1) aksesenter innføres et korreksjonsledd som med utgangspunkt i vektoren rbeskriver plasseringen av lyskasterens (3) grunnplan (16) i forhold til båtens aksesenter, kalles også vektor r<b>i, se Fig.6a. r<b>i vektor roteres med rotasjonsmatrisen R<n>bfor å danne vektoren p<n>i som beskriver lyskasterens (3) plassering i forhold til det faste n-koordinatsystemet ved et andre tidspunkt (t2).

Videre benyttes punktets (2p) posisjon i vannet til å beregne endringer i vinklene phi ( <p) og psi (ty) grunnet lyskasterens (3) plassering på fartøyet (1), og fartøyets (1) bevegelser. Beregningen er vist nedenfor, hvor ver en retningsvektor til punktet (2p), s er den frie variabelen i en parametrisering av linjen mellom lyskasteren (3) og punktet (2p). p<n>wer posisjonsvektoren for punktet (2p), c er en retningsvektor mellom punktet (2p) og fartøyet (3) etter en endring i posisjon, og rer den skalare lengden av vektoren c. Phiny ( cp) er den nye phi ( q>) grunnet lyskasterens (3) plassering fra fartøyets (3) aksesenter, og psiny (ty) den nye ps/(ty) grunnet lyskasterens (3) forflytning i rommet med hensyn til lyskasterens (3) plassering fra fartøyets (3) aksesenter og fartøyets (1) bevegelse.

Rotasjonsmatrisen R% oppdateres med disse nye korreksjonsleddene.

Fra denne korrigerte rotasjonsmatrisen Rnt>, gitt på det andre tidspunktet (t2), og den faste rotasjonsmatrisen R'n, gitt på det første tidspunktet (t1), utledes en ny rotasjonsmatrise R<b>i som beskriver forholdet mellom fartøyets (1) b-koordinatsystem og lyskasterens (3) l-koordinatsystem på et andre tidspunkt (t2).

Fra denne formelen kan de nye vinklene (vl2, v22) utledes, da de angir hvordan stråleaksen (3a) må orienteres for at den fremdeles skal peke mot det bevegelige eller faste punktet (2p) ved et andre tidspunkt (t2).

Videre innhenter reguleringsenheten (8) målinger av fartøyets hiv-posisjon ut i fra en hiv-sensor (6a) på et initielt tidspunkt (t1), når stråleaksen (3a) peker mot det bevegelige eller faste punktet (2p). I en foretrukken utførelse av oppfinnelsen omfatter reguleringsenheten (8) et minne, eller har tilgang til et minne, hvor hiv-posisjonen ved et initielt tidspunkt (t1) lagres. På et andre tidspunktet (t2) innhenter reguleringsenheten fartøyets hiv-posisjon ut fra en hiv-sensor (6a). Differansen mellom den lagrede hiv-posisjonen beregnet ved det intitelle tidspunktet (t1) og den nye hiv-posisjonen på det andre tidspunktet (t2), angir gjennom trigonometrisk sammenheng hvordan stråleaksens (3a) vinkel (v2i) i forhold til normalaksen (15a) må endres til vinkelen (v22) for at stråleaksen (3a) fremdeles skal peke mot det bevegelige eller faste punktet (2p) ved andre tidspunkt (t2).

I følge en foretrukken utførelse av oppfinnelsen innhenter reguleringsenheten (8) målinger av fartøyets (1) geografiske posisjon ut fra en sensor for fartøyets (1) posisjon (7), for eksempel en GPS-sensor (7a), akselerometer (7b), eller radar (7c) ved et intielt tidspunkt (t1), når stråleaksen (3a) peker mot det bevegelige eller faste punktet (2p). I følge en foretrukken utførelse av oppfinnelsen omfatter reguleringsenheten (8) et minne, eller har tilgang til et minne, hvor den geografiske posisjonen ved intitelt tidspunkt (t1) lagres. På det andre tidspunktet (t2) innhenter reguleringsenheten (8) fartøyets (1) geografiske posisjon ut fra sensoren (7) for fartøyets (1) posisjon. Differansen mellom den lagrede geografiske posisjonen innhentet på det initielle tidspunkt (t1) og den nye geografiske posisjonen på andre tidspunkt (t2), angir gjennom trigonometrisk sammenheng hvordan stråleaksens (3a) vinkel (v1i), i forhold til den faste referanseretningen (16r), må endres til vinkelen (VI2), og hvordan vinkelen (v2i) i forhold til normalaksen (15a) må endres til vinkelen (v22), for at stråleaksen (3a) skal fortsette å peke mot det bevegelige eller faste punktet (2p) ved et andre tidspunkt (t2). Dette er illustrert i ligningen nedenfor, se også Fig. 8

Lyskasteren (3) ifølge oppfinnelsen opprettholder i utgangspunktet ikke stråleaksen (3a) rettet mot selve objektet eller personen (2) i sjøen dersom dette driver av, men rettet mot det geografiske punktet (2p) i sjøen som man har valgt å låse stråleaksen (3a) mot. Merk at det geografiske punktet (2p) kan være fast, eller bevegelig etter et mønster. Lyskasteren (3) vil fortsette å belyse punktet (2p) uavhengig av om fartøyet (1) beveger seg i forhold til punktet (2p) uavhengig om fartøyet (1) beveger seg eller ikke. I følge denne første enkle utførelsen av oppfinnelsen må dermed en operatør styre lyskasteren (3) for å følge objektet dersom dette driver av.

I en særlig foretrukken utførelse av oppfinnelsen er fartøyet (1) et skip, en plattform, en bøye, et bemannet eller et ubemannet marint fartøy. I en ytterligere særlig foretrukken utførelse ifølge oppfinnelsen er fartøyet (1) et helikopter, se Fig. 4.1 en ytterligere foretrukken utførelse av oppfinnelsen er et kamera (18) montert på eller ved lyskasteren (3), hvor kameraet (8) er innrettet til helt eller delvis kontinuerlige opptak (18a) av bilder (18b), se Fig 5.), og hvor kameraets (18) stråleakse (18a) er hovedsaklig parallell med lyskasterens (3) stråleakse (3a).

Beskrivelse av en fremgangsmåte for søk ifølge oppfinnelsen.

I en foretrukken utførelse av en fremgangsmåte for søk ifølge oppfinnelsen, hvor fremgangsmåten omfatter bruk av en lyskaster (3) med en stråleakse (3a) på et fartøy (1) omfatter fremgangsmåten følgende trinn: beregning i en reguleringsenhet (8) av stråleaksens (3a) vinkel (v1) projisert ned på et grunnplan (16) i forhold til en referanseretning (16r), ved hjelp av en første retningssensor (4a), hvor grunnplanet (16) er fast i forhold til fartøyet (1), og fortrinnsvis parallelt med planet som dannes av fartøyets (1) langsgående akse (16f1) og tversgående akse (16f2), og hvor normalaksen (15a) er parallell med fartøyets vertikalakse (16f3), og hvor den langsgående aksen (16f1) og den tversgående aksen (16f2) er horisontale i forhold til fartøyets (1) horisontalakser (16f1, 16f2), og hvor vertikalaksen (16f3) er vertikal ved fartøyets (1) nøytrale stilleliggende stilling, og roterer sammen med fartøyets (1) rotasjonsbevegelser,

beregning i reguleringsenheten (8) av stråleaksens (3a) vinkel (v2) i forhold til en normalakse (15a) til grunnplanet (16) ved hjelp av en andre retningssensor (4b),

mottak i reguleringsenheten (8) av lyskasterens (3) høyde (h1) over sjøen,

registrering av fartøyets (1) rotasjons- og translasjonsbevegelser ved hjelp av fartøybevegelsessensorer (6),

registrering av fartøyets (1) geografiske posisjon i et koordinatsystem ved hjelp av en posisjonsmåler (7) for eksempel en GPS-mottaker (7a), beregning i reguleringsenheten (8) av pådragssignaler (9) til motorer (5a, 5b) for dreining av stråleaksen (3a) om normalaksen (15a) og den grunnplansparallelle aksen (15b), slik at fartøyets (1) bevegelser kompenseres for, slik at stråleaksen (3a) holdes mot et ønsket punkt (2p) når fartøyet (1) beveger seg.

Ifølge en ytterligere foretrukken fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen vil fremgangsmåten omfatte opplysning av lagrede eller innmatede posisjoner. Under overfart kan det være ønskelig, for å ivareta fartøyets (1) og mannskapets sikkerhet, å kunne belyse og holde fokus på kjente skjær, bøyer og / eller landemerker som kan være automatisk og / eller manuelt angitt ved hjelp av globale koordinater. Når fartøyet (1) passerer en første tenkt linje (POA1) i en første konfigurerbar ønsket avstand r fra et spesifikt punkt eller posisjon (2p1), vil reguleringsenheten (8) utfra fartøyets (1) hiv posisjon, momentane pitch-, rull- og girstillinger, globale posisjon, stråleaksens (3a) vinkler i forhold til horisontalplanet (v1) og verktikalplanet (v2), samt lyskasterens (3) høyde (h1), låse stråleaksen (3a) på punktet (2p1). Stråleaksen (3a) forblir låst på dette punktet (2p1) inntil det enten er passert, eller inntil operatøren avbryter belysningen, eller inntil fartøyet passerer en andre tenkt linje (POA2) i en andre konfigurerbar ønsket avstand r til ett andre punkt (2p2), og hvor reguleringsenheten (8) som beskrevet over, retter stråleaksen (3a) mot punktet (2p2) og forblir låst motpunktet (2p2) inntil punktet (2p2) er passert, eller inntil operatøren avbryter belysningen, eller inntil fartøyet passerer en neste tenkt linje (POAn) i en neste ønsket konfigurerbar avstand r fra ett punkt (2pN). Således vil lyskasteren (3) ifølge foreliggende oppfinnelse også kunne fungere som et hjelpemiddel i forbindelse med navigasjon i farlige farvann.

Ifølge en ytterligere foretrukken fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen vil fremgangsmåten omfatte utførelsen av ulike sveipemønstre (18) hvor stråleaksen (3a) definerer søkemønstre (18) på havoverflaten, og hvor søkemønstrene er ikke uttømmende illustrert med enkelte eksempler i Fig. 10.

Fremgangsmåten omfatter videre, at lyskasteren (3) uavhengig av fartøyets (1) posisjon, lar reguleringsenheten (8) utgi pådrag til motorene (5a, 5b) slik at det blir utført et ønsket sveipemønster med utgangspunkt i stråleaksens (3a) daværende posisjon og retning eller en konfigurerbar posisjon og retning referert til fartøyet (1). Reguleringsenheten (8) forsyner pådragssignaler til motorene (5a, 5b) ved å flytte et tenkt punkt (2p) på vannflaten i formen til det ønskede mønsteret og utfører sveipemønstrene (18) innen de gitte begrensninger. Reguleringsenheten (8) er innrettet til å holde stråleaksen (3a) på dette bevegelige eller faste punktet (2p) og etter den foretrukne utførelsen vil stråleaksen (3a) følge punktet, og lyskasteren (3) belyse området på ønsket måte.

Sveipemønstrene (18) ifølge kan være forhåndslagrede og velges av operatør (20), eller spilles inn av en operatør (20) etter behov. Slik kan operatøren (20) gjennomføre et søkesveip med et vilkårlig mønster over et vilkårlig område referert i utstrekning og posisjon til fartøyet (1) eller en global posisjon, gjennom manuell styring av lyskasteren (3). Reguleringsenheten vil underveis lagre de punkter (2p) som stråleaksen (3a) belyser i et internt eller eksternt minne. Operatøren (20) kan på et senere tidspunkt utføre det innspilte sveipemønstret, og stråleaksen vil passere de på forhånd innspilte og lagrede punktene (2p) i forhold til fartøyet (1) eller en global posisjon. Stråleaksen (3a) vil følge den samme bane som det innspilte mønsteret og belyse området etter operatørens ønske.

De ovennevnte sveipemønstrene (18) kan utføres på minst tre ulike

måter:

uavhengig av geografisk posisjon, og søkemønstrene (18) vil da kun være begrenset av lyskasterens (3) mekaniske begrensninger. uavhengig av geografisk posisjon, men operatøren kan avgrense både de forhåndsdefinerte og de innspilte sveipemønsterene (18) ved å angi begrensninger på endring av stråleaksens (3a), horisontalvinkel (v1) og vertikalvinkel (v2). avhengig av geografisk posisjon, hvor sveipemønstrene (18), både de forhåndsdefinerte og de innspilte, gjennomføres begrenset av et geografisk område hvor posisjon og retning er definert i forhold til et geografisk område begrenset av globale koordinater, se Fig. 10 _2. Ifølge en særlig foretrukken fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen, vil fremgangsmåten omfatte målfølging av et punkt (2p) som driver i vannet, se Fig.11. Personer og gjenstander som ligger i vannet blir påvirket av strøm, bølger og vind, og vil drive omkring. Ved å ta hensyn til gjenstandens eller personens drift vil man kunne kompensere for dette og holde stråleaksen (3a) låst på personen eller gjenstanden selv om denne driver i vannet. Fremgangsmåten vil i en foretrukken utførelse av oppfinnelsen kunne utføres på følgende måte: Operatøren (20) retter stråleaksen (3a) mot en ønsket gjenstand i et punkt (2p1) ved et initielt tidspunkt t1 og angir at dette punktet (2p1) er å regne som første punkt. Reguleringsenheten (8) benytter stråleaksens (3a) horisontale vinkel (v1) og vertikale vinkel (v2) samt lyskasterens (3) høyde over havet ved et første tidspunkt (t1) til å beregne stråleaksens retning og lengde i forhold til n-koordinatsystemet, som lagres i en første vektor (Va1) i et minne. Ved et andre tidspunkt (t2) belyses den samme ønskete gjenstanden, som nå befinner seg i et andre punkt (2p2), og operatøren (20) angir at dette punktet (2p2) er å regne som et andre punkt. Reguleringsenheten (8) benytter stråleaksens (3a) horisontale vinkel (v1) og vertikale vinkel (v2) samt lyskasterens (3) høyde over havoverflaten ved det andre tidspunktet (t2) til å beregne stråleaksens retning og lengde i det samme n-koordinatsystemet, som lagres i en andre vektor (Va2). Differansen mellom den første vektoren

(Va1) og den andre vektoren (Va2), kalt en differansevektor dVa, angir avstand og posisjon for det andre punktet (2p2) i forhold til det første punktet (2p1). Differansen mellom det første tidspunktet (t1) og det andre tidspunktet (t2), benevnt tidsdifferansen dt, angir avstanden i tid mellom det første tidspunktet (t1) og det andre tidspunktet (t2). Ved å ta absoluttverdien av differansevektoren dVa får man differansevektorens lengde, og dette angir avstanden mellom det første punkt (2p1) og det andre punkt (2p2) med retningen som angitt av differansevektoren dVa. Ved å dividere absoluttverdien av dVa med tidsdifferansen dt, oppnår man en beregning av gjennomsnittlig hastighet, v, som gjenstanden har beskrevet mellom det første tidspunkt (t1) og andre tidspunkt (t2), og hvor avdriftsretningen er angitt av differansevektoren dVa. Differansevektoren dVa forlenges som en tenkt vektor vf med samme retning som differansevektoren dVa, og matematisk absoluttverdi større enn null og mindre enn uendelig. Reguleringsenheten (8) er innrettet til å gi pådragssignaler til motorene (5) for å flytte stråleaksen (3a) ved et tredje tenkt tidspunkt (t3) langs den tenkte vektoren vf med hastighet lik v, og stråleaksen (3a) vil gjenfinne gjenstanden som flyter med hastighet lik v i retningen angitt av vektoren vf. Dersom man kontinuerlig utfører prosessen etter de to første trinnene, kan søkelyskasteren (3) over en viss tid følge en gjenstand som driver av.

I en alternativ utførelse av oppfinnelsen retter operatøren (20) stråleaksen (3a) mot en ønsket gjenstand ved et første punkt (2p1) ved et første tidspunkt (t1), og angir at dette første punktet (2p1) er å regne som det initielle punkt. Operatøren (20) holder så stråleaksen (3a) rettet mot samme punkt på gjenstanden som ved det første tidspunkt (t1) mens gjenstanden driver i vannet. Reguleringsenheten (8) beregner kontinuerlig endringene i stråleaksens (3a) horisontale vinkel (v1) og endringene i stråleaksens (3a) vertikale vinkel (v2), og lagrer endringene i et minne. Ved et andre tidspunkt (t2) benytter reguleringsenheten (8) tidsdifferansen dt mellom det initielle tidspunkt (t1) og det andre tidspunkt (t2) og beregner vinkelhastighetene til stråleaksens (3a) horisontale vinkel (v1) og vertikale vinkel (v2). Ved å dividere stråleaksens (3a) horisontale vinkel (v1) med tidsdifferansen dt oppnår man en gjennomsnittlig verdi for stråleaksens (3a) horisontale vinkelhastighet (Vv1), og ved å dividere stråleaksens (3a) vertikale vinkel (v2) med tidsdifferansen dt oppnår man en gjennomsnittlig verdi for stråleaksens vertikale vinkelhastighet (Vv2). Ved et tredje tidspunkt (t3) endrer reguleringsenheten (8) stråleaksens (3a) horisontale vinkel (v1) med den horisontale vinkelhastigheten (Vv1), og den vertikale vinkelen (v2) med den vertikale vinkelhastigheten (Vv2). Ved denne utførelsen av oppfinnelsen kan lyskasteren følge en gjenstand som beveger seg både i en rett og i en krum bane.

I følge en ytterligere foretrukken fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen vil fremgangsmåten omfatte synkronisering og koordinering av søk ved bruk av minst to eller flere lyskastere (3, 3',...) ifølge oppfinnelsen anbrakt på samme fartøy (1), se fig 121. En alternativ ytterligere foretrukken fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen omfatter synkronisering eller koordinering i det minste to lyskastere som befinner seg på forskjellige fartøyer (1, 1',...), hvor fartøyene (1,1',...) avsøker hvert sitt geografiske område, se Fig.12_2.

Under søk etter gjenstander eller personer i store områder er det hensiktsmessig å kunne koordinere flere lyskastere (3) ifølge oppfinnelsen på samme fartøy (1), eller lyskastere (3) lokalisert på flere fartøyer (1), slik at søkeområdet gjennomsøkes så effektivt, hurtig og nøyaktig som mulig. Søket utføres ved å dele inn søkeområdet inn i n delområder, hvor n er større eller lik to, og hvor n er lik antallet lyskastere (3) som ønskes synkronisert. Hvert delområde er begrenset av en venstre begrensning og en høyre begrensning hvor hver av lyskasterne (3) ifølge oppfinnelsen er innrettet til å gjennomføre en ønsket del av et søk ved hjelp av et forhåndslagret mønster, et innspilt mønster, eller ved at operatøren (20) styrer stråleaksens (3a) orientering innen sitt tildelte delområde manuelt ved hjelp av f.eks. en styrespak, eller en såkalt joystick.

I følge en ytterligere foretrukken fremgangsmåte ifølge oppfinnelsen, vil fremgangsmåten omfatte mulighet for operatøren (20) til, under gjennomføringen av et sveipesøk, både med forhåndslagret mønster, innspilt mønster, eller manuelt gjennomført søk, å kunne merke av belyste bevegelige eller faste punkter (2p) underveis i søket. Reguleringsenheten (8) vil kunne lagre de merkede bevegelige eller faste punktene (2p) i et internt eller eksternt minne. Reguleringsenheten (8) kan siden på et ønsket tidspunkt, hente punktenes posisjon fra minnet, og innrette lyskasteren (3) mot disse punktene.

Modellering av en søkelyssituasjon hvor lyskasteren ifølge foreliggende oppfinnelse anvendes.

For å illustrere på hvilken måte lyskasteren (3) ifølge foreliggende oppfinnelse fungerer er det samme utgangspunkt for fartøyets bevegelser (beregningseksempel 1), samt også fartøyets kurs og hastighet (beregningseksempel 2) som vist i beskrivelsen av den kjente teknikk. Etter beregning ifølge beregningseksempel 1 oppnår man følgende; Fig. 19 viser fartøyets (1) bevegelse i pitch, rull og gir-bevegelse, Fig. 26 viser stråleaksens resulterende beregnete vinkler (4a, 4b), Fig. 27 viser en vektor sammenfallende og parallell med stråleaksen (3a), hvor stråleaksen skjærer vannoverflaten i et punkt, mens Fig. 28 viser fartøyets (1) posisjon, angitt ved et kryss, og punktet hvor stråleaksen (3a) skjærer vannoverflaten. Punktet som stråleaksen belyser er helt fast i beregningstidsrommet, og sammenfaller med punktet (2p) og dette viser at en søkelyskaster ifølge foreliggende oppfinnelse er egnet til å faktisk belyse ett og samme ønskete punkt på sjøen når den benyttes i søk. Vårt beregningseksempel viser en idealisert respons fra søkelyskasteren og dens reguleringssystem, mens det i en fysisk implementasjon vil måtte forekomme mekanisk slark og forsinkelser som skyldes sensorunøyaktigheter samt andre feilkilder.

Etter beregninger ifølge utgangspunktet for beregningseksempel 2, viser Fig. 21 at ifølge en foretrukken utførelse av oppfinnelsen vil lyskasteren (3) endre stråleaksens (3a) retning for å kompensere for lyskasterens (3) forflytning i rommet grunnet fartøyets (1) pitch, rull, gir og hiv- bevegelse, samt lyskasterens plassering på fartøyet (1) for å kunne holde stråleaksens (3a) skjæringspunkt med vannoverflaten i samme punkt (Fig. 22). Dette punktet sammenfaller med det ønskete punktet (2p), og lyskasteren ifølge oppfinnelsen er således hensiktsmessig.

Fig. 27 viser at i følge den foretrukne utførelsen av oppfinnelsen vil lyskasteren (3) måtte endre stråleaksens (3a) retning for å kompensere lyskasterens (3) forflytning i rommet grunnet fartøyets (1) pitch, rull, gir, hiv, jag og sving- bevegelse, samt lyskasterens plassering på fartøyet (1) for å kunne holde stråleaksens (3a) skjæringspunkt med vannoverflaten i samme punkt (Fig. 22).

Vårt beregningseksempel viser igjen en idealisert respons fra søkelyskasteren og dens reguleringssystem, mens det i en reell implementasjon vil måtte forekomme mekanisk slark og forsinkelser som skyldes sensorunøyaktigheter samt andre feilkilder.

Kom ponentl iste:

1 fartøy

2 objekt (person eller gjenstand) i sjøen

2p punktet eller posisjonen som objektet befinner seg i, i middelvannstand regnet i forhold til bølger.

3 lyskaster, eller bare lyskaster, flomlys, (eller laserlys)

3a lyskasterakse, stråleakse

3b lysbuntoppheng

4 retningssensorer på lystkaster 4a vinkel om vertikalakse, (vertikalvinkel, strålens stigning, etc.) 4b vinkel om horisontalakse (horisontalvinkel, azimutvinkel, etc.)

h1 lyskasterens (3) høyde over sjøen

h2 lyskasterens (3) høyde over eller under fartøyets grunnplan h3 fartøyets (1) grunnplans høyde over sjøen.

5 motorer for bevegelse av lyskaster

5a motor for dreining om vertikalaksen; "horisontalmotor"

5b motor for dreining om horisontalaksen; "vertikalmotor" 6 sensorer for fartøybevegelser 6a hiv-sensor

6b rullsensor

6c stampsensor

6d gir-sensor

6e jagsensor

6f sving/svaisensor

7 sensorer for fartøyposisjon 7a GPS-mottaker el. Galileo-mottaker, med beregningsenhet 7b akselerometre

7c radar, posisjon gitt av avstand og retning fra punkt med gitt posisjon. 8 reguleringsenhet for å motta sensorsignaler 17 fra 7 og 6 og til å gi pådrag til motorer 5a, 5b for dreining om vertikalaksen og horisontalaksen

9 pådragssignaler til motorer 5a, 5b

15 rotasjonsakser for lyskasteren 15a normalakse normalt på et grunnplan (16)

15b grunnplansparallell akse som stråleaksen (3a) vippes om i forhold til grunnplanet (16)

16 grunnplan for lyskasterens (3) oppheng, fast i forhold til fartøyet (1). 16r referanseretning i grunnplanet (16)

16f1 fartøyets langsgående akse

16f2 fartøyets tversgående akse

16f3 fartøyets vertikalakse

17 sensorsignaler

18 kamera innrettet til helt eller delvis kontinuerlig opptak av bilder

19 søkemønster

20 operatør

v1 Stråleaksens vinkel projisert ned i grunnplanet (16), referert til referanseretning (16r)

v2 Stråleaksens vinkel referert til normalaksen (15a) ("vertikalaksen" for lyskasteren)

r avstand fra et punkt

POA1 ,POA2 POAn en linje i avstanden r fra et punkt gp1 ,gp2 gpN globale punkter eller posisjoner Va1, Va2 VaN Vektor som spennes ut av stråleaksen ved tidspunkt t1, t2 tN

Claims (14)

1. En lyskaster (3) for bruk på et fartøy (1) i bevegelse, hvor lyskasteren (3) er innrettet til å sende ut en lysbunt med en stråleakse (3a) som er innrettet til å belyse et punkt eller posisjon (2p) for et objekt (2) som befinner seg på sjøens overflate, <*>hvor lyskasteren (3) er anbrakt i en gitt høyde (h1) over sjøen og er dreibar om en normalakse (15a) i forhold til et grunnplan (16) med en referanseretning (16r) og en grunnplansparallell akse (15b) som er parallell med grunnplanet (16); <*>hvor lyskasterens (3) stråleakse (3a) er innrettet til å dreies om normalaksen (15a) og den grunnplansparallelle aksen (15b) for å styre stråleaksen (3a) mot punktet (2p); <*>hvor lyskasteren (3) er utstyrt med en første motor (5a) for bevegelse av stråleaksen (3a) omkring normalaksen (15a) og en andre motor (5b) for bevegelse av stråleaksen (3a) omkring den grunnplansparallelle aksen (15b);karakterisert vedfølgende trekk: <*>en reguleringsenhet (8) innrettet til å motta målinger fra følgende:<*>en første retningssensor (4a) for måling av stråleaksens (3a) vinkel (v1) projisert ned på grunnplanet (16) i forhold til referanseretningen (16r);<*>en andre retningssensor (4b) for måling av stråleaksens (3a) vinkel (v2) i forhold til normalaksen (15a);<*>fartøybevegelsessensorer (6) for måling av fartøyets (1) rotasjonsvinkler, hvor fartøybevegelsessensorene (6) omfatteren eller flere av en gir-sensor (6d), en rullsensor (6b) og en stampsensor (6c);<*>en posisjonssensor, for eksempel en GPS-mottaker (7), som beregner geografisk bredde (7a) og lengde (7b) i et koordinatsystem;<*>en hivsensor (6a) innrettet til å beregne fartøyets (1) hivposisjon; hvor reguleringsenheten (8) på bakgrunn av de mottatte målingene av fartøyets (1) bevegelser, fartøyets (1) posisjon, og lyskasterens (3) orientering og posisjon på fartøyet (1), videre er innrettet til å beregne og gi ut pådragssignaler (9) til motorene (5a, 5b) for dreining av stråleaksen (3a) om normalaksen (15a) og den grunnplansparallelle aksen (15b) slik at stråleaksen (3a) holdes mot et ønsket punkt (2p) på sjøen når fartøyet (1) beveger seg.

2. Lyskasteren ifølge krav 1, hvor reguleringsenheten (8) også er innrettet til å motta signaler fra sensorer (6) for translasjonsbevegelser, omfattende en jagsensor (6e) og en sving/svaisensor (6f).

3. Lyskasteren (3) ifølge krav 1, hvor fartøyet (1) er et bemannet eller ubemannet marint fartøy som et skip, en plattform eller en bøye, eller annet marint fartøy.

4. Lyskasteren (3) ifølge krav 1, hvor lyskasteren (3) omfatter et kamera (18) innrettet til helt eller delvis kontinuerlig opptak (18a) av bilder (18b).

5. Lyskasteren (3) ifølge krav 1, omfattende måling eller beregning av fartøyets hivposisjon basert på hivsensorer (6a) ved tidspunktene (t1) og (t2) for beregning av hvilke nye vinkler (vl2, v22) stråleaksen må innta for å peke på samme punktet (2p) på sjøen ved tidspunktene (t1) og (t2).

6. Lyskasteren (3) ifølge krav 1, omfattende måling eller beregning av fartøyets geografiske posisjon ved tidspunktene (t1) og (t2) for beregning av hvilke nye vinkler (vl2, v22) stråleaksen (3a) må innta for å peke på det samme punktet (2p) på sjøen ved tidspunktene (t1) og (t2) regnet i geografiske koordinater.

7. Fremgangsmåte for søk fra et fartøy (1) med en lyskaster (3) med en lysbunt med en strålakse (3a) for å kompensere for fartøyets (1) bevegelser slik at stråleaksen (3a) styres mot et ønsket fast eller bevegelig punkt (2p) på sjøen når fartøyet (1) er i bevegelse,karakterisert vedat fremgangsmåten omfatter følgende trinn: - initielt rette strålaksen (3a) mot et ønsket punkt (2p), - beregning i en reguleringsenhet (8) av stråleaksens (3a) vinkel (v1) projisert ned på et grunnplan (16) i forhold til en referanseretning (16r), ved hjelp av en første retningssensor (4a), hvor grunnplanet (16) er fast i forhold til fartøyet (1), og fortrinnsvis parallelt med planet som dannes av fartøyets (1) langsgående akse (16f1) og tversgående akse (16f2), og hvor normalaksen (15a) er parallell med fartøyets vertikalakse (16f3), og hvor den langsgående aksen (16f 1) og den tversgående aksen (16f2) er horisontale i forhold til fartøyets (1) horisontalakser (16fl, 16f2), og hvor vertikalaksen (16f3) er vertikal ved fartøyets (1) nøytrale stilleliggende stilling, og roterer med fartøyets (1) rotasjonsbevegelser, - beregning i reguleringsenheten (8) av stråleaksens (3a) vinkel (v2) i forhold til en normalakse (15a) til grunnplanet (16) ved hjelp av en andre retningssensor (4b), - mottak i reguleringsenheten (8) av lyskasterens (3) høyde over sjøen og lyskasterens (3) plassering i fartøyet (1), - beregning av distansen til et ønsket punkt (2p) - registrering av fartøyets (1) rotasjons og translasjonsbevegelser ved hjelp av fartøybevegelsessensorer (6), - registrering av fartøyets (1) geografiske posisjon i et koordinatsystem ved hjelp av en posisjonsmåler (7) for eksempel en GPS mottaker (7a), - beregning i reguleringsenheten (8) av pådragssignaler (9) til motorer (5a, 5b) for dreining av stråleaksen (3a) om normalsaksen (15a) og den grunnplanparallelle aksen (15b).

8. En fremgangsmåte ifølge krav 7, hvor lyskasteren mottar geografiske koordinater som definerer punktet (2p) fra et kartotek, minne eller lignende lagringsanordning eller geografiske koordinater definert av en operatør (20).

9. En framgangsmåte ifølge krav 8, hvor lyskasteren (3) retter stråleaksen (3a) mot punktet (2p) dersom fartøyets (1) posisjon har en avstand fra punktet (2p) som er mindre eller lik en gitt avstand r.

10. En fremgangsmåte ifølge krav 7, hvor lyskasteren (3) stråleakse (3a) rettes mot objektet (2) ved et første tidspunkt (t1) og et andre tidspunkt (t2), og hvor reguleringsenheten beregner endringen mellom posisjonene (2pti) og (2pt2), og på bakgrunn av denne beregningen beregner en objektshastighet (V2) og lagrer denne i et minne eller annen lagringsanordning, for vet et senere tidspunkt (ts) å benytte hastigheten (V2) til å beregne objektets (2) posisjon (2pt3).

11. En fremgangsmåte ifølge krav 7, hvor posisjonen (2p) endres i forhold til et gitt søkemønster (19), hvor søkemønsteret (19) kan være spiralformet, rektangulær linjeformet, eller beskrive en annen form, eller hvor søkemønsteret (19) defineres av en operatør (20).

12. En framgangsmåte ifølge krav 11, hvor søkemønsteret er (19) er begrenset av geografiske punkter (gp1, gp2, ..., gpn) som forsynes reguleringssystemet (8).

13. En fremgangsmåte ifølge krav 11, hvor en operatør (20) i løpet av søketidsrommet avmerker et eller flere punkter (2pi, 2p2, ..., 2pn) og hvor punktene lagres i et minne eller annen lagringsanordning.

14. Fremgangsmåte ifølge krav 7, hvor to eller flere lyskastere (3i, 32, ...) koordinerer sine søkemønstre (19) slik at en andre lyskaster (32) overtar belysningen av punktet (2p) dersom det faller utenfor det området som er fysisk belysbart av en første lyskaster (3i), eller det området som er definert å være den første lyskasterens (3i) søkeområde.