SE510183C2 - Metod och anordning för styrning av en robot mot ett rörligt mål - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 510185 2 av interceptpunkten. Eventuell kunskap om måltyp kan bidra till prediktion av mål- beteende och därmed skattning av interceptpunkt.

Ytterligare en fördel att roboten klarar av att träffa målet inom ett större täck- ningsornråde trots komplicerade målbeteenden än vad som är möjligt med tidigare kända metoder för robotstyrning.

Föreliggande uppfinning kommer i det följande beskrivas närmare med hänvisning till ritningen, som visar ett exempel på en fördelaktig utföringsforrn.

Figur 1 visar en robots och ett måls rörelser under en tidsperiod.

Figur 2 visar ett exempel på en uppfinníngsenlig anordning.

I figur 1 markerar l en robot och 2 markerar ett rörligt mål i form av ett flygplan, vilket roboten är avsedd att träffa. Hänvisningssiffra 3 markerar ett exempel på mâlets bana och 4 ett exempel på robotens bana under en tidsperiod fram till att roboten träffar målet i en interceptpunkt 5. Hänvisningssiffra 6 markerar det omrâde inom vilket målet kan antas befinna sig under tiden fram till träff, uppskattat vid utgångsläget.

I figur 2 markerar 7 en anordning vid roboten l. Anordningen 7 innefattar ett trög- hetsnavigeringssystem 8 genom vilket roboten l har information om sin egen posi- tion och fartvektor. Vidare har roboten infonnation om karaktäristiken för farten under robotens 1 fortsatta färd genom en robotdator (ej visad). Tröghetsnavigerings- systemet kan vara av ett slag, som används idag. I ett annat exempel (ej visat) erhålls informationen om roboten genom en anordning av vilket slag som helst, som kan tillhandahålla nämnda information.

Anordningen 7 har även en flygplan-robot-kommunikationslänk och robotmålsökare 9 för att fortlöpande tillhandahålla information om målets 2 position och fartvektor.

Robotmålsökaren kan exempelvis vara en radarsensor eller en IR-sensor och har relativt kort räckvidd, varför den endast är användbar vid slutfasstyming. När roboten befinner sig i banfasen tar den därför istället emot nämnda information om målet 2 via flygplan-robot-länken, där flygplanet t ex är avfyrande flygplan. Flygplanet har en radar med stor räckvidd och kan därför tillhandahålla informationen om målet även vid banfasstyrning. 10 15 20 25 30 35 5 1 Û 'l 8 3 3 Vidare har anordningen 7 gränssnitt 10 respektive ll via vilka informationen från tröghetsnavigeringssystemet 8 och robotdatorn respektive flygplan-robot-länlcen/ robotmålsökaren 9 medelst en processor 13 kan läsas in i ett läs/skrivrninne 17 i en dator 12. I datom 12 finns dessutom ett läsminne 16, i vilket finns lagrat ett datorpro- gram med en uppsättning instruktioner till processorn 13, vilken är inrättad att exek- vera instruktionerna. Instruktionema är utformade så, att de kan förmå processorn 13 att ur informationen om roboten 1 och målet 2 i läs/skrivminnet 17 prediktera en interceptpunkt, i vilken punkt robotens 1 och målets 2 banor samtidigt beräknas korsa varandra och roboten således förväntas träffa målet. Anordningen 7 har vidare ett gränssnitt 14, via vilket den i datorprogrammet beräknade interceptpunkten över- förs till en form, som ett till gränssnittet 14 förbundet riktorgan 15 kan utnyttja för att rikta robotens fartvektor mot nämnda predikterade interceptpunkt.

Informationen från tröghetsnavigeringssystemet 8 och flygplan-robot-länken/ målsökaren 9 uppdateras fortlöpande allteftersom roboten och målet förflyttar sig.

Datorprogramrnet kan fortlöpande genom upprepning av instruktionerna till proces- sorn 13 uppdatera prediktionen av interceptpunkten. Vartefter interceptpunkten upp- dateras, uppdateras också informationen till riktorganet 15 för att styra roboten mot predikterad interceptpunkt.

Vid prediktionen av interceptpunkten utnyttjas dels ett antagande om framtida mål- beteende för att uppskatta målets bana och dels en beräkning av tid till träff (ttg) för att uppskatta var utefter målets bana roboten beräknas träffa utifrån robotens infor- mation om sin egen position, fart och fortsatta fartkaraktäristik baserad på predikte- rad interceptpunkt. Antagandet om framtida målbeteende, prediktion av intercept- punkt och beräkning av tid till träff (ttg) uppdateras kontinuerligt i robotbanan.

Exempelvis baseras antagandet om framtida målbeteende på att målet antas färdas utefter den bana, som gör det svårast för roboten att träffa. Därför kommer roboten i enkla fall att träffa efter en längre tid än vid utnyttjande av tidigare kända metoder för robotstyming. I gengäld ökar robotens täckningsområde. Detta blir mest tydligt när målet manövreras så, att det rör sig på annat sätt än rakt fram eller med en bestämd krökningsradie. Om målets typ är eller kan göras känd bör antagandet om framtida målbeteende grundas på detta. T ex kan utrymmet för de manövrer ett transportplan kan antas göra vara betydligt mindre än vad som ett jaktflygplan kan antas göra.

När ett antagande om framtida målbeteende gjorts, det vill säga när den bana, som målet antas fortsätta i har bestämts, predikteras interceptpunkten utifrån detta anta- 10 15 510183 4 gande om framtida målbeteende. Prediktionen utförs genom en iterativ process för att finna en punkt utefter målets bana, som målet och roboten kan nå samtidigt, dvs en punkt i vilken målets tid till träff ttgmå; sammanfaller med robotens tid till träff ttgrobov Först ges ttgmå, ett startvärde ttgmfl, mn, varefter beräknas i vilken punkt utefter sin bana målet kommer att befinna sig vid denna tidpunkt. Startvärdet ttgmål, m, kan exempelvis finnas i förväg lagrat i läsrninnet 16. Därefter beräknas hur lång tid roboten skulle behöva för att komma till sarnrna punkt. Vi benämner här denna tid ttgmboß sm. Om ttgmåL sm och ttgmym m, ej sammanfaller, beräknas ett nytt värde på ttgmå; , vilket vi här benämner ttgmåL smfl. Exempelvis beräknas ttgmåL Smal som medelvärdet mellan ttgmåL sm och ttgmbw sm . Därefter upprepas förfarandet enligt ovan n gånger till dess ttgmåL Smtn och ttgmbot Smfl, sammanfaller eller ligger tillräck- ligt nära varandra. Då har man ett värde på tiden till träff ttg (dvs ttg = ttgmå, = ttgmbm) och den punkt målet och roboten beräknas befinna sig vid denna tidpunkt är den pre- dikterade interceptpunkten.

Såsom tidigare nämnts, är den häri beskrivna tekniken tillämplig vid banfasstyming och delvis vid slutfasstyming.

Claims (10)

1. 0 15 20 25 30 510183

2. PATENTKRAV

3. Metod vid styming av en robot (1) mot ett rörligt mål (2), exempelvis ett flyg- plan, varvid roboten har information om sin egen position, fartvektor och fort- satta fartkaralctäristik och fortlöpande får information om målets position och fartvektor, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att ur den information roboten har samt utifrån en spekulation om målets fortsatta rörelse predikteras en interceptpunkt (5), i vilken punkt roboten förväntas träffa målet och att robotens fartvektor riktas mot den predikterade interceptpunkten.

4. Metod enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att spekulationen om målets fortsatta rörelse grundas på erhållen information om vilket slags mål

5. SOITI EIVSCS.

6. Metodenligtpatentkrav 1 ellerlkännetecknad därav, att spekulationen om målets fortsatta rörelse baseras på det ut träffsynpunkt svårast möjliga fallet.

7. Metod enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att prediktionen av interceptpunkten utförs så, att den punkt beräknas, i vilken målets och robotens banor samtidigt förväntas korsa varandra.

8. Metod enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att informationen om målets position och fartvektor överförs till roboten via en kommunikationslänk.

9. Anordning (7) vid en robot (1) för styrning av denna mot ett rörligt mål (2), exempelvis ett flygplan, varvid roboten (1) har organ (8) inrättade att tillhanda- hålla information om robotens egen position, fartvektor och fortsatta fartka- raktäristik samt organ (9) inrättade att fortlöpande ta emot information om målets position och fartvektor, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att anordningen (7) har beräkningsorgan (13, 16) inrättade att ur den information roboten har samt utifrån en spekulation om målets (2) fortsatta rörelse prediktera en interceptpunkt (5), i vilken punkt roboten förväntas träffa målet och riktningsorgan (15) inrättade att rikta robotens fartvektor mot den predikterade interceptpunkten (5). 10 15 510183

10. Anordning enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att beräknings- organen (13, 16) vidare är inrättade att grunda spekulationen om målets fortsatta rörelse på erhållen infonnation om vilket slags mål som avses. Anordning enligt patentkrav 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att beräkningsorganen (13, 16) vidare är inrättade att basera spekulationen om målets fortsatta rörelse på det ur träffsynpunkt svårast möjliga fallet. Anordning enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att beräknings- organen (13, 16) är inrättade att såsom den predikterade interceptpunkten berä- kna den punkt, i vilken målets och robotens banor samtidigt förväntas korsa varandra. Anordning enligt något av patentkraven 6-9, k ä n n e t e c k n a d d ä r a v, att mottagarorganen (9) är inrättade att ta emot informationen om målets position och fartvektor via en kommunikationslänk.