SE463579B - Anordning foer att bestaemma rollaeget hos en roterande projektil, robot e d med hjaelp av polariserad elektromagnetisk straalning - Google Patents

Description

465 579 2 tionsplanet hos den utsända laserstrálen kommer genom filtret eller direkt genom strálkällan att vara fastlagt relativt ett referensplan i rymden. Projektilen är i sin bakre del utrustad med en mottagare som vid planpolariserad laserstràl- ning är försedd med polarisationsfilter och anordnad att mottaga den utsända laserstràlningen från lasersändaren.

På grund av projektilens rotation kommer den utsända laserstrál- ningen efter polarisationsfiltret i mottagaren att ge upphov till en varierande signal ur vilken rolläget kan bestämmas men med en tvetydighet av 1800, dvs ett halvt varv.

I ovan nämnda SE 409 902 visas ett exempel på hur denna tve- tydighet kan elimineras. I detta fall är det roboten som sänder ut strålning som är i huvudsak planpolariserad medan mottagaren är anordnad i anslutning till utskjutningsplatsen. I roboten är anordnad en ytterligare stràlkälla som på signal från utskjut- ningsplatsen eller en viss tid efter robotens utskjutning separeras huvudsakligen radiellt ut från roboten. Med inmätnings- apparatur kan strålkällans position relativt roboten bestämmas i form av en vinkel och en markering åstadkommas på den detekterade signalen som med god noggrannhet anger robotens rolläge i separa- tionsögonblicket. Även om denna kända anordning möjliggör bestämning av rolläget med relativt god noggrannhet och utan tvetydighet så innebär det praktiska problem att förse roboten med en separerbar stràlkälla.

Problemen ökar än mer för projektiler som avfyras på konventionell väg ur ett eldrör. Vidare måste inmätningsapparaturen vara sådan att strâlkällans position relativt roboten kan bestämas. En ytterligare nackdel med en sådan anordning är att signalavbrott förorsakar en osäkerhet i rollägesbestämningen. Ändamålet med denna uppfinning är att lösa ovannämnda problem och på ett enkelt och entydigt sätt överföra vinkelinformation till en projektil, robot e d. Hur problemet har lösts framgår av den kännetecknande delen hos patentkravet 1. 465 5179 En utföringsform av uppfinningen visas schematiskt i bifogade rit- ningar varvid figur 1 visar en projektil i sin bana på väg från en utskjutningsplats mot ett mål, figur 2a och 2b visar kurvformen hos de utsända mikrovågssignalerna, figur 2c den sammansatta mikrovågs- signalen, figur 3 visar den mottagna signalen i relation till mottagarantennens orienteringsriktning, figur 4 visar en metod att detektera signalens polaritet, figur 5 visar en alternativ metod, figur 6 visar en krets med vars hjälp projektilens vinkelläge kan bestämmas, figurerna 7 och 8 visar två metoder för frekvenstranspo- nering och figur 9 ett signalschema för frekvenstransponeringen enligt figur 8.

I figur l visas en projektil 1 som på konventionell väg har avfyrats från en eldrörspjäs eller annan utskjutningsanordning mot ett mål.

För att öka projektilens träffsannolikhet skall dess kurs korrigeras under slutfasen av banan med hjälp av en styrningspuls. Projektilen är i sin bana antingen fenstabiliserad och roterar då med relativt lågt varvtal eller rollstabiliserad varvid dess varvtal är högt.

För att kurskorrigeringen under slutfasen av banan skall bli den rätta måste projektilens rolläge vara bestämt då styrimpulsen till- föres projektilens bankorrigeringsorgan. För detta ändamål är en sändare 2 anordnad i anslutning till utskjutningsplatsen, vilken ut- sänder polariserad elektromagnetisk strålning, se figur 2a. Projektilen är utrustad med en bakåtriktad mottagarantenn 3 för att motta den ut- sända strålningen. Företrädesvis utnyttjas mikrovågsstrálning eftersom dimensionen på antennerna blir mindre och de utsända strålningsloberna kan göras smalare. Sändarantennen kan antingen ha ett fast polarisa- tionsplan eller ett mekaniskt eller elektriskt vridbart. Såväl mikrovågssändare som -mottagare är förut kända och beskrivs därför ej närmare här.

Den utsända strålningen är lämpligen i huvudsak planpolariserad.

Polarisationsplanet är genom strålkällan fastlagt relativt ett referens plan för projektilens styrsystem. Hur projektilen styrs och korrigeras för övrigt utgör ej del av denna uppfinning och beskrivs därför ej närmare. Mottagaren är försedd med en polarisationskänslig antenn av känt slag och på grund av att projektilen roterar kommer 465 5?9 4 strålningen i mottagaren och efter detekteringen att ge upphov till en sinusformigt varierande signal av det slag som visas i figur 3a. Signaler uppvisar efter detekteringen ett antal maxima och minima vilka inträffar då projektilens rolläge är sådant att den utsända strålningens polarisationsplan överensstämmer med mottagarens. Ur enbart denna signal kan projektilens rolläge bestämmas relativt noggrannt, men med en tvetydighet av 1800, dvs ett halvt varv.

För att uppnå entydighet innefattar nu enligt uppfinningen den polariserade mikrovågsstrålningen två komponenter som är inbördes faslàsta med vàglängdsrelationen 2:1, se figur 2a och 2b, och/eller multiplar därav, som 4:1, 6:1, osv.

När de två utsända mikrovàgskomponenterna överlagras varandra erhålles en osymmetrisk vágform enligt fig 2c.

I figur 3 visas den mottagna signalen relativt projektilens orientering, dels för det fall att endast en polariserad signal cos wt utsändes, figur 3a, varvid en tvetydighet på 1800 före- ligger, och dels för det fall enligt uppfinningen där två polariserade signaler med vàglängdsrelationen 2:1 utsändes, dvs cos wt + cos 2 wt, se figur 3b, varvid den osymmetriska kurv- formen möjliggör att nämnda tvetydighet kan elimineras och projektilens rolläge entydigt bestämmas.

I figur 4a visas en metod att detektera signalens polaritet.

Den från projektilens mottagare 4 avgivna cos wt + cos 2 wt signalen tillföres två parallella tröskelkretsar 5 och 6 med en positiv tröskelnivå resp negativ tröskelnivå inlagd. De av- givna pulssignalerna 5b resp 6b förutsätts sedan detekteras enligt någon känd metod. Figur 4b visar med hjälp av ett signalschema hur de två pulssignalerna bildas. I den ena polarisa- tionsriktningen fås dubbla antalet pulser. Detektering kan exempelvis ske genom en i och för sig känd frekvensräknare. 5 463 579 I figur 5 visas en alternativ metod att detektera signalens polaritet. I detta fall har projektilen två mottagare 4' och 4", en för vardera av de båda utsända mikrovågssignalerna. De detekterade signalerna cos wt och cos 2 wt tillföres varsin tröskelkrets 5' och 6' med tröskelnivàn 0 inlagd. På tröskel- kretsarnas utgång uppträder då två pulståg 5b' och 6b' enligt figuren vilka tillföres klockingângen CK resp D-ingången hos en D-vippa 7 av i och för sig känt slag. På d-vippans Q-utgång uppträder då en signal som ändrar polaritet efter ett halvt varv.

I figur 6 visas en krets med vars hjälp sedan projektilens vinkel- läge (rolläge) kan bestämmas. Från projektilens mottagare med signalbehandlingsorgan exempelvis enligt figur 5 avges en puls- signal till en krets innefattande en fasjämförare 8 där pulssignalen jämföres med utsignalen från en räknare 11 och som avger en spännings- signal proportionell mot fasskillnaden mellan de båda insignalerna.

Utsignalen styr via ett làgpassfilter 9 som ger nollfel frekvensen hos en spänningsstyrd oscillator 10 vars utgång är ansluten till räknaren 11. Räknaren 11 avger sedan en binär signal (mest signifikant binär siffra) till fasjämföraren 8 och en binär utsignal (alla binära siffror).

Som ovan nämnts har mikrovågsstrålningen fördelar på grund av att dimensionen på antennerna blir mindre. En nackdel med mikrovågs- strålningen är emellertid den höga frekvensen och det kan finnas ett behov av att transponera frekvensen till en mer lätthanterlig nivå.

I figur 7 visas en metod för frekvenstransponering. De båda utsända mikrovågssignalerna tillföres efter mottagning varsin blandare 12, l2'. En oscillator 13 är ansluten direkt till blandaren 12 och via en frekvensdubblare 14 till blandaren l2'. 465 579 6 I figur 8 visas en alternativ metod för frekvenstransponering där den sammansatta cos wt + cos 2 wt signalen som tas emot i projektilen i en blandare 15 blandas med signalen från en övertonsrik oscillator 16. I figur 9 visas ett signalschema för frekvenstransponeringen enligt figur 8, med insignalen a till blandaren 15, oscillator- signalen b och utsignalen c från blandaren. Efter filtrering erhålles, en symmetrisk kurvform d av låg mellanfrekvens ur vilken projektilens rolläge entydigt kan bestämmas.

Uppfinningen är inte begränsad till den ovan som exempel visade utföringsformen utan kan varieras inom ramen för de efter- följdande patentkraven. Exempelvis kan stràlkällan för den utsända elektromagnetiska strålningen vara placerad i projek- tilen och mottagaren i anslutning till utskjutningsplatsen.

Claims (7)

10375 463 579 ' PATENTKRAV

1. Anordning för att bestämma rolläget hos en roterande projektil, robot e d med hjälp av polariserad elektromagnetisk strålning innefattande en sändare anordnad att avge en pola- riserad strålning i riktning mot projektilen och en i projek- tilen anordnad polarisationskänslig mottagare, eller vice versa, k ä n n e t e c k n a d a v att den från sändaren avgivna polariserade strålningen innefattar minst två inbördes fas- låsta cosinusformade strålningskomponenter med våglängdsrela- tionen 2:1 och/eller multipler därav vilka är överlagrade så att de bildar en sammansatt signal, av formen cos E + cos 2 vt och/eller multipler därav, med osymmetrisk kurvform vilken möjliggör att projektilens rolläge entydigt kan bestämmas.

2. Anordning enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a d a v att den utsända strålningen ligger inom mikrovågsområdet.

3. Anordning enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a d a v att den mottagna, sammansatta signalen tillföres varsin tröskelkrets (5, 6) med positiv resp negativ tröskelnivå varvid två signaler (5b, Gb) med olika pulsfrekvens avges och ur vilka den mottagna signalens polaritet kan bestämmas.

4. Anordning enligt patentkrav 1 k ä n n e t e c k n a d a v att de mottagna strålningskomponenterna tillföres varsin tröskelkrets (5', 6') med tröskelnivån noll eller nära noll var- vid två pulssignaler avges vilka vars utgångar är kopplade till en D-vippa (7) anordnad att avge en utsignal med växlande polaritet.

5. Anordning enligt patentkrav 4 k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda utsignal tillföres en fasjämförare (8) där signalen jämföres med signalen från en räknare (11) varvid fas- jämförarens utgång via ett lågpassfilter (9) är ansluten till en spänningsstyrd oscillator (10) vilken i sin tur är ansluten till nämnda räknare (11). 465 579

6. Anordning enligt patentkrav 2 k ä n n e t e c k n a d a v att den mottagna mikrovågssignalen är anordnad att blandas med två faslåsta frekvenser med relationen 2:1 och/ eller multipler därav från exempelvis en övertonsrik lokal- oscillator i avsikt att erhålla en signal med lägre frekvens.

7. Anordning enligt patentkrav 6 k ä n n e t e c k n a d a v att den sammansatta mottagna mikrovàgssignalen tillföres en blandare (15) där signalen blandas med signalen från en över- tonsrik oscillator (löf varvid efter filtrering en osymmetrisk kurvform av låg mellanfrekvens erhålles ur vilken projektilens rolläge entydigt kan bestämmas. av)