CH398094A - Abtastorgan zur laufenden Ermittlung der Koordinaten eines Bildpunktes im Bildfeld eines Strahlungs-Ortungsgerätes - Google Patents

Description

  Abtastorgan zur laufenden Ermittlung der Koordinaten eines Bildpunktes im Bildfeld  eines Strahlungs-Ortungsgerätes    Es ist bekannt, bewegte Objekte, z. B. Flugkör  per, die auf     Grund    der von     ihnen    ausgehenden opti  schen oder quasioptischen, z. B. infraroten, Strahlung  feststellbar sind, unter Verwendung eines     Strahlungs-          Ortungsgerätes    auf ihrer Bahn automatisch zu verfol  gen oder in eine     bestimmte    Bahn     fernzulenken.    Zu  diesem Zwecke muss das Ortungsgerät zur laufenden  Ermittlung der     Einfallsrichtung    der vom Objekt aus  gehenden Strahlung bezüglich der optischen Axe des  Gerätes eingerichtet sein.

   Die Einfallsrichtung ergibt  sich aus den Koordinaten des von der     einfallenden     Strahlung herrührenden Bildpunktes im Bildfeld des       Ortungsgerätes.    Zur laufenden Ermittlung dieser Ko  ordination bedient man sich einer in der Bildebene  rotierenden Abtastscheibe mit abwechselnden Zonen  verschiedener     Durchlässigkeit    für die     betreffende     Strahlung. Der auf den     Strahlendetektor        des    Ortungs  gerätes fallende Strahl erfährt durch das     bewegte          Scheibenmuster    eine Modulation, die als Träger der  Information über die Lage des Bildpunktes im Bild  feld dient.  



  In Fig. 1 ist die Grundkonzeption eines derarti  gen Strahlungs-Ortungsgerätes schematisch dargestellt.  Der     optische    Teil des Gerätes     besteht    im     wesentlichen          aus:    einem Objektiv 1 zur Aufnahme der vom     beob-          achteten    Objekt ausgehenden Strahlung,     einer        in,    der  Bildebene der Optikrotierenden Abtastscheibe 2 mit  ausserhalb der optischen Axe 3 liegenden Drehachse  4,     einer    Sammeloptik 5 und: einer strahlungsempfind  lichen Detektorzelle 6.

   Die Detektorzelle 6 liefert       elektrische    Impulse, die den     Innpulsen    der durch die  Abtastscheibe 2 periodisch unterbrochenen Strahlung  entsprechen, an eine     elektronische        Einrichtung    7,     in     der aus dem empfangenen     impulsmodulierten    Signal  die Lageinformation gewonnen wird, die am Aus  gang der elektronischen     Einrichtung    7 beispielsweise         in,    Form von den:

       Koordinaten    des     Bildpunktes    in  einem auf die Bildmitte bezogenen kartesischen Koor  dinatensystem proportionalen     Spannungen        U,    und     U,          anfällt.     



  Die Abtastscheibe kann beispielsweise das aus  Fig. 2 ersichtliche Abtastmuster aufweisen. Die Ab  tastfigur ist auf einer kreisringförmigen Spur in Form  eines in der Bewegungsrichtung der Spur     periodi-          schen,    polaren Spaltmusters angeordnet, das sich in  aufeinanderfolgenden sektorförmigen Abschnitten 8  wiederholt. In Fig. 2 ist das Spaltmuster nur in einem       Abschnitt    eingezeichnet. Jeder Abschnitt 8 ist durch  eine zu den Spalten schräg     verlaufende        Grenzlinie    9  in: zwei Felder 10 und 11 mit voneinander verschie  dener Winkelteilung des Spaltmusters eingeteilt.

   Das       Verhältnis    der     Winkelteilung    der Spaltmuster zweier  Felder eines Sektors betrage beispielsweise 1 : 1,5,  Der Kreis 12 deutet die     Begrenzung    des     Bildfeldes.    an.  



  In Fig. 3 ist ein Sektor der Abtastfigur mit teil  weise angedeutetem Spaltmuster dargestellt, wobei der       Einfachheit    halber der Scheibenradius unendlich gross       angenommen    wurde. Die von einem     punktförmigen     Strahler ausgehende     Strahlung,    die im     Bildfeld    (12)  den Bildpunkt P erzeugt, wird vom Spaltmuster der       Abtastligur,    die sich in     Fig.    3     beispielsweise        nach    links  bewege, in     Strahlungsimpulse        zerhackt,

      deren     Folge-          frequenz    von: der     Winkelteilung        und        Winkelgeschwin-          digkeit    des     Spaltmusters        abhängt.    Die Winkelteilung  ändert an der Grenzlinie 9     sprunghaft    von     derjenigen     des zuerst     durchlaufenden    Feldes     10:    auf diejenige des  Feldes 11. Dementsprechend wechselt die     Impuls=          folgefrequenz    im Moment, da die die     Grenzlinie    9  den Bildpunkt P passiert.

   Die     Abtastung        beginnt    mit  der linken Kante des     Abschnittes    und     beansprucht    das       Feld    10 über die     Strecke        a1        und:    das Feld 11 über  die     Strecke    a2. Die     resultierenden        Impulszüge    ab-      wechselnder Frequenz sind aus dem Diagramm in  Fig. 4 (oben) ersichtlich. Der Strecke a1 entspricht  die Dauer t1 des Impulszuges 13 der einen Frequenz,  und der Strecke a2 entspricht die Dauer t2 des Im  pulszuges 14     der    anderen Frequenz.

   Mit z ist     die     Periodendauer des Frequenzwechsels bezeichnet. Die  Koordinate yp des Bildpunktes P in bezug auf das       Koordinatensystem    x -y, dessen Nullpunkt im     Mittel-          punkt    des Bildfeldes     liegt,    steht in,     einem    linearen Zu  sammenhang mit der Streckendifferenz a2 - a1, was  sich leicht geometrisch     erklären        lässt.    Folglich ist das  Zeitverhältnis t1 1t2 ein Mass für die Koordinate yp.

    Die Koordinate xp des Bildpunktes P steht in einem  linearen Zusammenhang mit der Winkeldifferenz Ap,  um das der Frequenzumschlag vom Impulszug 14 auf  den Impulszug 13 gegenüber einem Referenz-Impuls  zug 15 (Fig. 4, unten), der durch Abtastung einer  ortsfesten Strahlungsquelle mit einer Referenzspur 17  (Fig. 2), erzeugt wird und dessen Periodendauer eben  falls z beträgt, phasenverschoben ist.  



  Für die Auswertung der auf die beschriebene  Weise erhaltenen Impulszüge ist nur der jeweilige  Zeitpunkt eines Frequenzumschlages erheblich., und  die Messgenauigkeit hängt wesentlich davon ab, wie  genau dieser Zeitpunkt festgelegt werden kann. An  den Grenzen zwischen den     einzelnen        Abschnitten    ist  bei einer Abtastfigur nach Fig. 2 der Übergang von  der einen zur anderen Winkelteilung des Spaltmusters  örtlich eindeutig     bestimmt,    was     .demzufolge    auch für  den betreffenden Zeitpunkt des Frequenzumschlages  des.

   Impulssignals     zutrifft.    Hingegen entstehen an der  Grenzlinie 9 Übergänge im Spaltmuster, die im Im  pulssignal kein zeitlich übereinstimmendes Kennzei  chen für den Frequenzumschlag hervorrufen. Die Ur  sache dieser Erscheinung ist aus den Fig. 5 und 6  ohne weiteres ersichtlich. Fig. 5 zeigt einen Ausschnitt  der Übergangszone in grösserem Massstab und Fig. 6  die Impulsdiagramme für drei verschiedene Ordina  tenlagen des Bildpunktes. Einzig das oberste der drei  Impulsdiagramme lässt einen eindeutigen, Frequenz  übergang erkennen, wogegen die beiden anderen zei  gen, dass an der     Übergangsstelle    Störungen,     auftreten,     die, zudem je nach Ordinatenlage verschiedener Art  sind.

   Diese Störungen äussern sich im Ausgangssignal       U\    durch     einen        treppenförmigen        statt    gleichförmigen  Verlauf in Abhängigkeit von der Koordinate yp.    In Fig. 7 ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung  ein. Abschnitt einer Abtastscheibe dargestellt, bei der  diesem Übelstand     dadurch    abgeholfen ist, dass sich  je zwischen den beiden Feldern<B>10</B> und 11     eines    Ab  schnittes eine Übergangszone 16 befindet, in     der    das  Spaltmuster parallel zur     Grenzlinie    9 der beiden Fel  der verläuft.

   In dem jedem Feld angehörigen Teil der       Übergangszone    16 weist das Spaltmuster die     gleiche     Teilung in Bewegungsrichtung auf wie im betreffen  den Feld. Auf diese Weise werden die unvermeid  lichen Unstetigkeitsstellen einer kombinierten Abtast  Figur in ein Gebiet verschoben, das für die Auswer  tung bedeutungslos ist. An jeder Stelle der     Grenzlinie     9 ist der Frequenzumschlag örtlich und somit auch  zeitlich eindeutig     bestimmt.     



  Die Breite der     Übergangszone    richtet sich nach  der     Charakteristik    der für die Signalauswertung in der  elektronischen, Einrichtung 7 (Fig. 1) vorgesehenen  Mittel.     Massgebend    ist einzig die Bedingung, dass die  vom Rand der     Übergangszone    16 ausgelöste     Stör-          funktion    bis zum Zeitpunkt des Frequenzumschlages  abgeklungen sein muss.  



  Die Massnahme nach der     Erfindung    kann mit  gleichem     Erfolg    auch bei einem geradlinig bewegten  Abtastorgan, z. B. in Form eines endlosen Filmstrei  fens, angewendet werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Abtastorgan zur laufenden Ermittlung der Koor dinaten eines Bildpunktes im Bildfeld eines Strah- lungs-Ortungsgerätes, mit auf einer Spur angeord- netter Abtastfigur in Form eines in der Bewegungs- richtung der Spur periodischen Spaltmusters, das sich in;

   aufeinanderfolgenden Abschnitten wiederholt, wo bei jeder Abschnitt durch eine zu den Spalten schräg verlaufende Grenzlinie in zwei Felder mit vonein:an de:r verschiedener Teilung des Spaltmusters eingeteilt ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich. je zwischen:

   den beiden Feldern eines Abschnittes eine Übergangszone befindet, in der das Spaltmuster parallel zur Grenz linie der beiden Felder verläuft, und d'ass das Spalt muster in dem jedem Feld angehörigen Teil der Übergangszone die gleiche Teilung in Bewegungsrich- tung aufweist wie im betreffenden Feld.