DE102007024051A1 - Device and method for the detection and localization of laser radiation sources - Google Patents
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Abstract
Eine Vorrichtung (1) zur Erkennung, Lokalisierung und Verfolgung von Laserstrahlungsquellen (8) mit einem im Bildfeld einer abbildenden Optik (3) strahlungsempfindlichen Detektor (4) und einer mit dem Detektor (4) verbundenen elektronischen Signalauswertung ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Laserstrahlungsquelle (8) und der Optik (3) ein als Strichgitter (2) ausgebildetes Beugungsgitter angeordnet ist. Ferner ist ein Verfahren zur Bildverarbeitung der mit der Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 gewonnenen Bilder angegeben. Hierdurch werden die Nachteile des Standes der Technik vermieden und eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Erkennung und Lokalisierung von Laserstrahlquellen geschaffen, die/das eine Laserquelle unabhängig von ihrer Zeitcharakteristik bei sehr geringer Strahlungsleistung detektiert und gleichzeitig ihre genaue Winkellage innerhalb eines ausgedehnten Blickwinkels des Sensors mit hoher Detektionswahrscheinlichkeit und niedriger Fehlalarmrate feststellen kann.A device (1) for detecting, locating and tracking laser radiation sources (8) with a radiation-sensitive detector (4) in the image field of an imaging optical system (3) and an electronic signal evaluation connected to the detector (4) is characterized in that between the laser radiation source (8) and the optics (3) arranged as a grating (2) diffraction grating is arranged. Furthermore, a method for image processing of the images obtained with the device (1) according to claim 1 is given. This avoids the disadvantages of the prior art and provides an apparatus and method for detecting and locating laser beam sources which detects a laser source independent of its time characteristic at very low radiant power while maintaining its accurate angular position within an extended angle of view of the sensor Detection probability and low false alarm rate.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung, Lokalisierung und Verfolgung von Laserstrahlungsquellen im Bildfeld einer Kamera mit vorgesetztem optischen Kohärenzfilter und einer mit der Kamera verbundenen Signalauswertung sowie ein Verfahren zur Erkennung, Lokalisierung und Verfolgung von Laserstrahlungsquellen mit einer derartigen Vorrichtung.The The invention relates to a device for detection, localization and tracking laser radiation sources in the field of view of a camera with superior optical coherence filter and one with the camera connected signal evaluation and a method for Detection, localization and tracking of laser radiation sources with such a device.
Da
Lasergeräte im militärischen Bereich für verschiedenste
Zwecke eingesetzt werden, sind zum Schutz und zur Einleitung von
Gegenmaßnahmen gegen Laserbedrohungen Sensoren erforderlich,
die solche Laserquellen entdecken und lokalisieren können.
Derartige Vorrichtungen sind z. B. aus den Anmeldungen
In zivilen Anwendungen z. B. bei der Landvermessung, Geschwindigkeitsmessung von Fahrzeugen oder der optischen Datenübertragung wird auch die Anzeige der Präsenz und Position von Laserquellen zunehmend verlangt.In civil applications z. B. in land surveying, speed measurement of vehicles or optical data transmission will too the display of the presence and position of laser sources is increasing required.
Die Laserstrahlung sowohl von militärischen als auch von zivilen Systemen dieser Art liegt meistens im nahen Infrarotbereich und kann somit vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen werden. Da die Laser-Wellenlänge einer Bedrohung meist unbekannt ist, muss ein Laserwarnsensor, der für den Empfang in diesem Bereich ausgelegt ist, eine ausreichende spektrale Empfangsbandbreite besitzen.The Laser radiation from both military and civilian Systems of this type are mostly in the near infrared range and can therefore not be perceived by the human eye. Because the Laser wavelength of a threat is mostly unknown, Must have a laser warning sensor for this in the reception Range is designed, a sufficient spectral reception bandwidth have.
Dies erschwert dann die Identifizierung der schmalbandigen Laserstrahlung unter den breitbandigen natürlichen und technischen Quellen der Umgebung. Deshalb werden Laserquellen mit den meisten Laserwarnsensoren anhand des Unterschieds des zeitlichen Ablaufs ihrer Emission gegenüber den inkohärenten Quellen detektiert. So können Entfernungsmesser, Zielbeleuchter und Blendlaser wegen der Emissionsdauer ihrer einzelnen Pulse von Nanosekunden sogar von den schnellsten inkohärenten Quellen wie Blitzgeräten mit einer Dauer in Mikrosekunden unterschieden werden. Andererseits kann die modulierte Dauerstrich-Strahlung von Laserstrahlreitern auf Grund ihrer festen Modulationsfrequenzen durch Frequenzabtastung im Zeitraum, erkannt werden.This then complicates the identification of the narrowband laser radiation among the broadband natural and technical sources the environment. That is why laser sources are used with most laser warning sensors based on the difference in the timing of their emission the incoherent sources detected. So can Rangefinder, target illuminator and glare laser because of the emission duration their single pulses of nanoseconds even from the fastest ones incoherent sources such as flashes with one Duration can be distinguished in microseconds. On the other hand, the modulated continuous wave radiation from laser beam riders due to their fixed modulation frequencies by frequency sampling in the period, be recognized.
Die Erkennung von Laserquellen innerhalb des Strahlenhintergrunds der Umgebung mit Hilfe des Prinzips der Zeitanalyse wird aber heute dadurch erschwert, dass mit dem Fortschritt der Entwicklung der primären Laserquellen Laserbedrohungen mit komplexem Zeitverlauf z. B. in Pulspaketen mit hoher Wiederholfrequenz und gleichzeitig geringer Laserleistung zunehmend im militärischen Bereich in Erscheinung treten. Auch die Detektion von modulierter Dauerstrich-Strahlung wird wegen der inzwischen vorhandenen Vielfalt der Modulationsfrequenzen und der möglichen Verwechslung mit modulierten inkohärenten Strahlungsquellen deutlich schwieriger.The Detection of laser sources within the radiation background of the Environment with the help of the principle of time analysis will be today complicated by the fact that with the progress of the development of the primary laser sources laser threats with complex timing z. B. in pulse packets with high repetition frequency and at the same time low laser power increasingly in the military field appear. Also the detection of modulated continuous wave radiation is due to the variety of modulation frequencies available in the meantime and the possible confusion with modulated incoherent ones Radiation sources significantly more difficult.
Außer
der Detektion der Präsenz einer Laser-Bedrohung innerhalb
eines größeren Blickwinkels eines Laser-Warnsensors
muss gleichzeitig für das Einleiten einer passiven oder
aktiven Gegenmaßnahme der Einfallswinkel des Laserstrahls
bzw. die Position der Strahlquelle im Umfeld mit ausreichender Genauigkeit
von dem Sensor ermittelt werden. Da für Zeitanalysen jedoch
sehr schnelle einzelne Pho todetektoren gebraucht werden, können
unterschiedliche Einfallsrichtungen erst mit einem Array von Photodetektoren
und Lochmasken, die ihre Blickrichtung individuell festlegen wie
in dem
Eine Voraussetzung für die Nutzbarkeit von Laserwarnsensoren ist eine hohe Detektionswahrscheinlichkeit von Laserbedrohungen bei gleichzeitig niedriger Fehlalarmrate durch anderweitige optische und elektronische Störungen, welche eine möglichst große Empfangsapertur des Sensors verlangt. Im Gegensatz dazu sollte die Empfangsfläche der Photodioden möglichst klein sein, um schnelle Lichtsignale aufzulösen und um gleichzeitig eine hohe Richtungsauflösung zu erzielen. Ein Kompromiss zwischen diesen gegenläufigen Forderungen kann bei zeitauflösenden Laserwarnsensoren erst durch eine sehr aufwendige Signalverarbeitung gefunden werden.A Prerequisite for the usability of laser warning sensors is a high probability of detection of laser threats at the same time low false alarm rate by other optical and electronic interference, which is as large as possible Receiving aperture of the sensor required. In contrast, the Receiving surface of the photodiodes as small as possible be to resolve fast light signals and at the same time to achieve a high directional resolution. A compromise between these opposing demands can be time-resolved Laser warning sensors only by a very complex signal processing being found.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Erkennung und Lokalisierung von Laserstrahlquellen zu schaffen, die/das eine Laserquelle unabhängig von ihrer Zeitcharakteristik, d. h. unabhängig davon, ob sie gepulst, im Dauerstrich oder moduliert ist, bei sehr geringer Strahlungsleistung detektiert und gleichzeitig ihre genaue Winkellage innerhalb eines ausgedehnten Blickwinkels des Sensors mit hoher Detektionswahrscheinlichkeit und niedriger Fehlalarmrate feststellen kann.It is therefore an object of the present invention to avoid the disadvantages of the prior art and to provide an apparatus and a method for detecting and locating laser beam sources, the / a laser source regardless of their time characteristic, ie regardless of whether pulsed in the continuous wave or modulated at detects very low radiant power and at the same time can determine its exact angular position within an extended angle of view of the sensor with high probability of detection and low false alarm rate.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.These The object is achieved by a device having the features of the claim 1 and solved by a method having the features of claim 13. Advantageous embodiments and further developments of Invention are given in the dependent claims.
Hierdurch werden die Nachteile des Standes der Technik vermieden und eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Erkennung und Lokalisierung von Laserstrahlquellen geschaffen, die/das eine Laserquelle annähernd unabhängig von ihrer Zeitcharakteristik bei sehr geringer Strahlungsleistung detektiert und gleichzeitig ihre genaue Winkellage innerhalb eines ausgedehnten Blickwinkels des Sensors mit hoher Detektionswahrscheinlichkeit und niedriger Fehlalarmrate feststellen kann.hereby the disadvantages of the prior art are avoided and a Device and a method for detection and localization of laser beam sources that approximates a laser source regardless of their time characteristic at very low Radiation power detected while their exact angular position within an extended angle of view of the sensor with high Detect the probability of detection and low false alarm rate can.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht hierfür anstatt der Verwendung von Einzeldetektoren oder Detektorarrays mit Lochmasken als Eintrittspupille sowie bei bisherigen Warnsensoren ein Kamerasystem mit Objektiv und Bildsensor (Focal-Plane-Array) vor. Dies hat den grundlegenden Vorteil, dass die Einfallsrichtung einer Laserbedrohung durch die Abbildung der Umgebung auf den Bildsensor direkt ermittelt wird, und dass die Größe der Eintrittspupille durch den Objektivdurchmesser zusammen mit der Objektivblende variabel eingestellt werden kann. Die hierbei verwendeten Eintrittspupillen eines Kamerasystems sind bei weitem größer als die bisheriger Laserwarnsensoren.The inventive device sees this instead of using single detectors or detector arrays with shadow masks as entrance pupil as well as with previous warning sensors a camera system with lens and image sensor (Focal Plane Array) in front. This has the basic advantage that the direction of incidence a laser threat by mapping the environment on the image sensor is determined directly, and that the size of the Entry pupil through the lens diameter together with the lens aperture can be set variably. The entrance pupils used here of a camera system are far greater than the previous laser warning sensors.
Diese Maßnahme alleine genügt aber nicht, um Laserquellen von anderen Quellen der Umgebung zur unterscheiden. Deshalb greift die Erfindung auf die zwei grundlegenden Eigenschaften einer Laserquelle, nämlich ihre räumliche und zeitliche Kohärenz zurück, und verwendet für ihre Auswertung ein Kamerasystem mit einem vorgesetzten Kohärenzfilter, das zu unterschiedlicher Abbildung von kohärenten und inkohärenten Quellen in der Bildebene der Kamera führt. Eine Laser- Bedrohung ist eine Strahlungsquelle mit einer hohen räumlichen Kohärenz, denn die Bildgröße einer Laserquelle in großer Entfernung von einer Kamera ist ein Punkt mit einer Ausdehnung, die der Grenze der Abbildungsauflösung der Kamera entspricht.These But measure alone is not enough to laser sources different from other sources in the area. That's why attacks the invention to the two basic characteristics of a laser source, namely their spatial and temporal coherence back, and uses a camera system for its evaluation with a superior coherence filter that is too different Mapping of coherent and incoherent sources in the picture plane of the camera. A laser threat is a radiation source with a high spatial coherence, because the image size of a laser source in large Distance from a camera is a point of extension, which corresponds to the limit of the imaging resolution of the camera.
Da jedoch auch viele inkohärente Quellen der Umgebung wie z. B. Sonnenreflexe, Sterne, Straßenlampen, Fahrzeuglichter, usw. in größerer Entfernung auch unter einem sehr kleinen Bildwinkel erscheinen, und damit eine mit der Laserquelle vergleichbare räumliche Kohärenz besitzen, genügt die räumliche Kohärenz nicht alleine als Unterscheidungsmerkmal. Daher wird zusätzlich die zeitliche Kohärenz verwendet, um Laser von anderen Quellen sicher zu unterscheiden.There However, many incoherent sources of environment like z. As sun reflexes, stars, street lamps, vehicle lights, etc. at a greater distance even under a very small angle of view, and thus one with the laser source have comparable spatial coherence is sufficient the spatial coherence not alone as a distinguishing feature. Therefore, the temporal coherence is additionally used, to safely distinguish lasers from other sources.
Die Unterscheidung der zeitlichen Kohärenz, die gleichwertig mit der spektralen Bandbreite der Strahlung ist, geschieht nun im Sinne der Erfindung dadurch, dass ein vor dem Kamera-Objektiv angeordneter Spektrum-Analysator vorgesehen ist, der als ein lineares holografisches Transmissionsgitter, d. h. ein Strichgitter ausgelegt ist, das die Bilder der Kamera von Punktquellen in Linienspektren aufspaltet, deren Länge der Bandbreite der Quelle entspricht. Mit dieser Zusatzvorrichtung werden dann inkohärente Punktquellen als Strichmuster abgebildet, die zeitlich kohärenten Laserpunktquellen der Bedrohungen dagegen auf Grund ihrer geringen spektralen Bandbreite weiterhin als Punktmuster. Flächenhafte inkohärente bzw. kohärente Quellen werden weiterhin als diffuse Bilder wiedergegeben. Zur Erkennung des Abbildes der Laserbedrohung wird dann eine nachträgliche Bildverarbeitung, die auf die Unterscheidung von Punkt und Strich bzw. Punkt im diffusen Hintergrund ausgelegt ist, eingesetzt.The Differentiation of temporal coherence, the equivalent with the spectral bandwidth of the radiation is happening now in the Senses of the invention in that one arranged in front of the camera lens Spectrum analyzer is provided as a linear holographic Transmission grating, d. H. a grating is designed that the Splits images of the camera from point sources in line spectra, whose length corresponds to the bandwidth of the source. With this Additional device then become incoherent point sources shown as a bar pattern, the temporally coherent laser spot sources the threats, on the other hand, because of their low spectral bandwidth still as a dot pattern. Flat incoherent or coherent sources continue to be considered diffuse images played. To detect the image of the laser threat is then a subsequent image processing based on the distinction designed by point and line or point in the diffuse background is used.
Die Verwendung eines linearen Gitters (Strich- oder Streifengitter), d. h. eines 1-dimensionalen Gitters, bringt gegenüber einem holografischen Kreuzgitter, d. h. einem 2-dimensionalen Gitter, die entscheidenden Vorteile der einfacheren Her stellbarkeit, der um etwa einen Faktor 3 höheren Lichtintensität in den einzelnen Ordnungen, bei gleichem Hologramm, gleicher Gitterkonstante und gleicher Ordnungszahl und der erheblich einfacheren Bildverarbeitung der Beugungsmuster. Außer der grundsätzlich anderen Auslegung des linearen Gitters bringt es im Vergleich zum Kreuzgitter einen deutlichen Fortschritt.The Using a linear grid (bar or strip grid), d. H. a 1-dimensional grid, brings to one holographic cross lattice, d. H. a 2-dimensional grid, the key advantages of easier manufacturability, the by about a factor of 3 higher light intensity in the individual orders, with the same hologram, the same lattice constant and the same atomic number and the considerably simpler image processing the diffraction pattern. Except the fundamentally different Design of the linear grid brings it in comparison to the cross grid a significant step forward.
Die
grundsätzliche Funktion eines Transmissionsstrichgitters
ist dem Fachmann bekannt. Ist αo der
Einfallswinkel eines Lichtstrahles in der Einfallsebene senkrecht
auf das Strichgitter, dann wird das Licht beim Durchgang durch das
Gitter um einen Winkel α gebeugt. Die gebeugte Lichtwelle
wird mit einer Linse fokussiert und es entstehen in der Fokusebene
bei den Winkeln an in den Ordnungen n = 0, +/–1, +/–2,
.... etc Intensitätsmaxima für die Wellenlänge
des einfallenden Lichtes λ mit:
- • Monochromatische Punktquellen werden als Punkte entlang einer Linie senkrecht zu den Streifen des Gitters als scharfe Intensitätsmaxima in der Bildebene, z. B. einer Kamera abgebildet, breitbandige Punktquellen hingegen als ausgedehnte Striche und können somit von einander unterschieden werden.
- • Flächenhafte breitbandige Lichtquellen erzeugen ein verschmiertes Mosaik über die ganze Bildfläche; die Hintergrundstrahlung wird dadurch über die ganze Bildfläche homogenisiert, was die Erkennung von punktförmigen Abbildungen von Laserquellen erleichtert. Flächenhafte schmalbandige Quellen, wie z. B. Reflexe in der unmittelbaren Umgebung des Sensors werden in ihrer Form als mehrfaches direktes Abbild in den verschiedenen Ordnungen in ihrer Intensität auf sie verteilt.
- • Die nullte Ordnung des Beugungsmusters liegt auf der Hauptachse der einfallenden Lichtwelle, geht also ohne Beugung durch das Gitter. Diese Richtung ist auch die Symmetrierichtung des Beugungsmusters höherer Ordnungen. Die Richtung zur Strahlungsquelle kann damit eindeutig aus dem Beugungsmuster ermittelt werden.
- • Der Beugungswinkel verschiebt sich mit der Wellenlänge nach der Formel Δα = n/g Δλ/cos α, d. h. die zentrale Wellenlänge der Lichtquelle kann aus der Winkellage der Beugungsmaxima und die spektrale Bandbreite der Quelle aus der Winkelbreite der Spektrallinie bestimmt werden.
- • Bei höheren Ordnungen vervielfacht sich der Beugungswinkel. Bei kürzeren Gitterabständen vergrößert sich die Wellenlängenauflösung, gleichzeitig auch der Beugungswinkel.
- • Monochromatic point sources are called Points along a line perpendicular to the stripes of the grid as sharp intensity maxima in the image plane, e.g. B. a camera, broadband point sources, however, as extended dashes and thus can be distinguished from each other.
- • Area-wide broadband light sources create a smeared mosaic over the entire image area; The background radiation is thus homogenized over the entire image area, which facilitates the recognition of punctiform images of laser sources. Areal narrowband sources, such. B. Reflexes in the immediate vicinity of the sensor are distributed in their form as a multiple direct image in the various orders in their intensity on them.
- • The zeroth order of the diffraction pattern lies on the main axis of the incident light wave, thus passes through the grating without diffraction. This direction is also the symmetry direction of the diffraction pattern of higher orders. The direction to the radiation source can thus be determined clearly from the diffraction pattern.
- • The diffraction angle shifts with the wavelength according to the formula Δα = n / gΔλ / cos α, ie the central wavelength of the light source can be determined from the angular position of the diffraction maxima and the spectral bandwidth of the source from the angular width of the spectral line.
- • At higher orders, the diffraction angle multiplies. With shorter lattice spacings, the wavelength resolution increases, as does the diffraction angle.
Die folgenden Rechenbeispiele zeigen beispielhaft die Wirksamkeit des Lasers mit Δλ = mm Δα = 0,24 Millirad. Bei einer Brennweite des Kameraobjektivs von f = 8 mm entspricht dies einer linearen Streckung des Bildes um Δx = 2 μm. Da die Pixelgröße einer CCD Kamera typischerweise 5–7 μm beträgt, entspricht diese Bandbreite einem Drittel des Durchmessers eines Bildpixels. Ein Abbild eines Reflexes der Sonne oder einer fernen Glühbirne mit Δλ = 250 nm im nahen Infraroten zwischen 850 nm bis 1100 nm wird dann entsprechend über etwa 100 Pixel in der Fokalebene der Kamera ausgedehnt. Eine technische Quelle mit einer Bandbreite von 25 nm oder eine Punktquelle mit Spektrallinien von Leuchtstoffröhren oder Leuchtdioden wird als Abbild etwa 10 Pixel in der ersten Ordnung und 20 Pixel in der zweiten Ordnung bedecken.The The following calculation examples show by way of example the effectiveness of the Lasers with Δλ = mm Δα = 0.24 Mr. At a focal length of the camera lens of f = 8 mm this corresponds to a linear extension of the image by Δx = 2 μm. As the pixel size of a CCD camera typically 5-7 microns, corresponds this bandwidth is one third of the diameter of an image pixel. An image of a reflection of the sun or a distant light bulb with Δλ = 250 nm in the near infrared between 850 nm to 1100 nm will then be over about 100 pixels accordingly extended in the focal plane of the camera. A technical source with a bandwidth of 25 nm or a point source with spectral lines of fluorescent tubes or light emitting diodes is used as an image about 10 pixels in the first order and 20 pixels in the second Cover order.
Da die lineare Vergrößerung von inkohärenten Punktquellen in Richtung senkrecht zu den Gitterstreifen proportional zu ihrer Bandbreite ist, wird ihre Intensität in der ersten Ordnung im gleichen Maße abgeschwächt. Damit wird auch das Intensitätsverhältnis zwischen Laserquelle und inkohärenter Quelle im gleichen Verhältnis zu Gunsten der Laserdetektion verbessert. Mit dem Rechenbeispiel von oben beträgt dieser Faktor in der ersten Ordnung, bei Glühlampen bereits 1:100 bei der Sonne etwa 1:50 und bei Leuchtdioden 1:10.There the linear magnification of incoherent Point sources in the direction perpendicular to the grid strip proportional to their range, their intensity is in the first Order weakened to the same extent. This will be also the intensity ratio between the laser source and incoherent source in the same proportion improved in favor of laser detection. With the calculation example from above this factor is in the first order, with incandescent lamps already 1: 100 at the sun about 1:50 and at light-emitting diodes 1:10.
In einigen Anwendungsfällen kann ein Gitter mit einer festen Gitterkonstante g und regelmässiger Anordnung der Beugungsordnungen bevorzugt werden. Die Verwendung von einem Strichgitter mit zwei unterschiedlichen Gitterkonstanten g und g' im gleichen Gitter, d. h. einem bimodalem Gitter mit nur leicht unterschiedlichen Werten für g und g' führt bei kohärenten Quellen zu der Ausbildung von Punktpaaren in den Ordnungen +/–1, +/–2, .... usw. Aber nicht in der Nullten-Ordnung, in welcher keine spektrale Zerlegung stattfindet. Damit eignet sich ein solches Gitter besonders vorteilhaft zu einer eindeutigen Unterscheidung zwischen der nullten und höheren Ordnungen und darüber hinaus zur Unterscheidung von elektronischen Störungen die eventuell auch als Punkte im Bild erscheinen. Eine Verwendung von einer noch größeren Anzahl von Gitterkonstanten kann ebenso von Vorteil sein.In In some applications, a grid with a fixed Lattice constant g and regular arrangement of diffraction orders to be favoured. The use of a grating with two different ones Lattice constants g and g 'in the same lattice, d. H. a bimodal Grid with only slightly different values for g and g 'leads to training in coherent sources of pairs of points in the orders +/- 1, +/- 2, .... But not in the zeroth order, in which no spectral Decomposition takes place. Thus, such a grid is particularly suitable advantageous to a clear distinction between the zeroth and higher orders and beyond for distinction of electronic interference which may also be considered points appear in the picture. A use of an even bigger one Number of lattice constants may also be beneficial.
Die Punktpaare, deren Winkelabstand in den verschiedenen Ordnungen durch die obige Formel berechnet werden kann, werden z. B. bevorzugt so eingestellt, dass die Punkte z. B. in der ersten Ordnung nur um einige Pixel (z. B. einige Nanometer) auseinanderliegen.The Point pairs, whose angular distance in the different orders through the above formula can be calculated, for. B. preferably set, that the points z. In the first order only by a few pixels (eg a few nanometers) apart.
Die für den Kohärenzdetektor vorgesehenen Strichgitter sind vorzugsweise sogenannte holografische Gitter, die durch optische Belichtung oder durch Elektronenstrahl-Lithografie als Masterhologramme geschrieben werden können, woraus dann mit Ätztechniken, Prägetechnik oder Umbelichtung Hologrammkopien in hoher Anzahl mit geringen Kosten hergestellt werden können. Hier gibt es zwei Klassen von Hologrammen, erstens sogenannte Oberflächenrelief-Hologramme und zweitens Volumen-Phasen-Hologramme, wobei eine einfallende Welle bei dem ersten durch die unterschiedlich langen Wege in der Reliefstruktur, und bei dem zweiten durch strukturierte Variationen des Brechungsindexes gebeugt wird.The for the coherence detector provided grating are preferably so-called holographic gratings, which by optical Exposure or written by electron beam lithography as master holograms can be, then with etching techniques, embossing technique or re-exposure hologram copies made in high numbers at low cost can be. There are two classes of holograms, firstly so-called surface relief holograms and secondly Volume-phase holograms, wherein an incident wave in the first through the different lengths of paths in the relief structure, and in the second, by structured variations of refractive index is bent.
Hologramme des ersten Typs können in verschiedensten optischen Materialträgern aufgenommen werden, wie Gläsern, Kunststoffen, Photoresist oder ähnlichem. Reflexionsgitter können dabei durch zusätzliche Metallisierung der Oberfläche hergestellt werden. Volumen- Phasenhologramme können dagegen nur in Materialien, die für Volumen-Hologramm-Belichtung geeignet sind, wie Silber-Halogenide, Dichromatgelatine oder Photopolymer sowohl als Transmissions- als auch Reflexionshologramme aufgenommen werden.holograms of the first type can be used in a variety of optical material carriers be included, such as glasses, plastics, photoresist or the like. Reflection gratings can thereby by additional Metallization of the surface can be produced. Volume- In contrast, phase holograms can only be used in materials that suitable for volume hologram exposure, such as silver halides, Dichromated gelatin or photopolymer both as a transmission also reflection holograms are included.
Es versteht sich, dass je nach Anwendungsfall der Erfindung unterschiedliche Hologrammtypen bevorzugt sein können.It is understood that depending on the application case of the invention, different hologram types may be preferred.
Für einen Kohärenzsensor im Sinne der Erfindung können handelsübliche Objektive, Standardobjektive und Weitwinkel-Objektive verwendet werden. Bei einem Standardobjektiv mit einem Blickwinkel von 40° × 30° wird das Strichgitterhologramm vorzugsweise direkt vor dem Objektiv montiert. Parallele Strahlen von einer Punktquelle werden dann nach dem Durchgang durch das Gitter als eine Reihe von Parallelstrahlen mit unterschiedlichem Winkel auf das Objektiv treffen, wobei jedes Parallelbündel von einer kohärenten Quelle als Punkt in der Brennebene der Kamera abgebildet wird.For a coherence sensor according to the invention can commercially available lenses, standard lenses and wide-angle lenses be used. For a standard lens with a viewing angle of 40 ° × 30 ° becomes the grating hologram preferably mounted directly in front of the lens. Parallel rays from a point source are then after passing through the grid as a series of parallel rays with different angles to hit the lens, with each parallel bundle of one coherent source as point in the focal plane of the camera is shown.
Je nach Winkellage der Quelle verschiebt sich das gesamte Beugungsbild mit einem Parallelversatz über die Brennebene. Die gemeinsame Achse der Ordnungen ist senkrecht zum Strichgitter und kann gegen die Hauptrichtungen des Brennebenen-Arrays beliebig mit dem Gitter gedreht werden. Liegt die Quelle am Rande des Blickfeldes der Kamera, so liegen noch Ordnungen weit innerhalb des Feldes. Liegt die Quelle außerhalb des Blickfeldes, so werden über einen gewissen Winkelbereich noch Ordnungen in das Blickfeld der Kamera hineingebeugt und abgebildet, d. h. durch das Gitter wird das Blickfeld der Kamera für Punktquellen erweitert.ever The angular position of the source shifts the entire diffraction pattern with a parallel offset across the focal plane. The common Axis of the orders is perpendicular to the grating and can against the main directions of the focal plane array arbitrary with the grid to be turned around. Is the source on the edge of the field of view of the camera, so orders still lie far within the field. Is the source out of sight, so be over one certain angle range still orders in the field of view of the camera bent in and illustrated, d. H. through the grid becomes the field of vision extended the camera for point sources.
In vielen Anwendungsfällen wird verlangt, dass ein Laserwarnsensor einen kompletten Halbraum um militärische Fahrzeuge (180° × 360°) abdeckt. Für Hubschrauber und Flugzeuge wird sogar die ganze Hemisphäre verlangt (360° × 360°). Damit eine nicht zu große Anzahl von Sensoren für diese weite Abdeckung gebraucht wird, sieht die Erfindung vor, dass mit einer Weitwinkel-Vorsatzoptik (Fischaugenvorsatz) der Winkelbereich eines Standardobjektivs auf 180° × 360° erweitert werden kann. In diesem Fall wird das Gitter vorzugsweise zwischen dem Vorsatz und dem Standardobjektiv montiert. Die unvermeidliche Bildverzerrung des Vorsatzes hat dann keinen Einfluss auf die Abbildung der Beugungsordnungen durch das Standardobjektiv, nur das Beugungsmuster als Ganzes folgt dann der Verzerrung des Bildfeldes. Alternativ kann eine andere Ausführung einer Fischaugen-Optik Verwendung finden, die nicht als Vorsatzoptik eines Standardobjektivs sondern als eine Einheitsoptik der Kamera ausgelegt ist. In diesem Fall kann das Strichgitter entweder vor oder zwischen Linsen dieser Optik integriert werden.In Many applications require that a laser warning sensor a complete half-space around military vehicles (180 ° × 360 °) covers. For helicopters and planes even the whole hemisphere required (360 ° × 360 °). Thus a not too large number of sensors for this wide coverage is needed, the invention provides that with a wide-angle attachment optics (fisheye attachment) the angle range of a standard lens extended to 180 ° × 360 ° can be. In this case, the grid is preferably between mounted on the attachment and the standard lens. The inevitable Image distortion of the intent then has no effect on the image the diffraction orders through the standard lens, only the diffraction pattern as a whole, then follows the distortion of the image field. alternative may use a different embodiment of a fisheye optic but not as a lens of a standard lens is designed as a unit optics of the camera. In this case The graticule can be used either before or between lenses of this optics to get integrated.
Die Erfindung sieht eine weitere Variante zur Vergrößerung des Bildwinkels vor, die auf eine Weitwinkel-Optik verzichtet aber eine Neugestaltung des Strichgittervorsatzes aufweist. Dies kann beispielsweise ein zylindrisches Strichgitter mit kreisförmigen Streifen, was koaxial mit der Achse eines Standardobjektivs vor diesem montiert ist. Dieses Gitter beugt einen Teil von Ordnungen von Strahlen au ßerhalb des Blickfeldes in das Blickfeld hinein und damit können sie ausgewertet werden.The Invention provides a further variant for enlargement the angle of view, which dispenses with a wide-angle optics but has a redesign of the Strichgittervorsatzes. This can for example, a cylindrical grating with circular stripes, which is mounted coaxially with the axis of a standard lens in front of it is. This grid diffracts a portion of orders of rays outside the Field of view into the field of vision and with it they can be evaluated.
Vorteilhafterweise können handelsüblichen Si (Silizium) CCD- und CMOS-Kameras für die heute wichtigsten Bedrohungen im Wellenlängenbereich 0,8 μm–1,1 μm verwendet werden. Wegen der möglichen starken Intensität der Sonnenstrahlung in diesem Wellenlängenintervall, dagegen aber die Intensität der Bedrohung sehr schwach sein kann (10–4 W/m2), ist es notwendig Kameras vorzusehen, die eine sehr hohe optische Dynamik von über 5 Leistungsdekaden haben. Erleichtert wird die Aufgabe dadurch, dass das Gitter die Intensität der Sonne gegenüber einer Laserquelle alleine um einen Faktor 50 abschwächt. Handelsübliche CCD-Kameras mit Anti-Blooming Charakteristik und hochdynamische CMOS-Kameras mit stufenweise einstellbarer Integrationszeit bzw. einer logarithmischen Kennlinie sind für diese Zwecke geeignet.Advantageously, commercially available Si (silicon) CCD and CMOS cameras can be used for today's most important threats in the wavelength range 0.8 μm-1.1 μm. Because of the possible strong intensity of solar radiation in this wavelength interval, but the intensity of the threat can be very weak (10 -4 W / m 2 ), it is necessary to provide cameras that have a very high optical dynamics of over 5 Leistungsdekaden. The task is made easier by the fact that the grid attenuates the intensity of the sun by a factor of 50 compared to a laser source alone. Commercially available CCD cameras with anti-blooming characteristics and highly dynamic CMOS cameras with stepwise adjustable integration time or a logarithmic characteristic curve are suitable for this purpose.
Im Wellenlängenbereich 1,1 μm–1,7 μm kommen vor allem Bedrohungen bei 1,5 μm–1,6 μm vor, die mit einer handelsüblichen InGaAs-Kamera mit dem Empfindlichkeitsbereich von 0,85 μm–1,7μm abgedeckt werden können.in the Wavelength range 1.1 μm-1.7 μm come especially threats at 1.5 μm-1.6 μm, with a commercially available InGaAs camera with the sensitivity range 0.85 μm-1.7μm can be covered.
Für den Wellenlängebereich 3–5 μm sind Infrarotkameras mit Platin-Silizid (Pt:Si) oder Indium-Antimonid (In:Sb) Detektoren und in dem Wellenlängenbereich 8–12 μm Quecksilber Cadmium Tellurid (HgCdTe) oder Mikrobolometer-Kameras auf der Basis von amorphem Silizium auf dem Markt verfügbar. Einige dieser Detektoren bedürfen einer zusätzlichen Kühlung bzw. Temperaturstabilisierung.For the wavelength range 3-5 μm are infrared cameras with platinum silicide (Pt: Si) or indium antimonide (In: Sb) detectors and in the wavelength range 8-12 μm Mercury cadmium telluride (HgCdTe) or microbolometer cameras available on the market based on amorphous silicon. Some of these detectors require an additional Cooling or temperature stabilization.
Zur Auswertung der Beugungsbilder ist vorteilhafterweise eine dafür geeignete schnelle Elektronik (ASIC oder FPGA) vorgesehen, die an die Kamera angeschlossen ist und die die gewonnenen Einzelbilder in Echtzeit mit einem darauf implementierten Bildverarbeitungsalgorithmus auswertet.to Evaluation of the diffraction patterns is advantageously one for it suitable fast electronics (ASIC or FPGA) are provided to the the camera is connected and the captured frames in real time with an image processing algorithm implemented thereon evaluates.
Die Erfindung sieht vor, dass der vorgeschlagene Sensor sowohl für Dauerstrich-Laserbedrohungen als auch gepulste Laserbedrohungen einsetzbar ist, denn zusätzlich zu der großen Empfangsapertur hat eine Kamera eine lange Integrationszeit von 10–50 ms und mit der Aufteilung des Lichtempfangs auf nur wenige Ordnungen z. B. 3–5 verteilt verbleibt ein Anteil von 20–33% in jedem Bildpunkt, was die Detektion besonders lichtschwacher modulierter Dauerstrichquellen ermöglicht.The Invention provides that the proposed sensor for both Cusp laser threats as well as pulsed laser threats can be used, because in addition to the big one Receiving aperture, a camera has a long integration time of 10-50 ms and with the distribution of light reception to only a few orders z. B. 3-5 remains a share of 20-33% in each pixel, which is the detection of particularly faint modulated continuous wave sources allows.
Die große Empfangspupille ermöglicht zusätzlich die Detektion von gepulster Laserbedrohung. Jeder Puls wird von der Kamera innerhalb ihrer Belichtungszeit aufgenommen, denn bei modernen Kameras werden sogenannte Totzeiten, die beim Auslesen des Bildsensors entstehen können vermieden. Somit ist ein kontinuierlicher Empfang der Kamera für kurze Pulse gewährleistet. Wegen der Ladungsintegration der Kamera gehen Einzelheiten wie z. B. die Bildwiederholfrequenz verloren aber mit einer typischen Bildwiederholfrequenz von 20–60Hz kann die Kamera zwischen Einzelpulsbedrohungen (Laserentfernungsmesser) und Bedrohungen mit niedrigen Pulsfrequenzen von 10–20Hz (Zielbeleuchter) unterscheiden und die Pulsfrequenz ermitteln. Für die Aufzeichnung höherer Frequenzen im Kiloherzbereich ist eine höhere Bildwiederholfrequenz erforderlich, welche auch von einigen Kameras ermöglicht wird.The large receiving pupil additionally enables the detection of pulsed laser threat. Each pulse is recorded by the camera within its exposure time, because with modern cameras so-called dead times, which at the Ausle sen of the image sensor can be avoided. Thus, a continuous reception of the camera for short pulses is guaranteed. Because of the charge integration of the camera details such. For example, if the refresh rate is lost, but with a typical refresh rate of 20-60Hz, the camera can distinguish between single-pulse threats (laser rangefinders) and threats with low pulse rates of 10-20Hz (target illuminator) and determine the pulse rate. For recording higher frequencies in the kilohertz range, a higher refresh rate is required, which is also made possible by some cameras.
Die Erfindung sieht vor, dass die Bildwiederholfrequenz der Kamera ausreichend hoch ist um die Bewegung der Bedrohung innerhalb des Blickwinkels des Laser-Warnsensors, – sei es durch die Bewegung der Bedrohung selbst oder sei es durch die Bewegung der Plattform auf der der Laserwarnsensor montiert ist – für eine Warnung oder Gegenmaßnahmen zu verfolgen.The Invention provides that the refresh rate of the camera is sufficient high is the movement of the threat within the perspective of the Laser warning sensors, be it through the movement of the threat itself or be it by the movement of the platform on the Laser warning sensor is mounted - for a warning or countermeasures.
Die Erfindung sieht weiterhin vor, dass entweder der Laserwarnsensor alleine die notwendige Bildinformationen liefert, oder dass die Koordinaten der Laserbedrohung in das Blickfeld anhand anderer Kameraaufnahmen der gleichen Umgebung, z. B. einer identischen Kamera ohne Gittervorsatz, einer IR-Kamera oder einer Nachtsichtkamera, eingespiegelt werden.The The invention further provides that either the laser warning sensor alone provides the necessary image information, or that the Coordinates of the laser threat in the field of view based on other camera shots the same environment, eg. B. an identical camera without grid header, IR camera or night vision camera.
Ferner ist erfindungsgemäß ein Verfahren zur Bildverarbeitung der mit der Vorrichtung nach Anspruch 1 gewonnen Bilder vorgesehen, wobei die Beugungsordnungen des Streifengitters auf dem als flächenhaften Matrizendetektor ausgebildeten Detektor in der Brennebene der Optik abgebildet werden und die mit dem Detektor verbundene elektronische Signalauswertung derart ausgebildet ist, dass zwischen punktförmigen und strichförmigen Leuchtpunkten der Beugungsordnung unterschieden werden kann, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
- – Suchen von Einzelpunkten im Gesamtbild gemäß lokaler Kriterien. Derartige Kriterien können sein: lokaler Kontrast, Rundheit des Punktes, Größe, etc. Bei den gefundenen Punkten wird das Zentrum mit Subpixel Genauigkeit bestimmt.
- – Suchen von möglichen Partnerpunkten im Bild, die zu einem gemeinsamen Beugungsmuster gehören könnten. Die Punkte eines solchen Beugungsmusters liegen relativ zueinander an exakt definierbaren Stellen im Bild. Bei einer gut vermessenen Kamera (d. h. Ausrichtung des Beugungsgitters und Verzeichnung des Kameraobjektivs werden exakt berücksichtigt) sind diese Stellen auf einige 1/10 Pixel genau bestimmbar. Durch die Subpixel genaue Bestimmung der Punktzentren können Fehlzuordnungen verhindert/vermindert werden.
- – Lokales Unterscheiden von Punkten 1. Ordnung von Punkten 0. Ordnung. Bei einem bimodalem Gitter bestehen die „Punkte" der 1. Ordnung (und höhere Ordnungen) aus Doppelpunkten. Das ergibt ein sehr wesentliches lokales Kriterium.
- - Search for individual points in the overall picture according to local criteria. Such criteria may be: local contrast, roundness of the point, size, etc. For the points found, the center is determined with subpixel accuracy.
- - Search for possible partner points in the image, which could belong to a common diffraction pattern. The points of such a diffraction pattern lie relative to each other at exactly definable points in the image. With a well-measured camera (ie alignment of the diffraction grating and distortion of the camera lens are considered exactly), these bodies can be determined to a few 1/10 pixels exactly. By subpixel accurate determination of the point centers misallocations can be prevented / reduced.
- - Locally distinguishing 1st order points from 1st order points. In a bimodal lattice, the "1st order" (and higher order) points consist of colons, which results in a very significant local criterion.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:Further, The measures improving the invention will be described below together with the description of preferred embodiments of the invention with reference to the figures shown in more detail. It demonstrate:
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung im Umfang der nachfolgenden Ansprüche auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.The Invention is limited in its execution not to the embodiments given above. Rather, a number of variants is conceivable, which of the illustrated Solution within the scope of the following claims also in fundamentally different types Use.
- 11
- Vorrichtung zur Erkennung, Lokalisierung und Verfolgung von Laserstrahlungsquellencontraption for the detection, localization and tracking of laser radiation sources
- 22
- Streifengitterstrip grid
- 33
- Optikoptics
- 44
- Detektordetector
- 55
- Bildsensor Matriximage sensor matrix
- 66
- Weitwinkelvorsatz (Fischaugenobjektiv)Weitwinkelvorsatz (Fisheye)
- 77
- Zylindrischer Streifengitter-Vorsatzcylindrical Strip grating attachment
- 88th
- LaserstrahlungsquelleLaser radiation source
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- - DE 3323828 C2 [0002] - DE 3323828 C2 [0002]
- - DE 3525518 C2 [0002, 0007] - DE 3525518 C2 [0002, 0007]
- - EP 0283538 A1 [0002] EP 0283538 A1 [0002]
- - US 5428215 [0007] - US 5428215 [0007]
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---|---|
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008056868B3 (en) * | 2008-11-12 | 2010-06-24 | Eads Deutschland Gmbh | Laser detection device and laser detection method |
WO2011058191A1 (en) | 2009-11-16 | 2011-05-19 | Opto-Mst Sensoren Und Systeme Gmbh | Device and method for localizing modulated radiation sources |
WO2011058190A1 (en) | 2009-11-16 | 2011-05-19 | Opto-Mst Sensoren Und Systeme Gmbh | Device and method for localizing modulated optical radiation sources |
WO2012130209A3 (en) * | 2011-03-29 | 2012-11-22 | Eads Deutschland Gmbh | Device and method for detecting and analysing laser radiation |
EP2682777A1 (en) * | 2012-07-07 | 2014-01-08 | EADS Deutschland GmbH | Method for detecting pulsed laser radiation and imaging laser detector |
DE102012022258A1 (en) | 2012-11-14 | 2014-05-15 | Eads Deutschland Gmbh | Sensor for detection and localization of laser radiation sources |
EP3702803A1 (en) | 2019-02-27 | 2020-09-02 | Jena Optronik GmbH | Method and device for detecting incident laser radiation on a spacecraft body |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016105693A1 (en) * | 2014-11-17 | 2016-06-30 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Hybrid laser countermeasure line replaceable unit and method of upgrading therewith |
DE102021113962A1 (en) * | 2021-05-31 | 2022-12-01 | Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh | Receiving device of a detection device, detection device, vehicle with at least one detection device and method for operating at least one detection device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3323828C2 (en) | 1983-07-01 | 1986-01-16 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn | Laser warning sensor |
DE3525518C2 (en) | 1984-12-20 | 1987-10-15 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8012 Ottobrunn, De | |
EP0283538A1 (en) | 1987-03-26 | 1988-09-28 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Detector apparatus |
US5428215A (en) | 1994-05-27 | 1995-06-27 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By Minister Of National Defence Of Her Majesty's Canadian Government | Digital high angular resolution laser irradiation detector (HARLID) |
WO1997045751A1 (en) * | 1996-05-25 | 1997-12-04 | Leica Ag | Method and device for determining the direction in which an object is located |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2112244B (en) * | 1981-12-18 | 1985-06-19 | Pilkington Perkin Elmer Ltd | Improvements in or relating to monitoring apparatus |
GB2253902B (en) * | 1984-02-18 | 1993-03-24 | Ferranti Plc | Detector apparatus for detecting coherent monochromatic point-source radiation |
IL116583A (en) * | 1995-12-27 | 2001-06-14 | Ruschin Shlomo | Spectral analyzer and direction indicator |
US6151114A (en) * | 1998-03-31 | 2000-11-21 | The Boeing Company | Coherent laser warning system |
DE19851010B4 (en) * | 1998-11-05 | 2010-10-07 | Eads Deutschland Gmbh | Device for the detection and localization of laser radiation sources |
-
2007
- 2007-05-22 DE DE102007024051.3A patent/DE102007024051B4/en not_active Expired - Fee Related
-
2008
- 2008-05-20 WO PCT/EP2008/004030 patent/WO2008141800A1/en active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3323828C2 (en) | 1983-07-01 | 1986-01-16 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn | Laser warning sensor |
DE3525518C2 (en) | 1984-12-20 | 1987-10-15 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8012 Ottobrunn, De | |
EP0283538A1 (en) | 1987-03-26 | 1988-09-28 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Detector apparatus |
US5428215A (en) | 1994-05-27 | 1995-06-27 | Her Majesty The Queen In Right Of Canada, As Represented By Minister Of National Defence Of Her Majesty's Canadian Government | Digital high angular resolution laser irradiation detector (HARLID) |
WO1997045751A1 (en) * | 1996-05-25 | 1997-12-04 | Leica Ag | Method and device for determining the direction in which an object is located |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102008056868B3 (en) * | 2008-11-12 | 2010-06-24 | Eads Deutschland Gmbh | Laser detection device and laser detection method |
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