SE460439B - Zonrör för robot, projektil eller liknande - Google Patents

Description

460 439 eller ískristaller i hela strâlloben. Genom srrållobens utbredning runt den utskjutbara enhetens omkrets och den höga utsända effekten blir den reflekterade effekten, dvs returspridníngen, hög.

Syftet med föreliggande uppfinning är att lösa nämnda problem. Utöver att känsligheten för moln, dis, dimma och nederbörd kan minskas väsent- ligt kan man med uppfinningen även uppnå en förbättrad detektering av ett mål genom att man med hjälp av den reflekterade strålningen i delloberna kan få fram en grov bild av målets utformning. Med hjälp av denna kan man i sin tur få fram optimal verkansfördröjning i enheten så att enheten kan utlösas intill sårbarhetscentrum på målet.

Uppfinningen bygger på en uppdelning av de kon- eller skivformade sänd- och mottagarloberna i dellober och det som är kännetecknande för uppfinningen är att sänd- och mottagningsorganen är anordnade att arbeta med utefter enhetens omkrets fördelade dellober som till sitt antal är så stort och till sin vidd så smala att minst en av delloberna alltid träffar det minsta detekterbara målet även då detta befinner sig på maximalt detekteringsavstånd från enheten och att mottagningsorganen är anordnade att urskilja respektive del- lobs reflekterade och mottagna strålning för individuell behandling i nämnda signalbehandlingsorgan allt i syfte att åstadkomma en vä- sentligt reducerad returspridning p g a den utsända strålningen.

I en föredragen utföringsform av uppfinningen erhålles det stora antalet dellober med ett förhållandevis litet uppbåd av komponenter.

För varje dellob finns ett sändorgan av enkel konstruktion, vilket aktiveras intermittent i form av korta pulser. Vidare finns ett antal mottagningsorgan (n) så anordnade att varje mottagningsorgan är gemensamt för ett antal sändorgan (m).

Sändorganen kan grupperas på två olika sätt. När sändorganen indelas enligt det första sättet gäller att sändorganen inom en och samma grupp pulsas simultant från ett och samma pulsaggregat eller från flera synkrona sådana, samt att varje av dessa sändorgan har var sitt mottayángsorgan. När sändorganen indelas enligt det andra sättet .ä gäller att sändorganen inom en och sammagrupp utnyttjar ett och samma mottagningsorgan och att varje av dessa sändorgan pulsas från var sitt pulsaggregat samt att de olika sändorganen pulsas vid icke sam- JU/ manfallande tidpunkter. 460 439 I en första utföringsform sker aktiveringen av sändorganen på elektrisk väg, varvid laserdioder eller andra pulsbara strålkällor användes i sändorganen. I en alternativ utföringsform kan överföringen mellan drivorganen och sändorganen ske på fiberoptisk väg, varvid i detta fall strålkällorna sammanbyggs med pulsaggregaten.

Mottagningsorganen är kopplade till var sitt efterföljande signalbe- handlingsorgan. Resp mottagningsorgan är tilldelat sin andra sänder- gansgrupp, varvid sänd- och mottagningsorganen inom nämnda grupper är riktade åt väsentligen samma håll.

Genom utnyttjande av mstrisavkänningfunktion kan man i varje ögonblick fastställa dellobstillhörigheten för resp mottagna optiska strålning.

Antalet sändorgan (m x n) överstiger väsentligen antalet mottagninga- organ. Antalet drivenheter (m) motsvaras företrädesvis av antalet mot- tagningsorgan (n).

Genom den i ovanstående föreslagna uppbyggnaden på zonröret kan man erhålla en funktion där returspridningen är väsentligt reducerad. An- vändandet av många smala dellober och den separata signalbehandlingen av signalen från varje dellob hindrar att returspridningen i resp sek- tors dellober adderas.

Uppfinningen kan utnyttjas tillsammans med känd avståndsmätninggprincip och i. och sig känd efterföljande signalbehandling som utnyttjar av- ståndsinformationen från de olika delloberna för att effektuera en grov bild av målet och därur beräkna optimal verkansfördröjning för enhe- ten.

En för närvarande föreslagen utföringsform av ett zonrör som uppvisar de för uppfinningen signifikativa kännetecknen skall beskrivas i nedan- stående under samtidig hänvisning till bifogade ritningar där figur 1 visar den principiella inplaceringen av zonröret på en robot eller motsvarande och robotens läge i förhållande till ett mål, 460 439 figur 2 i principschemaform visar i zonrörets sändare ingående sändorgan samt drivenheter till nämnda sändorgan, figur 3 visar en alternativ utföringsform av sändaren enligt figuren 2, och figur 4 visar i mottagaren ingående mottagningsorgan samt dessa organ efterföljande signalbehandlingssteg.

I figuren 1 är en delvis visad robot angiven med 1. Roboten innefattar en zonrörsdel 2 som är inbyggd i roboten på i och för sig känt sätt.

Roboten är försedd med av zonröret påverkningsbara aktiveringskretaar 3, medelst vilka robotens verkansdel 4 är utlösningsbar.

Zonrörets sändare är i figuren 1 symboliserade med ett antal utgångs- öppningar 5, via vilka ett flertal smala lober 6'av optisk strålning är utsändbara. Zonrörets mottagare är symboliserad med ett antal ingångs- öppningar 7, vilka är exponerbara för optisk strålning 8 som härrör från den i dellobform utsända och på ett mål 9 reflekterade optiska strålningen.

I enlighet med nedanstående är antalet säudorgan. större än antalet mottagningsorgan och en och samma ingångsöppning 7 utgör mottagaringång för strålningen från flera utgångsöppningar S.

Sändaren 10 enligt figuren 2 visar ett antal sändorgan för optisk strålning nen är betecknade 101... 104; 111... 114; 121.... 124; nnn 131... 134.

Resp sändorgan innefattar en i och för sig känd laserdiod 1011 med tillhörande samlingslins 1012. Från resp sändorgan utgår en smal dellob 13 10 .

Zonröret är runtomkringavkännande, vilket innebär att delloberna till- samans täcker zonrörets (robotens) hela omkrets. I det generella fall- et skall det finnas ett flertal (m x n) sändorgan- I det visade exemplet är antalet sändorgan 16. ,_.\ 1460 459 Sändorganen kan indelas i grupper på två olika sätt, i fortsättningen benämnda första och andra grupper. Både de första och andra grupperna är fyra till antalet. Antalet grupper kan dock varieras.

Sändorganen 101, 111, 121, 131 bildar en första första grupp. Sändorga- nen 102, 112, 122, 132 bildar en andra första grupp. Sändorganen 103, 113, 123, 133 samt 104, 114, 124 och l34bildar tredje och fjärde första grupper.

Sändorganen 101, 102, 103, 10à bildar en första andra grupp. Sändorgan- en 111, 112, 113, 114 bildar en andra andra grupp. Sändorganen 121, 2 3 2 3 4 , 13 , 134 bildar en tredje resp fjärde 12 , 12 , 12 sam: 131, 13 andra grupp.

Sändorganen i resp första grupp energimatas från var sin drivenhet 14, 15, 16 resp 17. Hatningen från drivenheten lå av den första första gruppen sker via elledare 18. Drivenheterna 15, 16 och 17 matar på motsvarande sätt sina första grupper via elledaren 19, 20 och 21.

De i resp andra grupp ingående sändorganen täcker var sin sektor 22, 23, 24 resp 25.

Nämnda drivenheter 16-17 styres av en klockgenerator 26 som avger fyra parallella pulståg för styrning av resp drivenhet. I enlighet med figu- ren är pulserna/pulstågen förskjutna i förhållande till varandra, så att sändorganen inom resp andra grupp påverkas seriellt från sina resp drivenheter. Aktiveringen från drivenheterna är därvid sådan att akti- veringen av ett ifrågavarande sändorgan i gruppen påbörjas och avslutas innan aktivering sker av efterföljande sändorgan, osv. Genom den visade uppbyggnaden kommer aktivering ske samtidigt av ett sändorgan i resp grupp. De samtidigt aktiverade sändorganen är därvid riktade väsentligt från varandra, och i utföringsexemplet är samtidigt aktiverade sänd- organ anordnade 900 i förhållande till varandra.

Drivenheterna kan vara uppbyggda på i och för sig känt sätt med digital teknik (vippor, grindar, etc.). Även klockgeneratorn 26 kan utgöras av en i och för sig känd digital sådan. Pulserna i pulstågen från klock- generatorn har samma amplitud och den inbördes förskjutningen mellan 460 439 pulstâgen kan anordnas genom kända frekvensdelningskretsar i klockgene- ratorn. Pulsfrekvensen är i ett utföringsexempel högst ett fåtal kHz och pulstiden i resp pulståg är kortare än l mikrosekund. Matningsström erhålles på i och för sig känt sätt från en energikälla i enheten/robo- ÜBD. s Genom det visade arrangemanget kan runtomavkänning erhållas samtidigt med att returspridningen kan hållas på låg nivå trots den förhållande- vis höga totala sändeffekten som är nödvändig för att ge eftersträvad utlösningseffekt vid utsänd strålnings reflektion på målet. Genom den seriella eller successiva aktiveringen av sändorganen inom resp andra grupp undvikes adderingseffekter av returspridningen.

Antalet (m) drivenheter väljas i beroende av antalet första resp andra grupper och är företrädesvis lika med sistnämnda antal- I figuren 2 är även en avkänningskrets 27 ansluten till utgångar på drivenheterna.

Avkänningskretsen skall ge indikation på den i varje ögonblick aktive- rade drivenheten av nämnda drivenheter.

Figuren 3 visar ett alternativt utförande på sändaren. I detta fall utnyttjas fiberoptiska ledare l8', l9', 20' och 21' i stället för el- ledarna 18, 19, 20 och 21 i figuren 2. Även i detta fall ingår elektro- niska drivenheter 14', lS', 16' och 17' som drives av en digital klock- generator 26' på motsvarande sätt som i utförandet enligt figuren 2.

Drivenheterna 14'-17' är anslutna till lys- eller laserdioder 28, 29, 30 resp 31. De från nämnda sändelement 28-31 vända ändarna på de fiber- optiska ledarna är anordnade vid samlingslinser 32 av samma slag som i ovan beskrivet utförande. Gruppindelningen och» utgående dellober är anordnade på motsvarande sätt som i utförandet enligt figuren 2.

Resp smala utgående dellob passerar sin tillhörande öppning 5 på robot- en enligt figuren 1. Vid resp öppning är dellobens lins anordnad.

Figuren 4 visar mottagningsdelen i zonröret sett i ett tvärsnittsplan genom roboten eller motsvarande. I figurerna har de i figuren 2 angivna sektorerna även utritats och därvid;givits beteckningarna 22', 23', 24' resp 25'. Mottagaren innefattar fyra mottagningsorgan 33, 34, 35 och 36 som täcker var sin sektor för den inkommande reflekterade strålningen. 'xra “Va 460 439 Resp mottagningsorgan uppvisar en sammanbrytningslins (kollimatorlins) 331 och en fotodetektor 332. Mottagningsorganen 33-36 är anordnade så att de samverkar med sändorganen i resp andra grupp. Således kan mot- tagningsorganet 33 reagera för strålning som utsäudes av säudorganen 101, 102, 103, 104 och reflekteras på ett aktuellt mål. På motsvarande sätt kan mottagningsorganet 34 reagera för utsänd strålning från sänd- organen 111, 112, 113, 114 och reflekterad på målet, osv. I figuren 4 har strålningen från resp dellob indikerats. Således representerar den mottagna loben 37 reflekterad strålning från sändorganets 101 dellob.

Den inkommande strålningen 38, 39 resp 40 representerar reflekterad 3 och 104 dellober. Nämnda inkoman- strålning från sändorganens 102, 10 de strålning 37-40 uppträder successivt i tidsföljd efter varandra.

Mottagarnas linser är anordnade vid öppningarna 7 på roboten enligt figuren 1.

Fotodetektorerna i resp mottagare 33-36 är anslutna till var sin för- stärkare 41-44. Förstärkarnas utgångar är anslutna till en signslbe- handlingskrets 45 som på känt sätt kan behandla mottagen information.

Förstärkarkretsarnas 41-44 utgångar är anslutna till avkänningsorgan 46. Sändorganens avkänningsorgan 27 och mottagarens avkänningsorgan 46 kan i en utföringsform vara ansluten till en avkänningsmatris 47, till vars kolumner avkänningskretsens 27 utgångar är anslutna och till vars rader avkänningskretsens 46 utgångar är anslutna. Ytterligare avkän- ningsorgan 48 är anslutna till korsningspunkterna i matrisen och genom den visade matrisavkänningen kan man 1 kretsen 48 erhålla uppgift om den dellob som mottagen strålning vid varje tillfälle härrör från.

Tillsamans med avståndsinformationen AI kan man med hjälp av beräk- ningakretsarna 45 få fram en grov bild av målet och därur beräkna opti- mal verkansfördröjning. Från signalbehandlingskretsarna kan man således på en utgång, t.ex. utgången 45' erhålla signal/signaler för aktivering av utlösningskretsarna 3 (se fig. 1) i roboten.

Lobvinklarna väljes så smala att en enskild lob i sin helhet ryms på ett minsta mål som skall kunna detekteras även då det befinner sig på 460 439 det maximala detekteringsavståndet. Delningsvinklarna mellan de olika loberna väljes så små att en lob alltid träffar det minsta målet som skall kunna detekteras då det befinner sig på det maximala detekte- ringsavståndet.

Lobvinklarna väljas lämpligen inom området 5-4S°, företrädesvis inom området 5-300. Sänd- och mottagningsorganen kan anordnas så att loberna är varandra något eller icke överlappande.

Genom ovanstående uppbyggnad kan resp dellobs på målet reflekterade och i roboten mottagna strålning identifieras och särbehandlas i förhållan- de till strålningen härrörande från övriga dellober.

Uppfinningen är inte begränsad till den i ovanstående såsom exempel visade utföringsformen utan kan underkastas modifikationer inom ramen för efterföljande patentkrav och uppfinningstanken. 1:5) QKI

Claims (9)

q 460 439 PATENTKRAV

1. Zonrör för enhet i form av en robot (1), projektil eller motsvar- ande enhet och innefattande sändorgan (101-134) för utsändning av elek- tromagnetisk strâlning i ett flertal dellober (1013), mottagningsorgan (33-36) för mottagning av strålningen som reflekteras på nârbeläget mal och signalbehandlingsorgan för behandling av en elektrisk signal ini- tierad av den mottagna strålningen, k å n n e t e c k n a t därav, att sänd- och mottagningsorganen år anordnade att arbeta med utefter enhe- tens omkrets fördelade dellober som till sitt antal är så stort och till sin vidd så smala att minst en av delloberna alltid träffar det minsta detekterbara målet även då detta befinner sig pà maximalt detek- teringsavstand från enheten och att mottagningsorganen år anordnade att utskilja resp. dellobs reflekterade och mottagna strålning för indivi- duell behandling i nämda signalbehandlingsorgan allt i syfte att åstadkomma en väsentligt reducerad returspridníng pga den utsända strålningen.

2. Zonrör enligt patentkravet l, k ä n n e t e c k n a t därav, att sändorganen (101-134) är anordnade i ett runtomutsândande lobsystem där sändorganen är indelade i första sändorgansgrupper som år drivbara med var sin drivenhet (14-17), och att sändorganen inom varje första grupp är fördelade, företrädesvis symmetriskt, utefter zonrörets omkrets.

3. Zonrör enligt patentkravet 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att drivenheterna (14-17) matar sina resp första sändorgansgrupper med korta pulser tidsförskjutna så att varandra intilliggande och andra sändorgansgrupper bildande sândorgan, vilka med sina dellober täcker en sektor (22-25) av zonrörets runtomavkänning sett i ett tvärsnittsplan genom enheten, effektuerar en seriellt pulsad utsändning av sina del- lober.

4. Zonrör enligt patentkravet 2 eller 3, k å n n e t e c k n a t därav, att drivenheterna (14-17) påverkar sina resp första sândorgans- grupper via elektriskt (18-21) och/eller optiskt (l8'-21') arbetande överföríngsledningar. 460439 (0

5. Zonrör enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k - n a t därav, att mottagningsorganen är anordnade i ett runtomavkânnan- de system där mottagningsorganen är uppdelade i flera delmottagningsor- gan som år kopplade till var sin signalbehandlingskrets (41-44) eller en gemensam signalbehandlingskrets (45) och att delmottagningsorganen är fördelade, företrädesvis symmetriskt, runt zonrörets omkrets.

6. Zonrör enligt patentkravet 3, 4 eller 5, k E n n e t e c k n a t därav, att resp delmottagningsorgan är tilldelad sin andra sândorgans- grupp och att resp delmottagningsorgan är riktat at samma håll som sândorganen i den tillhörande andra sândorgansgruppen.

7. Zonrör enligt nagot av patentkraven 3-6, k â n n e t e c k n a t därav, att avkânningsorganen (27, 46, 47, #8) är anordnade att genom avkänning/jämförelse av tidsförskjutningen för sändorganen och aktive- ringarna av mottagningsorganen pà grund av mottagen reflekterad strål- ning bestâma den dellob bland samtliga dellober som är hänförbar till den vid aktuellt tillfälle i berört mottagníngsorgan mottagna strål- ningen.

8. Zonrör enligt patentkravet 7, k ä n n e t e c k n a t därav, att första avkänningsorgan (48) är anslutna till korsningspunkter i en matris (47), till vars kolumer är anslutna nämnda drivenheter (14-17) och till vars rader är anslutna nämnda znottagningorgan, eller vice Vêfåå .

9. Zonrör enligt nagot av föregående patentkrav. k å n n e t e c k - n a t därav, att antalet sändorgan väsentligt överstiger antalet mot- tagningsorgan eller drivenheter. alla O) "b . 5.4!