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Einrichtung zum Messen der Treffgenauigkeit beim Beschiessen von fliegenden Zielobjekten Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Messen der Treffgenauigkeit von fliegenden Zielen, die mittels eines Radarrichtgerätes dauernd anvisiert werden, wobei die Zielechozeichen in einem Entfernungsfenster geführt und mittels einer Demodulationsvorrichtung nach Seite und Höhe zwecks automatischer Verfolgung des Zielobjektes vermessen werden.
Es erscheint praktisch unmöglich, die Echozeichen von Geschossen auszuwerten, die direkt am Ziel vorbeifliegen bzw. das Ziel treffen, d. h. sich in gleicher Entfernung vom Radarrichtgerät wie das Zielobjekt befinden, und deren Echozeichen darum vom Entfernungsfenster durchgelassen werden.
Darum wird nach vorliegender Erfindung vorgesehen, dass ein Radarrichtgerät mit zwei zusätzlichen Empfangskanälen, die je ein Entfernungsfenster (F1, F2) und eine Demodulationsvorrichtung umfassen (D1, D2) verwendet wird, wobei die Entfernungsfenster so gesteuert werden, dass sie nur Echozeichen von Objekten durchtreten lassen, die sich in je einem bestimmten Distanzbereich vor oder hinter dem Zielobjekt befinden, zum Zwecke, die Geschosse während des Durchfliegens dieser beiden Distanzbereiche nach Seiten- und Höhendifferenzen gegenüber der Radar- richtachse vermessen zu können und damit die Voraussetzungen dafür zu schaffen,
durch Interpolation oder Extrapolation dieser Ablagefehler-Koordinaten- paare die Ablagefehler der Geschosse beim direkten Vorbeifliegen am Zielobjekt zu ermitteln.
Ein Ausführungsbeispiel eines nach dem Erfindungsprinzip ausgebildeten Radarrichtgerätes ist in Fig. 1 der Zeichnung schematisch dargestellt, und Fig.2 zeigt die geometrische Situation bei der Anwendung des Erfindungsprinzips.
Das in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte Radar- richtgerät entspricht beispielsweise dem Scanning- Typ, in welchem von einem Radarspiegel RS aus ein keulenförmiges Strahlbündel ausgesandt wird, das auf einem Kegelmantel um die Richtachse RA herum gedreht wird. Eine Sender-Empfängeranordnung ER bekannter Bauart erzeugt Video-Signale, mit den empfangenen Echozeichen, welche drei verschiedenen Entfernungsfenstern F0, F1, F2 zugeführt werden.
Das Fenster F0 ist dazu bestimmt, die Echozeichen E0 des Zielobjektes durchtreten zu lassen und wird deshalb mit einer zur momentanen Zielentfernung r0 proportionalen Steuerspannung gesteuert, die in einem Distanziermittlungs-Servosystem Sr gewonnen wird. Es ist gemäss der in Fig. 2 dargestellten Situation vorgesehen, die beiden Zusatzfenster F1 und F2 je in einer bestimmten Distanzdifferenz Ar vor und hinter dem Hauptfenster F0 zu führen.
Darum wird an einem Potentiometer P eine dieser vorgesehenen Distanzdifferenz Ar proportionale Spannung erzeugt, die von der Steuerspannung r0 einerseits subtrahiert wird, um die Steuerspannung r1 = r0 - Ar für das Entfernungsfenster F1 zu erhalten und anderseits zur Spannung r0 addiert wird, um die Steuerspannung r2 = r0 + Ay für das Entfernungsfenster F2 erhalten.
Damit sind die Voraussetzungen dafür gegeben, dass durch das Fenster F0 nur Echozeiten E0 durchtreten können, die von Objekten in der Zieldistanz r0 reflektiert werden, während von den Fenstern F1 bzw. F2 nur Echozeichen El bzw. E2 durchgelassen werden, die von Objekten in der Entfernung r1 = r0 + Ar bzw. r2 = r0 + Ar reflektiert werden. Diese Echozeichen werden zu Demodulationsvor- richtungen D0 bzw. D1 bzw.
D2 bekannter Bauart geleitet, welche dazu bestimmt sind, Fehlerspannungs- komponentenpaare Aa0, AA bzw. A2! 1, Aal bzw. Aal,
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AA2, d. h. die Lagefehler des Zielobjektes bzw. der Geschosse gegenüber der Richtachse RA nach Seite a und Höhe A, zu ermitteln.
Die den Lagefehler-Komponenten Aa0 bzw. AAO des Zielobjektes entsprechenden Messspannungen werden als Steuerspannungen zu Servosystemen Sa bzw. SA geführt, welche in bekannter Weise dazu bestimmt sind, die Radarrichtachse RA nach Seite bzw. Höhe so zu verschwenken, dass diese Ablagefehler Aa0 bzw. AAO praktisch stets den Wert Null haben, d. h., dass also die Radarrichtachse RA dauernd auf das Zielobjekt gerichtet bleibt, das sich gemäss Fig.2 beispielsweise auf der Flugbahn BO bewegt.
Die Lagefehler Aal, AAl bzw. Aal, JA1 von Geschossen hingegen, welche sich in der Distanz Jr vor bzw. hinter dem Zielobjekt befinden, d. h. deren Echozeichen E1 bzw. E2 in den Demodulationsvor- richtungen D I bzw. D2 ausgenatet werden, sollen einer Kathodenstrahl-Oszillographen-Röhre S zugeführt werden, um die Lagen der Geschosse beim Durchfliegen der Distanzbereiche F1 bzw. F2 auf deren Bildschirm anzeigen zu können.
Damit nicht beiden Demodulationsvorrichtungen Dl und D2 eine besondere Anzeigeröhre S zugeordnet werden muss, sondern auf dem Bildschirm einer einzigen Röhre beide Lagen der Geschosse relativ zur Radarricht- achse d. h. zum Bildflächenzentrum 0 angezeigt werden können, sind besondere Massnahmen vorzusehen. Die Echozeichen El bzw. E2 werden auch zu Pegelanzeigern Q1 bzw. Q_2 geleitet, welche ihren Zustand, d. h. ihre Ausgangsspannung deutlich ändern, wenn statt nur der Rauschsignale Echozeichen El bzw. E2 auf den betreffenden Leitungen empfangen werden. Sie erzeugen also Ausgangsspannungen l oder 0, je nachdem, ob ihnen Echozeichen zugeführt werden oder nicht.
Eine Logikschaltung T ist dazu bestimmt und ausgebildet, an ihren Ausgangsklemmen a0, a1, a2 diskrete Steuerspannungen U0 bzw. U1 bzw. U2 zu erzeugen, je nach dem, welche Kombination von Ausgangsspannungen der Pegelanzeiger Q1 und Q2 ihr zugeführt werden. Wenn beide Eingangsspannungen der Logikschaltung T den Wert 0 haben (Kombination 00) wird an der Klemme A0 eine Spannung U0 erzeugt, welche die Strahlinten- sität in der Anzeigeröhre S auf den Wert 0 zurückregelt.
Wenn die erste Eingangsspannung den Wert 1 und die zweite den Wert 0 hat (Kombination 10), wird an der Klemme A l eine Spannung U1 erzeugt, welche die Umschalter CA und Ca in die Stellung 1 stellt. Wenn die zweite Eingangsspannung zur Logikschaltung T den Wert 1 und die erste den Wert 0 hat, (Kombination 01) wird an der Ausgangsklemme A2 eine Spannung erzeugt, welche die Umschalter CA und Ca in die Stellung 2 verstellt. Wenn beide Eingangsspannungen den Wert 1 haben (Kombination 11), werden abwechslungsweise die Spannungen U1 und U2 erzeugt, d. h. die Umschalter C2 und Ca werden periodisch umgeschaltet. Die beweglichen Kontakte der Umschalter Ca und CA sind an je eines der beiden Strahlenablenksysteme der Kathodenstrahlröhre S angeschaltet.
In der Stellung 1 der beiden Umschalter werden die Ausgänge JA1 und Jal des Demodulators D1 in der Röhre S ausgewertet und in der Stellung 2 dieser Umschalter die Ausgänge Aal und J22 des Demodulators D2. Die Bildfläche der Röhre Sistziemlich stark nachleuchtend ausgebildet, so dass ein Bildfleck eine gewisse Zeit bestehen bleibt, auch wenn der ihn erzeugende Kathodenstrahl schon gelöscht an eine andere Stelle abgelenkt worden ist.
Unter diesen Voraussetzungen ist die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung leicht einzusehen. Es wird dabei auch auf die Fig. 2 verwiesen. Ein zu beschiessendes Flugzeug 0, das sich auf der Flugbahn BO bewegt, wird von einem Radarricht- gerät Ri aus, dessen Schema in Fig. 1 dargestellt ist, dauernd anvisiert, indem seine Richtachse RA dauernd auf dieses Objekt 0 gerichtet bleibt. Das Entfernungsfenster F0 des Richtgerätes lässt dabei nur Echozeichen E0 von solchen Objekten durchtreten, die sich etwa in der momentanen Entfernung r0 des Zielobjektes 0 vom Radarrichtgerät Ri befinden.
Das Fenster F0 ist in Fig. 2 als senkrecht zur Ra- darrichtachse RA orientierte Bildebene dargestellt. Tatsächlich müsste es aber als Prisma gezeichnet werden, dessen Basisflächen etwas vor und hinter dem Zielobjekt liegen würden. Die Prismalänge beträgt etwa 80-100 m. Die beiden Fenster F1 und F2 liegen bezüglich des Fensters F0 um gleiche Distanzdifferenzen Ar = etwa 100-400 m vor bzw. hinter dem Fenster F0.
Es sei nun angenommen, dass das Zielobjekt 0 von einem Geschütz oder Raketenwerfer aus beschossen werde, wobei mit Hilfe irgendwelcher Richt- und Steuerorgane z. B. Flabvisieren, automatischen Feuerleitgeräten, Raketensteuerungen usw. erreicht werde, dass die Geschosse sich auf Bahnen Bg bewegen, die annähernd durch das Zielobjekt 0 führen. Um nun den Zielfehler messen zu können, wäre es wünschenswert, den Ablagefehler f 0 der Geschosse in der Fensterebene F0 d. h. in der Zielebene nach Seite a und Höhe 2 zu bestimmen.
Mit Hilfe eines üblichen Radarrichtgerätes ist das nun nicht möglich, weil das vom Geschoss reflektierte Echozeichen praktisch neben dem grösseren, vom Zielobjekt reflektierten Echozeichen nicht festzustellen ist. Mit einem Radarrichtgerät gemäss Fig. 2 ist das aber indirekt möglich. Es wird nämlich die Fehlerkorrektur f I bzw. f 2 der Geschosse in bezug auf die Radarrichtachse RA beim Durchfliegen des Fensters FI bzw. des Fensters F2 gemessen. Dies ist mit dem in Fig. 2 dargestellten Richtgerät möglich.
Solange nämlich kein Geschoss das Fenster Fl durchfliegt, empfängt die Logikschaltung T die Kombination 00, d. h. auf dem Bildschirm der Röhre S erscheint kein Zeichen. Wenn ein Geschoss das Fenster F1 durchfliegt, empfängt die Logikschaltung T
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die Kombination 10, und auf dem Bildschirm der Röhre S erscheint das Zeichen El, welches den Ablagefehler f l vom Schirmzentrum 0, d. h. von der Radarrichtachse RA hat. Wenn nach etwa 100-500 msec das Geschoss durch das Fenster F2 fliegt, empfängt die Logikschaltung T die Kombination 01, und es erscheint auf dem Bildschirm der Röhre S das Echozeichen E2 mit dem Ablagefehler f2. Sofern die Röhre genügend lange nachleuchtet, können beide Echozeichen El und E2 miteinander auf dem Bildschirm beobachtet und z.
B. photographiert werden. Durch Interpolation der beiden Ablagefehler f1, f2 d. h., durch Halbierung der Ver- bindungstrecke der beiden Echozeichen El und E2, kann der Ort für das Echozeichen E0, d. h. des Geschosses in der Fensterebene F0, gefunden werden. Sofern eine Folge von vielen Geschossen, d. h. ein Feuerstoss aus einem Flabgeschützt gegen das Ziel gerichtet wird, kann es geschehen, dass die ersten Geschosse schon im Fenster F2 angekommen sind, wenn die letzten Geschosse erst durch das Fenster F1 fliegen. Die Logikschaltung T empfängt dann die Kombination 11, d. h. die Schalter Ca und CA werden abwechslungsweise in die Stellung 1 und 2 verstellt.
Auch in diesem Fall sind beide Echozeichen El und E2 gleichzeitig auf dem Bildschirm der Röhre S sichtbar, und der durch Interpolation bestimmbare Ort des Echozeichens E0 bestimmt den Zielfehler f0 der Geschossbahn nach Seite Aa und der Höhe A7..
Ausser dem vorstehend eingehend erläuterten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Einrichtung sind noch andere Möglichkeiten zu Realisierung des Erfindungsprinzipes denkbar.
So kann z. B. beim Schiessen mit Sprenggranaten vorgesehen werden, den Zeitmoment vorauszubestimmen, in welchem ein solches Geschoss in der Zielebene angekommen sein wird.
Man wird dann die beiden zusätzlichen Entfernungsfenster des Radarrichtgerätes so führen, dass beide mit bekannten und verschiedenen Distanzdifferenzen ,2 und A2 vor dem Zielfenster F0 liegen. Es ist dann möglich, die Flugzeit Jt = tz - tl eines 3 schosses zwischen den beiden Fenstern zu messen und durch Extrapolationrechner bekannter Art mit relativ grosser Genauigkeit den Zeitmoment voraus zu berechnen, in welchem das Geschoss in der Zielebene F0 angekommen sein wird.
Dabei kann nicht nur der Ort des Geschosses in diesem Moment gegenüber der Richtachse nach Seite und Höhe extrapoliert werden, sondern es kann auch festgestellt werden, ob die Sprengung der Granaten in diesem Moment, in dem das Geschoss ja seine kleinste Entfernung vom Zielobjekt 0 hätte, erfolgt, d. h. ob die Tempierung richtig sei: Zu diesem Zweck müsste in an sich bereits bekannter Weise eine dauernd auf das Ziel gerichtete Kamera zur Bildaufnahme ausgelöst werden.
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The present invention relates to a device for measuring the accuracy of airborne targets that are continuously sighted by means of a radar aiming device, the target echo signals being guided in a range window and by means of a demodulation device to the side and height for the purpose automatic tracking of the target object can be measured.
It seems practically impossible to evaluate the echo signals of projectiles that fly directly past the target or hit the target, i. H. are at the same distance from the radar aiming device as the target object, and their echo signals are therefore allowed to pass through the range window.
Therefore, according to the present invention, it is provided that a radar straightening device is used with two additional reception channels, each comprising a range window (F1, F2) and a demodulation device (D1, D2), the range windows being controlled so that they only pass echo signals from objects which are located in a certain distance range in front of or behind the target object, for the purpose of being able to measure the projectiles while flying through these two distance ranges for side and height differences compared to the radar alignment axis and thus to create the conditions for
by interpolation or extrapolation of these misalignment coordinate pairs to determine the misalignment of the storeys when flying directly past the target object.
An embodiment of a radar straightening device designed according to the principle of the invention is shown schematically in FIG. 1 of the drawing, and FIG. 2 shows the geometric situation when the principle of the invention is applied.
The radar straightening device shown in FIG. 1 of the drawing corresponds, for example, to the scanning type in which a lobe-shaped beam is emitted from a radar mirror RS, which is rotated on a cone surface around the straightening axis RA. A transceiver arrangement ER of known type generates video signals with the received echo symbols, which are fed to three different distance windows F0, F1, F2.
The window F0 is intended to allow the echo characters E0 of the target object to pass through and is therefore controlled with a control voltage proportional to the current target distance r0 which is obtained in a distance determining servo system Sr. According to the situation shown in FIG. 2, provision is made for the two additional windows F1 and F2 to be guided in front of and behind the main window F0 at a certain distance difference Ar.
A voltage proportional to this provided distance difference Ar is therefore generated at a potentiometer P, which is subtracted from the control voltage r0 on the one hand to obtain the control voltage r1 = r0 - Ar for the distance window F1 and on the other hand is added to the voltage r0 to produce the control voltage r2 = r0 + Ay obtained for the distance window F2.
This means that only echo times E0 that are reflected by objects in the target distance r0 can pass through window F0, while only echo characters El and E2 that are reflected by objects in the target distance r0 are allowed through windows F1 and F2 Distance r1 = r0 + Ar or r2 = r0 + Ar are reflected. These echo characters become demodulation devices D0 or D1 or
D2 of known design, which are intended to reduce fault voltage component pairs Aa0, AA and A2! 1, eel or eel,
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AA2, i.e. H. to determine the positional errors of the target object or the floors in relation to the alignment axis RA to side a and height A.
The measurement voltages corresponding to the position error components Aa0 or AAO of the target object are fed as control voltages to servo systems Sa and SA, which are designed in a known manner to pivot the radar alignment axis RA to the side or height so that these positioning errors Aa0 or AAO practically always have the value zero, i.e. This means that the radar alignment axis RA remains permanently directed at the target object, which according to FIG. 2 is moving, for example, on the trajectory BO.
The positional errors Aal, AAl and Aal, JA1, on the other hand, of projectiles which are located in the distance Jr in front of or behind the target object, i.e. H. whose echo characters E1 or E2 are extracted in the demodulation devices D I and D2, should be fed to a cathode ray oscilloscope tube S in order to be able to display the positions of the projectiles when flying through the distance areas F1 and F2 on its screen.
So that a special display tube S does not have to be assigned to both demodulation devices D1 and D2, but rather both positions of the projectiles relative to the radar alignment axis d on the screen of a single tube. H. can be displayed to the screen center 0, special measures must be taken. The echo signals E1 and E2 are also passed to level indicators Q1 and Q_2, which show their status, i.e. H. change their output voltage significantly if, instead of only the noise signals, echo characters E1 or E2 are received on the lines concerned. So they generate output voltages 1 or 0, depending on whether they are fed with echo signals or not.
A logic circuit T is intended and designed to generate discrete control voltages U0 or U1 or U2 at its output terminals a0, a1, a2, depending on which combination of output voltages of the level indicators Q1 and Q2 are fed to it. If both input voltages of the logic circuit T have the value 0 (combination 00), a voltage U0 is generated at terminal A0, which regulates the beam intensity in the display tube S back to the value 0.
If the first input voltage has the value 1 and the second has the value 0 (combination 10), a voltage U1 is generated at terminal A 1, which switches the switches CA and Ca to position 1. If the second input voltage to the logic circuit T has the value 1 and the first has the value 0, (combination 01), a voltage is generated at the output terminal A2, which moves the changeover switches CA and Ca to position 2. If both input voltages have the value 1 (combination 11), the voltages U1 and U2 are generated alternately, i. H. the changeover switches C2 and Ca are switched periodically. The movable contacts of the changeover switches Ca and CA are connected to one of the two beam deflection systems of the cathode ray tube S each.
In position 1 of the two switches, the outputs JA1 and Jal of the demodulator D1 are evaluated in the tube S and in position 2 of this switch, the outputs Aal and J22 of the demodulator D2. The image surface of the tube S is designed to be quite strongly afterglowing, so that an image spot remains for a certain time, even if the cathode ray generating it has already been deflected to another location.
Under these conditions, the mode of operation of the device described is easy to see. Reference is also made to FIG. 2. An aircraft 0 to be bombarded, which is moving on the trajectory BO, is continuously sighted by a radar aiming device Ri, the diagram of which is shown in FIG. 1, in that its aiming axis RA remains continuously directed at this object 0. The distance window F0 of the straightening device allows only echo characters E0 from objects to pass through which are approximately at the current distance r0 of the target object 0 from the radar straightening device Ri.
The window F0 is shown in FIG. 2 as an image plane oriented perpendicular to the radar alignment axis RA. In fact, it would have to be drawn as a prism, the base surfaces of which would be slightly in front of and behind the target object. The prism length is about 80-100 m. The two windows F1 and F2 are with respect to the window F0 by the same distance differences Ar = about 100-400 m in front of or behind the window F0.
It is now assumed that the target object 0 is being shot at by a gun or rocket launcher, with the help of some directional and control organs, for. B. Flabvisieren, automatic fire control devices, rocket controls, etc. will be achieved that the projectiles move on paths Bg, which lead approximately through the target object 0. In order to be able to measure the target error, it would be desirable to measure the placement error f 0 of the storeys in the window plane F0 d. H. to be determined in the target plane on side a and level 2.
With the help of a conventional radar straightening device, this is not possible because the echo signal reflected from the projectile can practically not be detected next to the larger echo signal reflected from the target object. However, this is indirectly possible with a radar straightening device according to FIG. This is because the error correction f I or f 2 of the projectiles is measured with respect to the radar alignment axis RA when flying through the window FI or the window F2. This is possible with the straightening device shown in FIG.
As long as no projectile flies through the window Fl, the logic circuit T receives the combination 00, i.e. H. no character appears on the screen of the tube S. When a projectile flies through the window F1, the logic circuit receives T
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the combination 10, and the character El appears on the screen of the tube S, which indicates the misalignment f l from the screen center 0, i.e. H. from the radar alignment axis RA. If after about 100-500 msec the projectile flies through the window F2, the logic circuit T receives the combination 01, and the echo symbol E2 with the placement error f2 appears on the screen of the tube S. If the tube remains glowing long enough, both echo signals E1 and E2 can be observed together on the screen and z.
B. be photographed. By interpolating the two storage errors f1, f2 d. In other words, by halving the connecting distance between the two echo characters E1 and E2, the location for the echo character E0, ie. H. of the storey in the window level F0. If a series of many floors, i.e. H. If a burst of fire from a flameproof is directed against the target, it can happen that the first projectiles have already arrived in window F2 when the last projectiles only fly through window F1. The logic circuit T then receives the combination 11, i. H. the switches Ca and CA are alternately set to position 1 and 2.
In this case, too, both echo symbols E1 and E2 are visible simultaneously on the screen of the tube S, and the location of the echo symbol E0, which can be determined by interpolation, determines the target error f0 of the projectile trajectory to side Aa and the height A7 ..
In addition to the exemplary embodiment of a device according to the invention explained in detail above, other possibilities for realizing the principle of the invention are also conceivable.
So z. B. be provided when shooting with HE shells to determine the time instant in which such a projectile will have arrived in the target plane.
The two additional distance windows of the radar aiming device will then be guided in such a way that both with known and different distance differences, 2 and A2, lie in front of the target window F0. It is then possible to measure the flight time Jt = tz - tl of a 3 bullet between the two windows and to use a known type of extrapolation calculator to calculate the time instant in advance with relatively great accuracy, in which the bullet will have arrived at the target plane F0.
Not only can the location of the projectile at this moment be extrapolated from the directional axis according to the side and height, but it can also be determined whether the detonation of the grenades at this moment, when the projectile would have its smallest distance from the target object 0, takes place, d. H. Whether the temptation is correct: For this purpose, a camera that is permanently aimed at the target would have to be triggered to record images in a manner already known per se.