SE439551B - Hastighetsavkennare for farkost - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 7803727-2 möjligheten till minskade kalibreringsskiftningar över vatten inneboende i MIPS-förfarandet. Detta förbättrade arbete över vatten är en verklig för- del som MIPS medför i förhållande till vanliga dopplerradarnavigationsanordningar.

I de amerikanska patentskrifterna 3 838 424 ' och 3 974 soo har beskrivits »tips-hastighetsavkännings- förfaranden som använder den spräckliga eller fläckiga beskaffenheten av den effekt som sprids tillbaka från marken, när denna belyses av ett monokromatiskt radar- strålknippe. En förflyttning av radarstrålknippets källa, d.v.s. sändningsantennen, orsakar att hela det spräckliga mönstret förflyttas som ett helt i den motsatta riktningen med samma hastighet. Ett par mottagningshornantenner, som ligger i huvudsak längs rörelselinjen, kommer att avkänna i huvudsak samma effektvariationer med undantag för en för- dröjning. Vid ett fixerat avstånd mellan hornen kommer varje mätning av fördröjning att även utgöra en mätning av farkosthastighet.

Såsom angivits i de nyssnämnda patenten har en tidigarr tvåaxlig MIPS-anläggning använt ett enda stort sändningshorn och tre små mottag- uningshorn. Densammas fläckar var i medeltal cirkulära och hade icke någon föredragen orien- tering. För detta fläckmönsterarrangemang utgör den verkliga sträckan mellan två godtyckliga mot- tagningshorn den verkliga avståndsskillnaden projicerad på hastighetsvektorn. Såsom ett resul- tat erfordrades en jämförelsevis skrymmande dator för att alstra två mot varandra vinkelräta hastighetskomposanter, och en avsevärt mindrè avdriftvinkel kunde tolereras för ett specifikt pararrangemang bland de tre mottagnings- hornen. 10 15 20 25 30 35 7803727-2 Redogörelse för uppfinningen Ett syfte med den föreliggande uppfin- ' ningen att åstadkomma en tvådimensionell hastighetsavkännare där datorn är förenklad på grund av förfarandet att inrikta de tvâ anten- nerna i förhållande till kursaxeln. Detta upp- nås med de medel som anges i den kännetecknande' delen av det efterföljande patentkravet 1.

Föredragen utförinqsform Dessa och andra syften, särdrag och fördelar hos den föreliggande uppfinningen kommer att framgå av den efterföljande be- skrivningen tagen i samband med de bifogade ritningarna, där fig. 1 visar placeringen av sändnings- och mottagningshornen i förhållande till gång- riktningen för den flygfarkost som de är an- bragta på, fig. 2 visar de geometriska förhållan- dena i fråga om den fläckaxellinje som fram- bringas av ett av de två sändninqshornen, fig. 3a visar den medelfläckform som frambringas av avkännare enligt tek- nikens tidigare stångpunkt, fig. 3b visar den medelfläckform som frambringas enligt den föreliggande upp- finningen och fig. 4 visar ett funktionsblockschema som visar den föreliggande uppfinningens kom- ponenter.

I fig. 1 visas sättet att inrikta sänd- ningshornen i förhållande till mottagningshornen och till flygfarkostens kursaxel. Enligt MIPS-för- farandet alstras en frekvens som är proportionell mot fördröjningens reciproka värde. Vid ett en- axligt MIPS-förfarande begränsas rörelseriktningen till att ligga längs den linje som förbinder de två hornens centra och utgångsfrekvensen m 15 '- 20 25 30 35 40 7803727-2 är direkt proportionell mot hastigheten. För en tvåaxlig version av MIPS-förfarandet är det nödvändigt att mäta två komposanter av horisontalhastighet, och det skulle vara mest önskvärt att de två komposanterna är vinkelräta mot varandra. Det sätt på vilket detta 'ernâs-enligt uppfinningen är genom användning av ett par sändnings- horn T1 och T2, som.vartdera har en lång smal öppning inriktad i linje med kursaxeln H, såsom visas, för att beskriva en vinkel 6 över tvärkursaxeln CH för T1 och en vinkel 6 under tvärkursaxeln, varvid är att lägga märke till att kursens H och tvärkursens CH axlar är vinkelräta mot varandra. En ytterligare fordran är att de två mottagningshornen R1 och R2 har sina centra förbundna medelst en linje som är parallell med kursaxeln H. Det värde på 6 som i belysande syfte har använts i fig. 1 är 22,50 men det exakta värdet är icke kritiskt. _ 7 När endera sändningshornet T1 eller T2 matas, kommer långa smala fläckar att frambringas och medelfläckens långa axel kommer att ligga längs den långa axeln hos det horn som fram- bragt densamma. En analys visar att medelfläckens dimension (dvs. dimensionerna hos 50 %-konturen hos den tvådimensionella funktionen för det tillbakaspridda fläckmönstret) är jämförbar med sändnings- öppningens dimensioner.

' Såsom anges i fig. 1 är antennanordningen instal- lerad i en flygfarkost med den linje som förbinder mottagningshor- nen parallell med kursen. För varje avdriftvinkel som icke är noll kommer fläckarna att förflyttas i sidled (i förhållande till flyg- planskroppen) liksom longitudinellt. Så länge som medelfläcken icke skiftas med mera än halva sin långa dimension vid rörelsen från ett mottagningshorn till det nästa, kommer förlusten av korrelation mellan de två mottagarnas videosignaler att vara godtagbart små.

I samband med de dimensioner som visas i fig. 1 betyder detta att avariftvinkiar upp till s2° kan hanteras.

Inom den sistnämnda begränsningarna, som icke skulle medföra några svårigheter för flygplan med fasta vingar, kan fläck- arna approximativt anges genom räta linjer med obestämd längd. De geometriska förhållandena för sändningshornet T2 anges i fig. 2.

Såsom där angivits är det effektiva avståndet, d, mellan mottag- ningshornen R1 och R2 projektionen av den verkliga sträckan, S, på en linje som är vinkelrät till fläckens linje (d.v.s. riktningen av densammas långa dimension). Följaktligen kommer MIPS-utsignalen för detta sändningshorn att utgöra den komposant av hastigheten 10 15 20 25 30 35 H0 7803727-2 som ligger utefter en linje som är vinkelrät mot hornöppningens långa dimension.

I fig. 2 representerar vinkeln 6 vinkeln mellan sändningshornets korta axel och den linje som förbinder de två mottagningshornens centra, och 8 representerar avdriftvinkeln i förhållande till flygkroppen. Det projicierade avståndet, d, mellan mottagningshornen R1 och R2 anges genom: _ a: s cos e, e = 22,5° Fördröjningen I mellan de signaler som mottagas av R1 och R2 an- ges'av: ZV cos (6 + 6) d l: 1 och avkännarens utsignalfrekvens anges av uttrycket: fx = K/I där K är en konstant och V är hastighetens värde.

I fig. Sa och 3b anges den medelfläckform som mottagits av mottagare enligt teknikens tidigare ståndpunkt och den som mottages av mottagare enligt den föreliggande uppfinningen.

Särskilt har enligt fig. 3a sändningsöppningarna hos T1 och T? enligt teknikens tidigare ståndpunkt varit orienterade och konstruerade att alstra cirkulära tillbakaspridda fläckar för mottagare R1 och RQ.

I fig. 3b visas det tillbakaspridda mönster som alstras av sänd- ningsöppningen enligt den föreliggande uppfinningen att utgöras av elliptiska fläckar. Användningen av långsträckta sändníngsöppningar frambringar fläckar med samma orientering och jämförbar storlek.

Genom dylika fläckar är det endast den hastighetskomposant som är vinkelrät mot fläckens axel som kan avkännas. Enligt teknikens tidigare ståndpunkt hade det cirkulära mönstret ingen föredragen orientering.

Det verksamma avståndet mellan två godtyckliga mottagningshorn var därför den verkliga skillnaden projicierad på hastighetvektorn. På grund av detta förhållande erfordrades en skrymmande dator för att åstadkomma två mot varandra vinkelräta hastighetskomposanter¿ och en avsevärt mindre avdriftvinkel kunde tolereras för ett särskilt arrangemang av två horn bland tre mottagningshorn. Vid den före- liggande uppfinningen erfordras en dator som är mycket mindre skrymmande. Datorn är konstruerad att mottaga summan och skillnaden av de två mottagarnas utsignalfrekvenser och pålägga de ifrågakommande skalfaktorerna för att åstadkomma hastigheten längs kursen genom summan av frekvenserna och att åstadkomma avdrifthastigheten genom skillnaden mellan frekvenserna. 10 _15 20 25 30 ss* no. - ovsosvzvéz I fig. H visas ett funktionsblockschema för den föreligg- ande uppfinningen. De i fig. 4 visade blockens funktioner är de vanliga, och ifråga om detaljerna för deras verksamhet hänvisas *till de tidigare angivna patentskrifterna.

De två antennerna T1 och T2 utsänder en radarutsignal i form av kontinuerliga vågor och denna alstras i en Gunn-oscillator is30 och pålägges på T1 och T2 medelst en riktningskopplare 32 och en »antennomkopplare 33. I stort sett är ändamålet med riktningskopp- laren 32 att leda radarenergin till antennerna T1 och T2 och att dämpa en liten del av energin till enkelsidbandgeneratorn 34 för slutgiltigt arbete i avkännarens mottagningssektion. Antennomkopp- laren 33, som styres av omkopplingsgeneratorn 35, har till verk- samhet att omväxlande koppla om från antennen T1 till antennen T2, så att marken belyses med radarenergi från T1 och T2 i en förutbe- stämd följd. En signal från omkopplingsgeneratirn 35 pålägges även på den med tidsuppdelning arbetande behandlingsenheten 41 för att följa vilken antenn som övervakas under en given mottagningsperiod.

Mottagningshornen R1 och R2 korsar den tillbakaspridda återgångssignalen, såsom.visas i fig. Bb; Såsom redan angivits förefinns, trots att den mottagna signalens effekt är lika i mottag- ningshornen, en fördröjning mellan mottagandet av signalerna på grund av rumsskillnaden mellan mottagningshornen. Återgångssignalerna blandas i blandare 37 och 38 med en signal från blocket BH, som i själva verket är en lokaloscillator. En förskjutningsoscillator 36 åstadkommer en utsignal till blocket SH och den med tidsuppdel- _ ning arbetande behandlingsenheten H1 för att undvika antennläck- frekvenser i avkännarens mottagningssektion. Från blandarna 37 och 38 påläggas signalerna på mellanfrekvensförstärkare 39 och H0 för ytterligare påläggande på den med tidsuppdelning arbetande be- handlingsenheten H1. ï blocket 41 alstras övergångsfrekvenser fX1 och fX2 på det sätt som beskrivits i de inledningsvis angivna patentskrifterna. De två frekvenssignalerna fX1 och fxz föras där- efter till datorn 42, vilken i sin tur beräknar hastigheten VH längs kursen och hastigheten VCH tvärs mot kursen. Formlerna för beräkningen av de nämnda hastigheterna är för hastigheten längs kursen: 7 _ VH = 1<11 och för hastigheten tvärs mot kursen: (f + f ) = K V sin 6 VcH = Kn X1 X2 2 där K är en konstant, V är hastigheten, fX1 och fxz är övergångs- 7803727-2 frekvenserna för de signaler som mottagas från mottargníngshonnren R1 resp. RQ. _ I det föregående har beskrivits en 1:v=.'1dirnensionøll hastíghetsavkännare. Ehuru en särskild utföríngsform av uppfin- ningen har beskrivits och visats, kan modifikationer fske och av- sikten är att de bifogade patentkraven skall täcka de utför-inge- former som faller inom uppfinningens verkliga idé och omfång.

Claims (6)

7803727-2 PATÉNTKRAV

1. _ Hastighetsavkännare omfattande dels ett par sänd- ningsantenner (Ti, T2) anbragta i förutbestämt läge i förhållande till kursaxeln för den farkost, ombord på vilken hastighetsavkännaren är anbragt, för att belysa ett område på marken medelst en källa för radarenergi, så att de spridda återgående retursignalerna har elliptiskt for- made fläckar, varvid sändningsantennerna är anordnade så ,att_deras lângsträckta sändningsöppning för vardera sänd- ningsantennen bildar samma vinkel över och under farkostens tvär- kursaxel, samt dels organ (33) för att omväxlande aktivera vardera sändningsantennen (Ti, TQL k ä n n e t e c k n a.d av ett par mottagningsantenner (R1, R2) med sina centra in- riktade så att en förbindelselinje mellan dem är parallell med farkostens kursaxel för att motta nämnda spridda återgå- ende retursignaler, varvid mottagningsantennerna är orien- terade så att enbart den hastighetskomposant som ligger vin- kelrätt mot nämnda_sändningsfläckars långa axel avkännes, samt av organ som är påverkbara av de mottagna retursigna- lerna för att härleda signaler med första (fxl) och andra (fxz) frekvenser som anger hastighet, och organ pâverkbara genom nämnda signaler med första och andra frekvenser för att beräkna kurshastigheten.

2. _ Hastighetsavkännare enligt patentkravet 1, k ä n -- en e t e c k n a d -av organ (34, 36, H1) för att eliminera läcksignaler mellan antennsignalen och mottagarsignalerna.

3. , Hastighetsavkännare enligt patentkravet 1, k ä n - n e t e c k n a d av att förbindelselinjen mellan mottag- níngsantennernas (R1, R2) centra är så orienterad att den halverar den trubbiga vinkel som bildas med den längsgående axeln för sändningsantennparet (T1, T2).

4. 14. _ Hastighetsavkännare enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av att de av retur- signalerna påverkbara organen omfattar blandarorgan (37, 38) för att blanda retursignalerna med en signal som avleds frân_ sändningsantennerna (T1,'T2).

5. _ Hastighetsavkännare enligt något av föregående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av att de av signa- v: 7803727-2 9 , lerna med första Cfxl) och andra Gxç) frekvenser påverkbara organen är anordnade att beräkna såväl kurshastigheten som tvärkurshastigheten.

6.> Haàtighetsavkännare enligt något av föregående patent- krav, k ä n n e t e c k n a d av öppningsorgan i sändnings- antennerna (T1, T2) för att åstadkomma en utsignal där hastig- hetskomposanten ligger längs en linje som är vínkelrät mot den nämnda öppningens längdaxel. a..