SE458395B - Anordning foer att bestaemma riktningen av en siktlinje - Google Patents

Description

I? 458 395 spänningar, som induceras i sensorspolarna. Ett dylikt arrange- mang kan pâverkas av angränsande metalldelar , speciellt om des- sa är rörliga.

Alternativa arrangemang använder optiska anordningar för att be- stämma läget och orienteringen av hjälmen. innefattar ett antal ljuskällor monterade ler flera motsvarande ljuskänsliga detekto rensramen.

Ett dylikt arrangemang på hjälmen med tvâ el- rer monterade på refe- Ett dylikt arrangemang kan visa sig vara otillfreds- ställande under förhållanden med höga omgivningsljusnivâer och skulle kunna skuggas av_rörelser hos objekt, såsom användarens ar- mål' .

I båda de ovan nämnda kända arrangemangen är det nödvändigt att montera en del av anordningen på hjälmen och en del på referens- ramen. Detta är uppenbarligen en nackdel och ett syfte med upp- finningen är att åstadkomma en anordning för att detektera rörel- ser utan referens till dylik, yttre, samverkande anordning. Det- ta problem löses därigenom att anordningen enligt uppfinningen erhållit de i pafiankrææm 1 angivna kännetecknen. Ytterligare egen- skaper hos uppfinningen anges i övriga patentkrav.

Enligt uppfinningen åstadkommes en anordning för att bestämma riktningen av en siktlinje i förhållande till en i förväg bestämd referensram, vilken anordning innefattar en hjälm, en bildgiv- ningsanordning buren av hjälmen och en halvreflekte monterad på hjälmen och på vilken en bild ningsanordningen, rande skärm projiceras av bildgiv- vilken anordning kännetecknas av en detektor- enhet monterad på hjälmen och verksam att detektera rörelser hos hjälmen utan referens till apparatur utanför hjälmen, och en korrigeringsanordning för att automatiskt från tid till annan kor- rigera tidsfel i detektorenhetens utsignal, varvid korrigerings- anordningen innefattar en detektor ned snävt synfält för att'de- finiera och detektera en referensriktning hos siktlinjen i för- hållande till referensramen och en korrigeringskrets, som arbetar i beroende av detektorn med snävt synfält för att korrigera fe- len närhelst referensriktningen är intagen.

Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till de bi- 458 395 fogade ritningarna, där fig. 1 schematiskt visar synfältsindikator- eller HUD-enheten och dess tillhörande detektorenhet i enlighet med en första ut- föringsform av anordningen enligt uppfinningen, fig. 2 visar ett blockschema av den krets, som hör till arran- gemanget i fig. 1, och fig. 3 är en schematisk framställning av en del av korrigerings- anordningen i fig. 1.

I fig. 1 visas en hjälm 10, på vilken ett katodstrålerör 11, en lins 12 och en halvreflekterande skärm 13 är fästade. Skärmen 13 är placerad framför användarens ögon, så att han kan se en yttre scen utmed en siktlinje 14. En detektorenhet 15 uppbärs också av hjälmen, vilken enhet indikerar hjälmens placering i referensra- men, samt en detektor 16 med snävt synfält, vilken bildar en del av korrigeringsanordningen. Katodstråleröret 11, detektoranord- ningen 15 och detektorn 16 med det snäva synfältet är kopplade till en yttre elektronisk krets med en kabel 17.

Vid användning är användaren i stånd att röra sitt huvud och följ- aktligen hjälmen över en begränsad vinkel i både höjd och sida.

Rörelser omkring siktlinjeaxeln 1Ä, dvs "roll"-rörelser, är mind- re sannolika. Vilken erforderlig typ av bild som helst kan alst- ras på katodstrâleröret 11 för projicering på skärmen 13, och fo- kuseras vanligtvis vid oändligheten, så att användaren icke behö- ver fokusera om sina ögon när han betraktar både bilden och sce- nen utanför. Om bilden återger t.ex. en enda hjälpmarkering eller ett hårkors, så kommer rörelser hos hjälmen i asimut eller sida och elevering eller höjd att kräva motsatta rörelser hos hårkor- set. Arrangemang för att göra detta är välkända, såsom angivits ovan, under användning av optiska eller elektromagnetiska anord- ningar för att bestämma hjälmens position i förhållande till_re- ferensramen. Referensramen kan vara stationär såsom vid fall av ett landbaserat missilföljningssystem eller kan själv vara rör- lig såsom ett skepp eller en luftfarkost.

Fig. 2 visar ett blockschema av den elektronik, som används en- ligt uppfinningen. I den utföringsform, som nu kommer att beskri- 458 395 vas, innefattar detektorenheten 15 i fig. 1 ett arrangemang av gyroskop anordnade för att detektera rörelser hos hjälmen om- kring asimut- och elevationsaxlarna. Det är möjligt att använda antingen tvâ enaxlade gyro eller ett enda tvâaxligt gyro, ketdera som är att föredra i det enskilda fallet. I fig. keras gyrot eller gyrona med blocket 20, till en gyrosignalbehandlingskrets 21. ar i siktlinjens asimut- ler, vil- 2 indi- vilket överför signaler Denna bestämmer ändring- och elevationsvinklar från de utsigna- som alstras av gyrot eller gyrona. Dessa asimut- och eleva- tionsvinklar matas till en bildsignalbehandlingsanordning 22 styr katodstrâlerörskärmen. bildgenerator 23, , som Det som visas på skärmen alstras av en under det att den verkliga placeringen av bil- den på katodstrâlerörets 24 skärm styrs av bildsignalbehandlings- anordningen 22.

Vid fall av ett siktesystem blir bildgeneratorn 23 och katodstrâ- leröret 24 onödiga, och bildsignalbehandlingsenheten 22 blir en styrsignalbehandlingsenhet med utsignaler matade via tråd, radio eller på annat sätt till t.ex; en missil eller ett skjntstyrsystem.

För att ett gyro skall vara lämpligt för montering på en hjälm bör det vara litet och lätt. Det har därför en benägenhet att va- ra mer utsatt för fel, såsom drift gyros, ,'än de större och mera exakta som vanligtvis används på tröghetsplattformar. Det är där- för nödvändigt att korrigera dessa fel från tid till annan före det att de blir för stora. Detta kan lätt göras genom att rikta siktlinjen i en känd riktning och då mäta och nollinställa felen i systemet. Emellertid är det svårt att föreskriva att användaren måste se i en speciell riktning vid något ögonblick, speciellt i en stridssituation. Anordningen i fig. 2 innefattar därför en anordning för att utföra korrigeringarna automatiskt utan någon medveten handling från användarens sida. Man antar att användarens huvud och följaktligen hjälmen från tid till annan kommer att-för- flytta sig genom en position, vid vilken siktlinjens riktning kan detekteras.

Det är icke nödvändigt att hjälmen blir stationär i denna position, men detekteringen av denna i förväg bestämda ori- entering möjliggör bestämning och korrigering av vilka fel som helst, som finns vid detta ögonblick. Dessutom är det känt att bestämma driftfelen i ett gyro under användning av behandlingsme- 458 395 toder och att förutse och korrigera orienteringsfel. Dylika me- toder kan använda minnesfilter med rekursiv dämpning, såsom Kalman-filter. I fig. 2 detekterar låsdetektorn 25 med snäv syn- vinkel när siktlinjen passerar genom den i förväg bestämda ori- enteringen och matar signal till asimut- och elevations-felkorri- geringskretsarna 26 resp. 27. Dessa kretsar samplar asimut- och elevationsutsignalerna från gyrosignalbehandlingskretsen 21 och är i stånd att mata lämpliga korrigeringar till denna krets.

Lâsdetektorn med snävt synsätt är i en utföringsform en optisk anordning med en del monterad på hjälmen och den andra delen på referensramen. En av de båda delarna, såsom visas i fig. 3, inne- fattar en ljuskälla 30, som belyser ett hårkors 31 med lämplig form och en kollimeringslins 32. Den andra delen innefattar en fokuseringslins 33 och en ljuskänslig detektor 34. Ljuset från källan, som belyser hårkorset 31, kan moduleras eller filtreras på något speciellt sätt för undvikande av förväxling på grund av ljus från andra källor. Företrädesvis torde de båda delarna vara place- rade så att siktlinjeriktningen definieras, när hjälmen är i en vanligtvis använd position, så att felkorrigering kan äga rum så ofta som möjligt.För att undvika nödvändigheten av montering av de båda delarna separat, en på hjälmen och en på referensramen, _ kan båda delarna vara placerade tillsammans på referensramen ge- nom användning av en kubhörnsreflektor eller annan lämplig reflek- tor på hjälmen. Alternativt kan reflektorn vara monterad på refe- rensramen och både källan och detektorn bäras på hjälmen. Mindre kritiska arrangemang skulle kunna användas under användning av en rad ljuskällor och en lämplig detektor, så att en viss grad av felinriktning kan tolereras. Denna felinriktning mäts och används av inriktningskorrigeringskretsen. Ett dylikt arrangemang gör fel- inriktning omkring rollaxeln lättare att mäta och korrigera.

Andra inriktningsmetoder med snävt synfält kan användas under an- vändning av exempelvis snäva strålknippen av ultraljuds- eller mikrovågsenergi istället för det ovan beskrivna optiska arrange- ~ manget.

Den ovan beskrivna utföringsformen använder en eller flera gyros för att bestämma orienteringen av hjälmen och följaktligen sikt- 458 395 _ linjen. Denna arbetar utan behov av yttre komponenter monterade på referensramen med undantag för felkorrigering. Andra posi- tionsdetektorer kan också användas, vilka icke kräver andra sam- verkande komponenter. En dylik anordning är laserringgyroskopet.

Detta är en anordning med en enda axel och följaktligen torde två ; av dessa behöva fästas på hjälmen i korrekta relativa positioner.

En annan lämplig anordning, som också arbetar omkring en enda axel, är det interferometriska gyrot, där koherent ljus passerar i motsatta riktningar utmed en lång optisk bana. I detta fall skul- le den optiska banan kunna innefatta en lång, ordnad i en spole inuti hjälmen. optisk fiber an- Om anordningen skall användas med en rörlig referensram, ett skepp eller en luftfarkost, såsom så måste hänsyn tas till det fak- tum, att vilken som helst av de typer av positionsdet ektorer, som angivits ovan, mäter position eller orientering i rymden. Med en stationär referensram är orienteringen lätt att relatera till denna ram. Om ramen rör sig så måste emellertid tolerans göras för dylik rörelse. Följaktligen är det nödvändigt att till behand- lingsanordningen 22 i fig. 2 mata insignaler från skeppets eller luftfarkostens egen tröghetsplattform, så att rörelser hos refe- rensramen kan förskjutas mot rörelser indikerade av h jälmdetektor- enheten.

Dylika signaler indikeras i fig. 2 såsom ingângarna FAZ (ramasimut) och FEL (ramelevation).

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 458 395 Patentkrav

1. Anordning för att bestämma riktningen hos en siktlinje re- lativt en i förväg bestämd referensram. vilken anordning in- nefattar en hjälm (10). en bíldgivníngsanordning (ll) buren av hjälmen och en halvreflekterande skärm (13) monterad på hjälmen och på vilken en bild projiceras av bildgivningsan- ordningen. k ä n n e t e c k n a d av en detektorenhet (15) monterad på hjälmen och verksam att detektera rörelser hos hjälmen utan referens till apparatur utanför hjälmen. och en korrigeringsanordning (16. 26. 27) för att automatiskt från i detektorenhetens utsignal, varvid korrigerningsanordningen innefattar en detektor (16) med snävt synfält för att definiera och detektera en refe- tid till annan korrigera tidsfel rensriktning hos siktlinjen i förhållande till referensramen (26. 27), detektorn (16) med snävt synfält för att korrigera felen när- och en korrigeringskrets som arbetar i beroende av helst referensriktningen är intagen.

2. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att bildgivningsanordningen (ll) är ett katodstrålerör.

3. Anordning enligt krav 1 eller 2. k ä n n e t e c k n a d av att detektorenheten (15) innefattar en gyroskopapparatur (20) med tvâ vinkelräta, känsliga axlar. som definierar sikt- linjens asimut- och elevationsvinklar i förhållande till re- ferensramen.

4. Anordning enligt krav 3. k ä n n e t e c k n a d av att gyroskopapparaturen innefattar ett enda tvåaxligt gyroskop. _

5. Anordning enligt något av krav 2-4, k ä n n e t e c k - n a d av att en bildgenerator (23) är verksam att driva bildgivningsanordningen och en bildsignalbehandlare (22) anordnad att flytta den av bildgivníngsanordningen alstrade bilden för att kompensera för rörelser hos hjälmen. Y 458 395« 10 15

6. Anordning enligt något av föregående krav. k ä n n e - t e c k n a d av att detektorn (16) innefattar en källa med kollimerat ljus och en ljuskänslig detektor. mans är placerade så att de definierar nämnda ning för siktlinjen (fig. 3). vilka tillsam- referensrikt-

7. Anordning enligt krav 6. k ä n n e t e c k n a d av att antingen källan eller detektorn är monterad på hjälmen och att den andra av dessa båda enheter är monterad på referens- ramen. i

8. Anordning enligt krav 6. k ä n n e t e c k n a d källan och detektorn båda är monterade på referensram av att en. och att ett reflekterande organ är monterat på hjälmen.