DE102004040218B4

DE102004040218B4 - Proximity sensor arrangement

Info

Publication number: DE102004040218B4
Application number: DE200410040218
Authority: DE
Inventors: Raimar Steuer; Berndt Dr. Warm; Jürgen Tengler; Andreas Ganghofer; Gunnar Pappert; Klaus Dr. Schlüter; Andreas Günther
Original assignee: Diehl BGT Defence GmbH and Co KG
Current assignee: Diehl BGT Defence GmbH and Co KG
Priority date: 2004-08-19
Filing date: 2004-08-19
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2024-08-20
Also published as: DE102004040218A1

Abstract

Annäherungssensoranordnung, für die Zündauslösung des Gefechtskopfes eines Flugkörpers gegen ein Zielobjekt, mit einer Detektorvorrichtung, die einen Detektor (22) mit einem hohlkegelförmigen Detektionsbereich (14) zum Erfassen des Zielobjektes aufweist, sowie mit einer Entfernungssensorik, um die Zündauslösung des Gefechtskopfes in Abhängigkeit von der Entfernung zwischen dem Flugkörper und dem durch die Detektorvorrichtung erfassten Zielobjekt zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass für die Entfernungssensorik eine Emissionsvorrichtung (30) zum Aussenden einer Strahlung (16) im Spektralbereich der durch den Detektor (22) erfassten Strahlung vorgesehen ist, wobei diese von der Emissionsvorrichtung (30) gegenüber dem Detektionsbereich (14), der Flugrichtung (18) entgegen, nach rückwärts versetzt ausgesendete Strahlung (16) mit einer Hauptausbreitungsrichtung in Flugrichtung (18) eines gegen ein anfliegendes Projektil (12) als dem Zielobjekt eingesetzten Abwehr-Flugkörpers (10) so abgestrahlt ist, dass sie für trigonometrische Entfernungsbestimmungen den Detektionsbereich (14) schneidet.Proximity sensor arrangement for the Ignition release of the Warhead of a missile against a target object, with a detector device containing a detector (22) with a hollow conical Detection area (14) for detecting the target object, and with a distance sensor to detect the firing of the warhead in dependence from the distance between the missile and that through the detector device to control detected target object, characterized in that for the distance sensors an emission device (30) for emitting a radiation (16) provided in the spectral range of the radiation detected by the detector (22) is, this of the emission device (30) opposite to the Detection area (14), the flight direction (18) opposite, offset backwards emitted radiation (16) with a main propagation direction in the direction of flight (18) of one against an approaching projectile (12) is emitted as the target object defense missile (10) so that they are for trigonometric distance determinations the detection area (14) cuts.

Description

Die Erfindung betrifft eine Annäherungssensoranordnung für die Zündauslösung des Gefechtskopfes eines Projektils gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The The invention relates to a proximity sensor arrangement for the Ignition release of the Warhead of a projectile according to the preamble of the claim 1.

Dabei interessiert vorliegend eine solche Annäherungssensoranordnung, die in einem aktiven Abwehrsystem einsetzbar ist, bei dem von einem angegriffenen Objekt her einem angreifenden Projektil beispielsweise gemäß der US-A-5,661,254 eine Abwehrgranate mit Splitter-Gefechtskopf oder gemäß der US-B-6,244,156 eine Abwehrgranate mit Blast-Gefechtskopf entgegen geschossen wird. Bei dem Angreifer kann es sich um ein antriebslos verschossenes Projektil (Geschoss) oder um ein mit Eigenantrieb ausgestattetes Projektil (Flugkörper) handeln. Ein solches Szenario ist beispielhaft in der DE 196 01 756 C1 skizziert. Wie dort gezeigt, ist realistischerweise nicht davon auszugehen, dass es zu einer Kollision zwischen dem angreifenden Projektil und dem Abwehrflugkörper kommt. Deshalb muss der Gefechtskopf des Abwehrflugkörpers unmittelbar vor dem Vorbeiflug gezündet werden, weil sich dann für dessen Splitter- oder Blast-Wirkung gerade die optimale Begegnungssituation relativ zu dem angreifenden Projektil ergibt.In the present case, such an approach sensor arrangement is of interest, which can be used in an active defense system, in which an attacking projectile from an attacked object, for example, according to the US-A-5,661,254 a defense grenade with splinter warhead or according to the US-B-6,244,156 a defensive grenade with blast warhead is shot against. The attacker may be a missile fired projectile (projectile) or a self propelled projectile (missile). Such a scenario is exemplary in the DE 196 01 756 C1 outlined. As shown there, it is not realistic to expect a collision between the attacking projectile and the defense missile. Therefore, the warhead of the defense missile must be detonated immediately before the flyby, because then for its fragmentation or blast effect just the optimal encounter situation relative to the attacking projectile results.

Die gattungsbildenden Maßnahmen sind aus der US 3,046,892 beim Annäherungszünder für die Gefechtsladung eines flügelstabilisierten Projektils bekannt. Die Zündauslösung erfolgt dort, wenn die gegenüber der Projektil-Längsachse angestellte breite Richtcharakteristik eines passiven optronischen Sensors ein potentielles Ziel erfasst und gleichzeitig in der gleichen Richtung eine Zielerfassung mittels der schmalen Charakteristik eines aktiven oder Rückstrahl-Hochfrequenzsensors vorliegt, ohne dass dabei eine vorgegebene Höchstentfernung zu diesem Ziel überschritten ist. Die beiden einander räumlich überlagerten, am Projektil um den gleichen Winkel schräg voraus orientierten unterschiedlichen Richtcharakteristiken werden zum Erfassen des gesamten voraus gelegenen Halbraumes viermal ausgebildet, nämlich um die Projektil-Längsachse herum um je 90° gegeneinander versetzt. Für jede der vier Rückstrahl-Richtcharakteristiken ist der Aufwand von zwei Antennen vorgesehen, und der Flugrichtung entgegen dahinter befindet sich eine Ringlinsenanordnung vor einem den vier passiven Richtcharakteristiken gemeinsamen Photodetektor. Eine Koinzidenzauswertung über die vier Kanäle lässt jedoch trotz des apparativen Aufwandes zum Einsatz einer aktiven oder Rückstrahl-Ortung nicht die, angesichts der überaus hohen Annäherungsgeschwindigkeit zwischen Angreifer und Abwehrflugkörper, zum Gewinnen eines Echtziel-Zündkriteriums notwenige schnelle Signalverarbeitung an Bord des Abwehrflugkörpers erwarten.The generic measures are from the US 3,046,892 at the approach fuse for the combat charge of a wing stabilized projectile known. The ignition is triggered when the opposite to the projectile longitudinal axis employed broad directional characteristic of a passive optronic sensor detects a potential target and at the same time in the same direction target detection by means of the narrow characteristic of an active or retro-reflective high-frequency sensor, without causing a predetermined maximum distance this goal is exceeded. The two spatially superimposed on the projectile by the same angle obliquely forward oriented different directional characteristics are formed four times for detecting the entire half space ahead, namely offset by the projectile longitudinal axis by 90 ° to each other. The expense of two antennas is provided for each of the four retro-reflective directional characteristics, and opposite the direction of flight there is a ring lens arrangement in front of a photodetector common to the four passive directional characteristics. However, a coincidence evaluation over the four channels does not allow, despite the equipment cost for using an active or retro-beam location, the fast signal processing on board the defense missile, which is necessary in view of the extremely high approach speed between the attacker and the defense missile, to obtain a real-time ignition criterion.

Aus der US 4,627,351 ist ein drallstabilisierter Flugkörper bekannt, dessen Gefechtsladung eine gebündelte räumliche Wirkung in einer Richtung aufweist, die um einen konstruktiv fest vorgegebenen Winkel schräg voraus von der Längs- und Flugrichtung des Flugkörpers abweicht. Vor der Wirkladung ist der Flugkörper in seiner Hülle mit einem passiven, auf Infrarotstrahlung vom potentiellen Ziel ansprechenden Sensor ausgestattet, dessen Richtcharakteristik zu der genannten Wirkrichtung parallel orientiert ist. Diesem Infrarotsensor diametral gegenüber ist in der Flugkörperhülle die Schlitzantenne eines wieder aktiven, also auf Rückstrahleffekten basierenden Entfernungsessers, den Viertelraum auf dieser Seite der Längsachse des Flugkörpers bestreichend, zum Abstrahlen von HF-Energie und zum Aufnehmen von am potentiellen Ziel reflektierter Hochfrequenzstrahlung ausgebildet. Der Gefechtskopf wird gezündet, wenn ein Ziel in der Wirkrichtung und außerdem, zeitlich dagegen versetzt, in einem vorgegebenen Entfernungsbereich erfasst wird. Bei der außerordentlich großen Annäherungsgeschwindigkeit zwischen einem abzuwehrenden Angreifer und der ihr entgegengesandten Abwehrgranate ist die an Bord der Granate realisierbare Signalauswertung angesichts des Funktionsversatzes zwischen den beiden Sensoren aber zu zeitkritisch.From the US 4,627,351 is a spin stabilized missile known whose combat charge has a concentrated spatial effect in a direction that deviates obliquely ahead of the longitudinal and direction of flight of the missile by a structurally fixed angle. Before the active charge, the missile is equipped in its sheath with a passive, responsive to infrared radiation from the potential target sensor whose directional characteristic is oriented parallel to the aforementioned direction of action. This infrared sensor diametrically opposite in the missile shell, the slot antenna of a re-active, so rewinding effects based distance meter, the quarter space on this side of the longitudinal axis of the missile brushing, designed for radiating RF energy and for receiving reflected at the potential target high-frequency radiation. The warhead is detonated when a target is detected in the direction of action and, in addition, offset in time, in a predetermined range of distances. However, given the extraordinarily fast approach speed between an attacker to be defended and the defensive grenade sent to her, the signal evaluation that can be implemented aboard the grenade is too time-critical in view of the functional offset between the two sensors.

Bei der Rückstrahlortungsanlage gemäß der US 3,786,757 werden mittels in Längsrichtung eines Flugkörpers gegeneinander versetzter, unterschiedlich geneigter ringförmiger Reflektorflächen sendeseitig aus einer Laserquelle zwei gegeneinander verschwenkte Sendecharakteristiken gebildet und empfangsseitig deren Reflexe je nach der Einfallsrichtung auf einen von zwei Detektoren geleitet. Dadurch werden zwei kegelwandförmige Detektionsbereiche aufgespannt, die mit unterschiedlichen Öffnungswinkeln konzentrisch zum Flugkörper ineinander liegen. Weil Bodenechos in beiden Detektionsbereichen gleichzeitig auftreten, können sie von Flugzielen unterschieden werden, die von beiden Detektionsbereichen nacheinander erfasst werden. Eine Entfernungsdiskrimination ist nicht vorgesehen.In the retroreflecting system according to the US 3,786,757 are formed by means of longitudinally displaced from one another in a longitudinal direction of a missile, differently inclined annular reflector surfaces on the transmitting side from a laser source two mutually pivoted transmission characteristics and the reception side whose reflections directed depending on the direction of incidence on one of two detectors. As a result, two cone-wall-shaped detection areas are spanned, which lie at different opening angles concentric with the missile into one another. Because ground echoes occur simultaneously in both detection areas, they can be distinguished from destinations that are detected sequentially by both detection areas. Distance discrimination is not provided.

Zur Zielentfernungsmessung über eine hohlkegelförmige, also kegelwandförmige Abtastcharakteristik um die Projektil-Längsachse herum ist nach der US 4,309,946 vorn in der Ogive ein von der Anströmung über ein Windrad in Rotation versetzter Taumelspiegel im Strahlengang eines CW-Lasers vorgesehen. Es wird also wiederum der apparative Aufwand für eine aktive oder Rückstrahl-Ortung, hier ein LIDAR-System, betrieben.For the Zielentfernungsmessung over a hollow cone-shaped, ie cone wall-shaped scanning around the projectile longitudinal axis around is after the US 4,309,946 In the front of the ogive, a tumbling mirror, which is set in rotation by the impingement via a wind turbine, is provided in the beam path of a CW laser. In turn, the apparatus required for an active or retro-beam location, here a LIDAR system, is operated.

Auch die für eine Abstandsauslösung gegen Luftziele im Einsatz befindlichen Radar-Zünder mit ihren keulenförmigen Detektionscharakteristiken führen in der dargestellten Passage situation nicht zu einer eindeutigen und reproduzierbaren Zündinformation. Bei Radarzündern besteht ein Hauptnachteil außerdem darin, dass diese ein angreifendes Projektil bevorzugt in Richtung koaxial voraus erfassen und damit die Zündauslösung des Gefechtskopfes in einer Annäherungssituation bewirken, die hinsichtlich des Abstandes und für die radial orientierte Wirkung des Abwehrgefechtskopfes extrem ungünstig ist.The radar igniter with its club-shaped detection characteristics, which are used for a distance triggering against air targets, also do not lead to a clear and reproducible ignition information in the illustrated passage situation on. In Radarzündern is a major drawback also that they capture an attacking projectile preferably in the direction of coaxially advance and thus cause the triggering of the warhead in an approximation situation that is extremely unfavorable in terms of the distance and for the radially oriented effect of the defense warhead.

Aus der DE-OS 25 27 368 ist daher ein Annäherungssensor mit einem hohlkegelförmigen Detektionsbereich zum Erfassen eines anfliegenden Projektils bekannt, sodass die Zündauslösung des Gefechtskopfes des Abwehrflugkörpers besser auf die hauptsächlich radial orientierte Wirkung des Gefechtskopfes abgestimmt ist. Um den Öffnungswinkel, in den die Splitter der Wirkladung streuen, klein zu halten und damit die Splitterdichte zu vergrößern, wird der Elevationswinkel des Detektionsbereichs des Annäherungssensors in Abhängigkeit von der Begegnungsgeschwindigkeit zwischen dem angreifenden Projektil und dem Abwehrflugkörper verändert. Die Begegnungsgeschwindigkeit wird dabei über ein zusätzliches Doppler-Radargerät in der Spitze des Abwehrflugkörpers erfasst. Die Veränderung des Elevationswinkels kann zum Beispiel mittels mehrerer hintereinander angeordneter Photodioden mit einer gemeinsamen Torroidlinse hinter der Wirkladung erreicht werden.From the DE-OS 25 27 368 Therefore, a proximity sensor with a hollow cone-shaped detection area for detecting an approaching projectile is known, so that the firing of the warhead of the defense missile is better matched to the mainly radially oriented effect of the warhead. In order to keep the opening angle in which scatter the splinters of the active charge small, and thus increase the fragment density, the elevation angle of the detection range of the proximity sensor is changed depending on the velocity of contact between the attacking projectile and the defense missile. The speed of encounter is detected by an additional Doppler radar device in the tip of the defense missile. The change in the elevation angle can be achieved, for example, by means of a plurality of photodiodes arranged one behind the other with a common torroid lens behind the active charge.

Ferner beschreibt die FR-A-1,464,783 einen Infrarot-Annäherungssensor mit mindestens zwei kegelförmigen Detektionsbereichen mit unterschiedlichen Öffnungswinkeln, wobei die Zündauslösung des Gefechtskopfes nur bei gleichzeitiger Erfassung eines Zielobjekts durch beide Detektionsbereiche erfolgt. Durch diese Maßnahme soll verhindert werden, dass der Gefechtskopf fälschlicherweise durch eine Hintergrundstrahlung ausgelöst wird.Furthermore, the describes FR-A-1,464,783 an infrared proximity sensor having at least two conical detection areas with different opening angles, wherein the ignition triggering of the warhead takes place only with simultaneous detection of a target object by both detection areas. This measure is intended to prevent the warhead from being erroneously triggered by background radiation.

Auch die US-A-4,185,560 offenbart einen Annäherungssensor mit zwei kegelförmigen Detektionsbereichen mit unterschiedlichen Öffnungswinkeln. In diesem Fall soll durch die beiden Detektionsbereiche aber die Aufgabe gelöst werden, Zielobjekte unterschiedlicher Größen gleichermaßen wirksam zu bekämpfen. Dies wird dadurch erreicht, dass der erste Detektionsbereich mit dem kleineren Öffnungswinkel ein anfliegendes Projektil zuerst erfasst und am Ende des Empfangssignals ein Zündsignal ausgibt, während der zweite Detektionsbereich mit dem größeren Öffnungswinkel ein anfliegendes Projektil später erfasst und das Zündsignal mit einer gewissen Verzögerung nach Beginn des Empfangssignals ausgibt. Im Fall eines großen anfliegenden Projektils ist das Ende des Empfangssignals des ersten Detektionsbereichs bei Ablauf der Verzögerung für das Zündsignal des zweiten Detektionsbereichs noch nicht erreicht, weshalb das Zündsignal gemäß dem zweiten Detektionsbereich nach Ablauf der Verzögerung nach Beginn des Empfangssignals erzeugt wird. Im Fall eines kleineren anfliegenden Projektils wird das Ende des Empfangssignals des ersten Detektionsbereichs bereits vor Ablauf der Verzögerung für das Zündsignal des zweiten Detektionsbereichs erreicht, sodass das Zündsignal gemäß dem ersten Detektionsbereich bei Ende des Empfangssignals erzeugt wird.Also the US-A-4,185,560 discloses a proximity sensor having two cone-shaped detection areas with different opening angles. In this case, however, the task should be solved by the two detection areas to combat target objects of different sizes equally effective. This is achieved in that the first detection area with the smaller opening angle detects an approaching projectile first and outputs an ignition signal at the end of the received signal, while the second detection area with the larger opening angle detects a approaching projectile later and the ignition signal with a certain delay after the beginning of the Receive signal outputs. In the case of a large approaching projectile, the end of the reception signal of the first detection area is not reached at the expiration of the delay for the ignition signal of the second detection area, and therefore the ignition signal is generated according to the second detection area after the delay after the start of the reception signal. In the case of a smaller approaching projectile, the end of the received signal of the first detection range is already reached before the delay for the ignition signal of the second detection range, so that the ignition signal is generated in accordance with the first detection range at the end of the received signal.

Ausgehend von dem oben beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Annäherungssensoranordnung für die Zündauslösung des Gefechtskopfes eines Abwehrflugkörpers gegen ein anfliegendes Projektil mit einer Detektorvorrichtung, die einen Detektor mit einem hohlkegelförmigen Detektionsbereich zum Erfassen des anfliegenden Projektils aufweist, derart weiterzubilden, dass der Detektionsbereich der Detektorvorrichtung weiter beschränkt wird, um die Störfestigkeit der Annäherungssensoranordnung weiter zu erhöhen.outgoing from the above-described prior art is the invention the task is based, a proximity sensor arrangement for the ignition of the Warhead of a defense missile against an approaching projectile with a detector device, a detector with a hollow cone-shaped detection area for Detecting the approaching projectile in such a way that the detection range of the detector device is further limited, to the immunity of the Proximity sensor arrangement continue to increase.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Annäherungssensoranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Aus- bzw. Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Anordnung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These The object is achieved by a Proximity sensor arrangement solved with the features of claim 1. Preferred training or further education the inventive arrangement are Subject of the dependent Claims.

Die Annäherungssensoranordnung für die Zündauslösung des Gefechtskopfes eines Abwehrflugkörpers gegen ein anfliegendes Projektil, mit einer Detektorvorrichtung, die einen Detektor mit einem hohlkegelförmigen Detektionsbereich zum Erfassen eines anfliegenden Projektils aufweist, weist danach ferner eine Entfernungssensorik auf, um die Zündauslösung des Gefechtskopfes eines Abwehrflugkörpers in Abhängigkeit von der Entfernung zwischen dem Abwehrflugkörper und dem durch die Detektorvorrichtung erfassten anfliegenden Projektil zu steuern.The Proximity sensor arrangement for the ignition of the Warhead of a defense missile against an approaching projectile, with a detector device, a detector with a hollow cone-shaped detection area for Detecting an approaching projectile, thereafter further a distance sensors on to the ignition of the warhead of a Defense missile dependent on from the distance between the defense missile and that through the detector device controlled approaching approaching projectile.

Durch die Kombination des hohlkegelförmigen Detektionsbereichs und der Entfernungssensorik wird erreicht, dass die Zündauslösung des Gefechtskopfes des Abwehrflugkörpers auf die hauptsächlich radial orientierte Wirkung des Gefechtskopfes abgestimmt ist und nur bei einem Vorbeiflug eines anfliegenden Projektils innerhalb eines Wirkungsradius des Gefechtskopfes erfolgt.By the combination of the crescent-shaped Detection range and the distance sensor is achieved that the triggering of the Warhead of the defense missile on the mainly radial oriented effect of the warhead is tuned and only at a flyby of an approaching projectile within a radius of effect of Warhead takes place.

Durch die erfindungsgemäße Kombination kann die Empfindlichkeit des Annäherungssensors auf Umweltstörungen stark reduziert werden, da detektierte Objekte nur innerhalb eines vorgegebenen Radius von dem Abwehrflugkörper als Ziel klassifiziert werden, wodurch Cluttereinflüsse und Falschziele herausgefiltert werden.By the combination according to the invention can the sensitivity of the proximity sensor environmental disturbances be greatly reduced because detected objects only within one predetermined radius of the defense missile classified as a target become, whereby Cluttereinflüsse and false targets are filtered out.

Die Entfernungssensorik der Annäherungssensoranordnung kann mit einer Emissionsvorrichtung zum Aussenden einer Strahlung im Spektralbereich der durch den Detektor der Detektorvorrichtung erfassbaren Strahlung ausgestattet sein. Die Strahlung wird dabei von der Emissionsvorrichtung mit einer Hauptausbreitungsrichtung in Flugrichtung des Abwehrflugkörpers ausgesendet, sodass der Strahlungskegel der von der Emissionsvorrichtung ausgesendeten Strahlung den Detektionsbereich der Detektorvorrichtung schneidet. Der Detektionsbereich der Detektorvorrichtung wird so durch den Strahlungskegel der Emissionsvorrichtung in radialer Richtung begrenzt, wodurch beispielsweise stark reflektierende Falschziele außerhalb dieses Radius unterdrückt werden.The distance sensor system of the proximity sensor arrangement may be provided with an emission device for emitting radiation in the spectral range rich be detected by the detector of the detector device detectable radiation. The radiation is emitted by the emission device with a main propagation direction in the direction of flight of the defense missile, so that the radiation cone of the radiation emitted by the emission device intersects the detection region of the detector device. The detection range of the detector device is thus limited in the radial direction by the radiation cone of the emission device, as a result of which, for example, strongly reflecting false targets outside this radius are suppressed.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die von der Emissionsvorrichtung ausgesendete Strahlung moduliert, und die Detektorvorrichtung führt eine Kreuzkorrelation zwischen der Modulation der von der Emissionsvorrichtung ausgesendeten Strahlung und dem durch den Detektor der Detektorvorrichtung erfassten Empfangssignal durch, wodurch Fremdstrahlung weiter unterdrückt wird.In a preferred embodiment The invention is the emitted from the emission device Radiation modulates, and the detector device performs a Cross correlation between the modulation of the emission device emitted radiation and by the detector of the detector device detected received signal, whereby extraneous radiation is further suppressed.

Vorteilhafterweise ist diese von der Emissionsvorrichtung ausgesendete Strahlung mit einem Pseudo Random Noise – Signal moduliert. Durch die Kreuzkorrelation, d.h. die Laufzeitbewertung des Empfangssignals kann die Entfernung des anfliegenden Projektils erfasst werden, sodass die Verzögerung der Zündauslösung des Gefechtskopfes variabel an den erfassten Abstand angepasst werden kann, während Objekte, die zu großen Abstand vom Strahlungssender aufweisen, als Falschziele oder als Cluttereinflüsse bewertet werden können.advantageously, is this radiation emitted by the emission device with a pseudo random noise signal modulated. Due to the cross-correlation, i. the maturity valuation the received signal can be the distance of the approaching projectile be captured, so the delay the triggering of the Warhead can be variably adjusted to the detected distance, while Objects that are too big Have distance from the radiation transmitter, rated as false targets or as Cluttereinflüsse can be.

Bei dem aus der US 4,809,611 als solchem bekannten optischen System zur rein passiven Zieldetektion mittels zweier konzentrischer hohlkonischer Empfangscharakteristiken unterschiedlicher Öffnungswinkel ist eine einzige Weitwinkel-Linse achsparallel gegen seine Längsachse versetzt in einem Flugkörper angeordnet, und wenigstens je ein Detektorelement auf zwei zur Linsenachse konzentrischen Ringflächen unterschiedlicher Durchmesser und unterschiedlicher Abstände hinter der Linse. Aufgrund der durch die Linse gegebenen Srahlengeometrie ist jede Ringfläche einem Konuswinkel fest zugeordnet. Aus den beim Kreuzen der beiden Charakteristiken nacheinander generierten Signalen sollen Erkenntnisse über die Relativgechwindigkeit und über die Größe des potentiellen Zielobjektes abgeleitet werden.In the from the US 4,809,611 As such a known optical system for purely passive target detection by means of two concentric hollow cone receiving characteristics of different aperture angle a single wide-angle lens is arranged axially parallel to its longitudinal axis offset in a missile, and at least one detector element on two concentric to the lens axis ring surfaces of different diameters and different distances behind the Lens. Due to the given by the lens beam geometry each ring surface is assigned to a cone angle. Insights into the relative velocity and the size of the potential target object are to be derived from the signals generated one after the other when the two characteristics are crossed.

Nach einer auf solchem Stande der Technik aufbauenden weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung weist der Detektor der Detektorvorrichtung ebenfalls zum Aufspannen eines hohlkegelförmigen Detektionsbereiches wenigstens ein Detektorelement auf, das in der Bildfokusebene hinter einer Zylinderlinse mit konvexen Eingangs- und Ausgangsstirnflächen oder einer Immersionslinse angeordnet ist, durch die ein unter Neigung gegenüber der Systemachse eintretendes paralleles Strahlenbündel auf einen randnahen Ausgangsbereich konzentriert und auf das Detektorelement abbildet.To a based on such state of the art further embodiment the solution according to the invention has the detector of the detector device also for clamping a hollow conical Detektionsbereiches at least one detector element, which in the Image focus plane behind a cylindrical lens with convex input and exit end faces or an immersion lens is arranged, through which a tilted across from the system axis entering parallel beam on a concentrated near the output area and on the detector element maps.

Das Detektorelement des Detektors der Detektorvorrichtung ist bevorzugt ringförmig ausgebildet oder angeordnet. Im Fall eines um die Systemachse rotierenden Abwehrflugkörpers kann das Detektorelement auch nur aus einzelnen Elementen bestehen, die auf einem Kreisring angeordnet sind.The Detector element of the detector of the detector device is preferred annular trained or arranged. In the case of rotating around the system axis Defense missile the detector element may consist only of individual elements, the are arranged on a circular ring.

Es können auch mehrere Pixel eines Empfänger-Arrays derart ausgewählt werden, daß sie angenähert eine Ringstruktur bilden, wodurch die hohlkegelförmige Charakteristik in mehrere Segmente unterteilt wird. Hierdurch kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung die Detektorvorrichtung zwei Detektoren mit zueinander parallelen Detektionsbereichen umfassen, womit sich die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Abwehrflugkörper und dem anfliegenden Projektil ermitteln läßt, sodass die Zündauslösung des Gefechtskopfes des Abwehrflugkörpers in Abhängigkeit von der erfassten Relativgeschwindigkeit gesteuert werden kann. Zusätzlich kann aus der Geschwindigkeitsinformation auf ein gültiges Ziel oder auf ein Falschziel geschlossen werden. Denn bei gültigen Zielen ist die messbare Differenzgeschwindigkeit wesentlich höher, als die mittlere Eigengeschwindigkeit der Abwehrgranate, da sich ja die effektive Geschwindigkeit aus der eigenen und aus der Geschwindigkeit des entgegenkommenden Angrei fers ergibt. Bei den nicht derart anfliegenden Falschzielen dagegen ist die an Bord gemessene Geschwindigkeit weitgehend übereinstimmend mit der mittleren Eigengeschwindigkeit der Abwehrgranate.It can also several pixels of a receiver array selected in this way they will approximated form a ring structure, whereby the hollow cone-shaped characteristic in several Segments is divided. As a result, in a further embodiment invention, the detector device with two detectors to each other include parallel detection areas, bringing the relative speed between the defense missile and the approaching projectile can be determined so that the ignition of the Warhead of the defense missile dependent on can be controlled by the detected relative speed. In addition, can from the speed information to a valid destination or to a false destination getting closed. Because at valid Targets, the measurable differential speed is much higher than the mean intrinsic speed of the defense grenade, since yes the effective speed of your own and of the speed of the oncoming Angrei fers results. For the not so approaching false targets on the other hand, the speed measured on board is largely consistent with the mean intrinsic speed of the defense grenade.

Andererseits kann auf den apparativen Aufwand für eine Triangulation zur Begrenzung des Detektionsbereiches mittels der Installation eines gerichtet abstrahlenden Senders an Bord der Abwehrgranate oder mittels Bestrahlung vom zu schützenden Objekt aus verzichtet werden, wenn gemäß einer bevorzugten Weiterbildung vorliegender Erfindung der Detektor der Detektorvorrichtung ein Detektorelement aufweist, das aus sich heraus auch bereits Informationen über die Entfernungen von erfassten Objekten liefert. Dabei kann es sich um ein herkömmliches aktives oder Rückstrahl-Ortungssystem handeln, oder insbesondere um ein kleinbauendes so genanntes PMD-Element (Photonic Mixer Device bzw. Photomischdetektor) bzw. eine apparative Alternative dazu. Ein derartiges (PMD-)Detektorelement integriert die Korrelationsfunktion zwischen Sende- und Empfangssignal mittels CMOS-Technologie, sodass separate teure und große Zusatzschaltungen für die Auswertung des Empfangssignals entfallen. Die PMD-Technologie wurde von Prof. Dr.-Ing. R. Schwarte an der Universität Siegen entwickelt, und ihr Grundkonzept und ihre Funktionsweise sind beispielsweise in der DE 197 04 496 C2 ausführlich erläutert.On the other hand, the apparatus required for a triangulation to limit the detection range by installing a directionally emitting transmitter on board the defensive grenade or by irradiation of the object to be protected can be dispensed with if according to a preferred development of the present invention, the detector of the detector device comprises a detector element, which already provides information about the distances of detected objects. This may be a conventional active or retro-beam location system, or in particular a so-called small-sized PMD element (photonic mixer device or photonic mixer device) or an apparatus alternative thereto. Such a (PMD) detector element integrates the correlation function between transmit and receive signal by means of CMOS technology, so that separate expensive and large additional circuits for the evaluation of the received signal omitted. The PMD technology was developed by Prof. Dr.-Ing. R. Schwarte developed at the University of Siegen, and their basic concept and their functioning are, for example, in the DE 197 04 496 C2 explained in detail.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der erläuterten beiden Realisierungsvarianten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele einer Annäherungssensoranordnung der Erfindung. Es zeigen:Further Details, features and advantages of the explained two implementation variants result from the following description of preferred embodiments a proximity sensor arrangement the invention. Show it:

1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Prinzips der vorliegenden Erfindung bei Anwendung einer Triangulation zur Beschränkung des radialen Detektionsbereiches vom Abwehrfugkörper aus; 1 a schematic illustration for explaining the principle of the present invention when applying a triangulation for limiting the radial detection range of the Abwehrfugkörper from;

2 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Annäherungssensoranordnung zur Prinzipdarstellung der 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 2 a simplified block diagram of a proximity sensor arrangement for illustrating the principle of 1 according to a preferred embodiment of the invention;

3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Modifikation des Grundprinzips von 1; und 3 a schematic representation for explaining a modification of the basic principle of 1 ; and

4 eine schematische Darstellung des Aufbaus eines bevorzugten Ausführungsbeispiels eines Detektors für eine Annäherungssensoranordnung gemäß der Erfindung. 4 a schematic representation of the structure of a preferred embodiment of a detector for a proximity sensor arrangement according to the invention.

Anhand von 1 wird zunächst das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Prinzip einer Annäherungssensoranordnung an Bord einer Abwehrgranate oder eines sonstigen Abwehrflugkörpers 10 gegen eine anfliegende Bedrohung erläutert. Die Prinzipdarstellung in 1 ist nicht maßstabsgetreu, insbesondere sind die Elevationswinkel des Detektionsbereiches 14 und des Strahlungskegels 16 zur Systemachse 20 nicht auf die in 1 dargestellten Winkel beschränkt.Based on 1 First, the principle underlying the present invention, a proximity sensor arrangement on board a defense grenade or other defense missile 10 explained against an approaching threat. The schematic diagram in 1 is not to scale, especially the elevation angle of the detection area 14 and the radiation cone 16 to the system axis 20 not on the in 1 limited angle shown.

Die Annäherungssensoranordnung wird typischerweise im Abwehrflugkörper 10 zur Abwehr von anfliegenden Projektilen 12, wie z.B. Geschossen oder Flugkörpern, eingesetzt. Der Abwehrflugkörper 10 enthält im allgemeinen einen Gefechtskopf mit einer Splitter- oder Blast-Wirkladung, einer Zündvorrichtung zum Zünden der Wirkladung und eine Detektorvorrichtung zum Steuern bzw. Auslösen der Zündvorrichtung der Wirkladung. Da die Annäherungssensoranordnung der vorliegenden Erfindung grundsätzlich nicht auf einen speziellen Aufbau des Abwehrflugkörpers beschränkt ist, sondern vielmehr allgemein einsetzbar ist, wird an dieser Stelle auf eine weitergehende Erläuterung des Abwehrflugkörpers verzichtet.The proximity sensor assembly typically becomes in the defense missile 10 to ward off approaching projectiles 12 , such as projectiles or missiles used. The defense missile 10 generally contains a warhead with a splinter or blast active charge, an igniter for igniting the active charge and a detector device for controlling or triggering the igniter of the active charge. Since the approach sensor arrangement of the present invention is basically not limited to a specific structure of the defense missile, but rather is generally applicable, will be omitted at this point to a more detailed explanation of the defense missile.

Die Annäherungssensoranordnung der Erfindung umfasst eine Detektorvorrichtung mit einem Detektor, der einen hohlkegelförmigen Detektionsbereich 14 besitzt. Ferner um fasst die Annäherungssensoranordnung eine Entfernungssensorik, die eine Emissionsvorrichtung zum Aussenden eines Strahlungskegels 16 aufweist, dessen Hauptausbreitungsrichtung in Flugrichtung 18 des Abwehrflugkörpers 10 bzw. in Richtung der Systemachse 20 des Abwehrflugkörpers 10 orientiert ist. Die Wellenlänge der von der Emissionsvorrichtung ausgesendeten Strahlung 16 entspricht dem Spektralbereich der durch den Detektor der Detektorvorrichtung erfassbaren Strahlung.The proximity sensor arrangement of the invention comprises a detector device with a detector having a hollow cone-shaped detection area 14 has. Furthermore, the proximity sensor arrangement includes a distance sensor, which is an emission device for emitting a radiation cone 16 whose main direction of propagation in the direction of flight 18 of the defense missile 10 or in the direction of the system axis 20 of the defense missile 10 is oriented. The wavelength of the radiation emitted by the emission device 16 corresponds to the spectral range of the detectable by the detector of the detector device radiation.

Wie aus den Triangulationsverhältnissen in 1 zu erkennen, sind bei dieser Realisierungsvariante die Strahlungsquelle für den Kegel 16 und der Detektor für den Hohlkegel 14 mit vom Kegel 16 abweichendem und insbesondere größerem Kegelwinkel in Achsrichtung 18–20 gegeneinander versetzt, wobei die Detektionscharakteristik 14 in Flugrichtung 18 vor dem Sendekegel 16 initiiert wird. So schneidet der Strahlungskegel 16 den Detektionsbereich 14, und auf diese Entfernung ist dadurch der Detektionsbereich 14 in Radialrichtung zur Systemachse 20 begrenzt. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass von dem Detektor der Detektorvorrichtung nur Signale von Zielobjekten innerhalb eines vorgegebenen Abstandes von dem Abwehrflugkörper 10 erfasst werden. Somit kann eine unnötige Zündung des Gefechtskopfes bei zu großem Abstand zwischen einem anfliegenden Projektil 12 und dem Gefechtskopf des Abwehrflugkörpers 10 vermieden werden. Außerdem wird die Empfindlichkeit des Annäherungssensors auf Umweltstörungen stark eingeengt, da Empfangssignale nur innerhalb eines vorgegebenen Radius erfasst werden, d.h. ein Hintergrundrauschen herausgefiltert wird.As from the triangulation relations in 1 to recognize, in this implementation variant, the radiation source for the cone 16 and the detector for the hollow cone 14 with from the cone 16 deviating and in particular larger cone angle in the axial direction 18 - 20 offset from each other, wherein the detection characteristic 14 in the direction of flight 18 in front of the transmission cone 16 is initiated. This is how the radiation cone cuts 16 the detection area 14 , and at this distance is thereby the detection area 14 in the radial direction to the system axis 20 limited. In this way it is ensured that of the detector of the detector device only signals from target objects within a predetermined distance from the defense missile 10 be recorded. Thus, an unnecessary ignition of the warhead at too large a distance between an approaching projectile 12 and the warhead of the defense missile 10 be avoided. In addition, the sensitivity of the proximity sensor to environmental disturbances is severely limited because received signals are detected only within a predetermined radius, ie background noise is filtered out.

Während in 1 die Strahlung 16 vom Heck des Abwehrflugkörpers 10 ausgeht, d.h. die Emissionsvorrichtung der Entfernungssensorik am Abwehrflugkörper 10 vorgesehen ist, ist es für die Entfernungsbestimmung nach der Triangulationsmethode ebenso möglich, die Emissionsvorrichtung der Entfernungssensorik am Abschussgerät (nicht dargestellt) des Abwehrflugkörpers 10 vorzusehen. Es muß nur für die Kreuzkorrelation die aktuelle Sendefrequenz bekannt sein. Dafür kann vom Abwehrflugkörper 10 aus mittels eines nach rückwärts, also zu seinem Werfer hin gerichteten Sensor die vom Werfer aktuell benutzte Modulation aufgenommen werden. Zusätzlich ist der Zeitver satz zu berücksichtigen, der beim externen Bestrahlen durch die Laufzeit vom Werfer des Abwehrflugkörpers zum gestarteten Abwehrflugkörper 10 auftritt. Für die korrekte Zielentfernung wäre schließlich auch die Werferentfernung zu messen.While in 1 the radiation 16 from the rear of the defense missile 10 goes out, ie the emission device of the distance sensor on the defense missile 10 is provided, it is also possible for the distance determination according to the triangulation method, the emission sensor of the distance sensor on the launcher (not shown) of the defense missile 10 provided. It must be known only for the cross-correlation, the current transmission frequency. This can be done by the defense missile 10 from by means of a backward, so directed towards his thrower sensor recorded by the launcher currently used modulation. In addition, the time offset must be taken into account, which in external irradiation by the duration of the launcher of the defense missile to the launched defense missile 10 occurs. Finally, for the correct target distance the throw distance should be measured.

In 2 ist als Blockschaltbild der Schaltungsaufbau eines bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Annäherungssensoranordnung von 1 veranschaulicht. Insbesondere umfasst die Annäherungssensoranordnung die Detektorvorrichtung und die Entfernungssensorik. Die Detektorvorrichtung ist aus einem Detektor 22 und einem Steuerabschnitt 24 aufgebaut. Der Detektor 22 enthält insbesondere ein Detektorelement 26 und eine diesem vorgeschaltete Optik, welche zum Beispiel verschiedene Linsen und Filter umfassen kann. Die Entfernungssensorik enthält die bereits genannte Emissionsvorrichtung 30 und den Steuerabschnitt 24, der als gemeinsamer Steuerabschnitt mit der Detektorvorrichtung ausgebildet sein kann, wenn die Emissionsvorrichtung 30 am Abwehrflugkörper 10 angeordnet ist. Die Wellenlänge der von der Emissionsvorrichtung 30 ausgesendeten Strahlung 16 ist auf den Spektralbereich abgestimmt, der von dem Detektor 22 der Detektorvorrichtung erfasst werden kann, und ist vorzugsweise im Infrarotbereich gewählt.In 2 is a block diagram of the scarf Construction of a preferred embodiment of a proximity sensor array of 1 illustrated. In particular, the proximity sensor arrangement comprises the detector device and the distance sensor system. The detector device is of a detector 22 and a control section 24 built up. The detector 22 contains in particular a detector element 26 and an optical system connected thereto, which may for example comprise different lenses and filters. The distance sensor includes the already mentioned emission device 30 and the control section 24 which may be formed as a common control section with the detector device when the emission device 30 on the defense missile 10 is arranged. The wavelength of the emission device 30 emitted radiation 16 is tuned to the spectral range of the detector 22 the detector device can be detected, and is preferably selected in the infrared range.

Der Steuerabschnitt 24 enthält insbesondere einen Signalgenerator 32 zum Ansteuern der Emissionsvorrichtung 30 und einen Signalprozessor 34 zum Auswerten des von dem Detektor 22 erfassten Empfangssignals. Um von dem Detektor 22 erfasste Fremdstrahlung zu unterdrücken, wird die von der Emissionsvorrichtung 30 ausgesendete Strahlung von dem Signalgenerator 32 vorzugsweise moduliert, während empfangsseitig eine darauf angepasst Bandpassfilterung erfolgt. Diese Modulation des Signalgenerators 32 wird auch dem Signalprozessor 34 zugeführt.The control section 24 contains in particular a signal generator 32 for driving the emission device 30 and a signal processor 34 to evaluate the from the detector 22 detected received signal. To get off the detector 22 is detected by the emission device 30 emitted radiation from the signal generator 32 preferably modulated, while the receiving side adapted band-pass filtering takes place. This modulation of the signal generator 32 will also be the signal processor 34 fed.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die in 2 veranschaulicht ist, wird nicht nur der Detektionsbereich 14 der Detektorvorrichtung begrenzt, sondern es wird ferner die Entfernung zwischen dem anfliegenden Projektil 12 und dem Abwehrflugkörper 10 gemessen. Dies erfolgt durch die Modulation der von der Emissions vorrichtung 30 ausgesendeten Strahlung 16 mittels des Signalgenerators 32, bevorzugt in Form einer Intensitätsmodulation mit einem Pseudo Random Noise. Das von dem Detektor 22 erfasste Empfangssignal wird dann in dem Steuerabschnitt 24 der Detektorvorrichtung in bekannter Weise mit dem Pseudo Random Noise des Signalgenerators 32 kreuzkorreliert, um die Laufzeit des Signals und daraus die Entfernung des anfliegenden Projektils 12 zu bestimmen. Der Signalprozessor 34 bewirkt dann eine Verzögerung der Zündauslösung des Gefechtskopfes, die variabel an die bestimmte Entfernung des anfliegenden Projektils 12 angepasst ist.In the preferred embodiment of the invention, which in 2 not only becomes the detection area 14 the detector device is limited, but it is also the distance between the approaching projectile 12 and the defense missile 10 measured. This is done by the modulation of the emission of the device 30 emitted radiation 16 by means of the signal generator 32 , preferably in the form of an intensity modulation with a pseudo random noise. That of the detector 22 detected receive signal is then in the control section 24 the detector device in a known manner with the pseudo random noise of the signal generator 32 cross-correlated to the duration of the signal and from it the distance of the approaching projectile 12 to determine. The signal processor 34 then causes a delay in the firing of the warhead, the variable to the specific distance of the approaching projectile 12 is adjusted.

Eine Modifikation der prinzipiellen Annäherungssensoranordnung von 1 ist in 3 veranschaulicht. Im Unterschied zu dem Aufbau von 1 enthält die Detektorvorrichtung der Annäherungssensoranordnung des in 3 gezeigten Ausführungsbeispiels zwei Detektoren mit zwei unterschiedlichen hohlkegelförmigen Detektionsbereichen 14a, 14b, die konzentrisch sind und vorzugsweise zueinander etwa parallel verlaufen. Mittels dieser zwei hintereinander angeordneten Detektionsbereiche 14a, 14b ist es möglich, die Passage- oder Relativgeschwindigkeit zwischen dem anfliegenden Projektil 12 und dem Abwehrflugkörper 10 zu bestimmen. Mit dieser Annäherungssensoranordnung kann die Verzögerung der Zündauslösung des Gefechtskopfes des Abwehrflugkörpers 10 an die so bestimmte Relativgeschwindigkeit angepasst werden, um einen optimalen Zündzeitpunkt für die Wirkung des Gefechtskopfes zu erzielen. Vor allem eröffnet diese Geschwindigkeitsmessung an Bord des Abwehrprojektiles 10 weitere, sehr wirksame Möglichkeiten zur Clutterunterdrückung mittels Geschwindigkeitsklassifizierungen.A modification of the basic approach sensor arrangement of 1 is in 3 illustrated. Unlike the construction of 1 contains the detector device of the proximity sensor arrangement of in 3 shown embodiment, two detectors with two different hollow cone-shaped detection areas 14a . 14b , which are concentric and preferably approximately parallel to each other. By means of these two successively arranged detection areas 14a . 14b it is possible to measure the passage or relative velocity between the approaching projectile 12 and the defense missile 10 to determine. With this proximity sensor arrangement, the delay of the triggering of the warhead of the defense missile 10 be adapted to the thus determined relative speed in order to achieve an optimum ignition timing for the effect of the warhead. Above all, this speed measurement opens on board the defense projectile 10 other very effective ways of clutter suppression using speed classifications.

Der in 4 dargestellte Detektor 22, wie er in den oben erläuterten Annäherungssensoranordnungen der Erfindung eingesetzt werden kann, ist Gegenstand der älteren Anmeldung DE 102 07 923 A1 der Anmelderin.The in 4 represented detector 22 as it can be used in the above-described proximity sensor assemblies of the invention is the subject of the earlier application DE 102 07 923 A1 the applicant.

Der Detektor 22 besteht im Wesentlichen aus einem ringförmigen Detektorelement 26, das koaxial zur Systemachse 20 hinter einer langen Zylinderlinse 36 gehaltert ist. Das Detektorelement 26 kann aus einzelnen auf einem Kreisring angeordneten Elementen aufgebaut sein, falls der Abwehrflugkörper 10 ein um die Systemachse 20 rotierender Abwehrflugkörper ist. Bei der Zylinderlinse 36 liegt einer konvexen Eingangsstirnfläche 38 eine ebenfalls konvexe Ausgangsstirnfläche 40, die nicht unbedingt die gleiche Krümmung aufweisen muss, axial gegenüber. Anstelle der in 4 dargestellten Zylinderlinse 36 kann wahlweise auch eine Immersionslinse eingesetzt werden.The detector 22 consists essentially of an annular detector element 26 , which is coaxial to the system axis 20 behind a long cylinder lens 36 is held. The detector element 26 can be constructed of individual arranged on a circular ring elements, if the defense missile 10 one around the system axis 20 is rotating anti-aircraft missile. At the cylinder lens 36 lies a convex entrance end face 38 a likewise convex output end face 40 which does not necessarily have to have the same curvature, axially opposite. Instead of in 4 illustrated cylindrical lens 36 Optionally, an immersion lens can also be used.

Ein paralleles Strahlenbündel 42, das geneigt zur Systemachse 20 durch die konvexe Eingangsstirnfläche 38 in die Zylinderlinse 36 eintritt, wird zur Systemachse 20 hin gebrochen und auf einen vom Einfallswinkel abhängigen kleinen randnahen Austrittsbereich in der konvexen Ausgangsstirnfläche 40 konzentriert, wobei der Fokus etwas hinter der Ausgangsstirnfläche 40 liegt. In diesem Fokus ist das Detektorelement 26 in einem Schutzgehäuse 44 hinter einem Fenster 46 angeordnet. Da das Detektorelement 26 nur den Randbereich entsprechend einem bestimmten Eintrittswinkel des Strahlenbündels 42, d. h. einem bestimmten hohlkegelförmigen Detektionsbereich 14 erfassen soll, ist es vorzugsweise ringscheibenförmig mit entsprechendem Durchmesser und entsprechender Ringbreite ausgebildet. Wahlweise kann das Detektorelement 26 auch scheibenförmig ausgebildet und zentral abgedeckt sein, um nur die frei bleibende Ringzone ansprechen zu lassen. Wie oben erwähnt, kann das Detektorelement 26 im Fall eines um die Systemachse 20 rotierenden Abwehrfugkörpers 10 auch nur aus einzelnen, ringförmig angeordneten Elementen bestehen. Bezüglich weiterer Einzelheiten zu dem in 4 veranschaulichten Aufbau des Detektors 22 wird an dieser Stelle der Kürze halber, auf die bereits genannte DE 102 07 923 A1 verwiesen.A parallel beam 42 , inclined to the system axis 20 through the convex entrance end face 38 in the cylinder lens 36 enters, becomes the system axis 20 broken down and on a dependent of the angle of incidence small near-edge outlet area in the convex output end face 40 focused, with the focus slightly behind the exit end face 40 lies. In this focus is the detector element 26 in a protective housing 44 behind a window 46 arranged. As the detector element 26 only the edge region corresponding to a certain angle of incidence of the beam 42 ie a certain hollow cone-shaped detection area 14 should capture, it is preferably formed annular disc-shaped with a corresponding diameter and corresponding ring width. Optionally, the detector element 26 also disc-shaped and be centrally covered to respond only to the free ring zone. As mentioned above, the detector element 26 in the case of one around the system axis 20 Rotie defense body 10 consist only of individual, annularly arranged elements. For more details on the in 4 illustrated construction of the detector 22 will be here for the sake of brevity, at the point already mentioned DE 102 07 923 A1 directed.

Zusammenfassend ist bezüglich vorliegender Erfindung mit der Begrenzung der Detektionsentfernung somit festzustellen, dass das anfliegende Projektil 12 bei Eintritt in den hohlkegelstumpfwandigen Detektionsbereich 14 eines am Abwehrflugkörper 10 vorgesehenen Detektors 22 durch Zünden des Gefechtskopfes im Abwehrflugkörper 10 bekämpft wird. Der Detektionsbereich 14 ergibt sich bei einem raumfest fliegenden Abwehrflugkörper 10 durch Einbau eines Detektorringes in Form eines ringförmigen De tektorelementes oder in Form einer Folge einzelner Detektorelemente auf einem Kreis, unter entsprechender Neigung der Detektorelemente gegenüber der Flugachse 18 voraus orientiert gemäß 1/3, oder parallel zur Flugachse 18 voraus orientiert hinter einer Zylinderlinse 36 gemäß 4. Bei einem um die Flugachse 18 rotierenden Abwehrflugkörper 10 ergibt sich seiner Drehbewegung wegen der Detektionsbereich 14 schon durch ein einzelnes Detektorelement. Für eine Geschwindigkeitsdiskrimination, um den Detektor 22 nur auf Begegnungssituationen ansprechen zu lassen, die wesentlich schneller sind als die Bewegung des Abwehrflugkörpers 10 über Grund (und damit auch gegenüber der Sonneneinstrahlung), können dabei zwei in Flugrichtung 18 gegeneinander versetzte Detektionsbereiche 14 (14a und 14b in 3) vorgesehen sein. Die Auslösung des Gefechtskopfes zur Abwehr des Projektiles 12 ist dann davon abhängig, daß das Edindringen des Projektiles 12 in die beiden hintereinander gelegenen Detektionsbereiche 14 aufgrund der systemtypischen Begegnungsgeschwindigkeit in mindestens einer vorgegebenen raschen Folge auftritt.In summary, with regard to the present invention, with the limitation of the detection distance, it can thus be established that the approaching projectile 12 upon entry into the hollow truncated wall detection area 14 one on the defense missile 10 provided detector 22 by igniting the warhead in the defense missile 10 is being fought. The detection area 14 results in a space-flying anti-aircraft missile 10 by incorporating a detector ring in the form of an annular detector element or in the form of a sequence of individual detector elements on a circle, with a corresponding inclination of the detector elements with respect to the axis of flight 18 anticipated according to 1 / 3 , or parallel to the axis of the aircraft 18 ahead oriented behind a cylindrical lens 36 according to 4 , At one around the axis 18 rotating defense missile 10 results in its rotational movement because of the detection area 14 already by a single detector element. For a speed discrimination, around the detector 22 only to be addressed in encounter situations that are much faster than the movement of the defense missile 10 over ground (and thus also against the solar radiation), can do two in the direction of flight 18 mutually offset detection areas 14 ( 14a and 14b in 3 ) be provided. The triggering of the warhead to ward off the projectile 12 is then dependent on the penetration of the projectile 12 in the two detection areas located one behind the other 14 occurs due to the system typical speed of encounter in at least one predetermined rapid sequence.

Für eine Entfernungsdiskrimination, um die Auslöseentfernung zum Ausblenden von Hintergrundeffekten und im Interesse der Abwehrwirkung des Gefechtskopfes zu begrenzen, kann also nach der Triangulationsmethode vorgesehen sein, mit dem definierten hohlkegelförmigen Detektionsbereich 14 vom Abwehrflugkörper 10 aus oder von dessen Abschusseinrichtung aus einen Strahlungskegel 16 definierten, derartigen Öffnungswinkels so zu verschneiden, daß der Detektor 22 nur anspricht, wenn das anfliegende Projektil 12 im hinreichend nahen Schnittfeld aus Detektionsbereich 14 und Strahlungskegel 16 erfaßt wird und reflektierend wirkt. Apparativ wesentlich einfacher und deshalb im Rahmen dieser Erfindung zu bevorzugen ist aber die Entfernungsdiskrimination ohne das Erfordernis eines gesonderten Strahlungskegels (16 in 1/3) für eine derartige Triangulation über Strahlungssender, Zielreflektor und Strahlungsempfänger, indem bei Einbaugegebenheiten gemäß 1/3 oder gemäß 4 ein aktiver Detektor 22 mit PMD-Funktion eingesetzt wird, also mit laufzeitabhängiger Modulation der nach Reflexion am abzuwehrenden Projektil 12 vom Detektor 22 wieder aufgenommenen Strahlung. Während also nach dem in 2 dargestellten Ausführungs beispiel die Kreuzkorrelation des Empfangssignals des Detektors 22 mit der Modulation der Strahlung 16 der Emissionsvorrichtung 30 durch den Steuerabschnitt 24 erfolgt, wird apparativ vorteilhafter da kleinbauender als Detektorelement 26 des Detektors 22 der Detektorvorrichtung, also zum Aufspannen von wenigstens einem Detektionsbereich 14 jeweils ein PMD(Photonic Mixer Device bzw. Photomischdetektor)-Detektorelement eingesetzt, das auch unmittelbar eine Entfernungsinformation zum reflektierenden Objekt (dem abzuwehrenden Angreifer 12) liefert. Über die Auswertung dieser Entfernungsinformation kann deshalb der Detektionsbereich ohne Triangulationsmaßnahmen zwecks Clutterunterdrückung begrenzt werden. Das PMD integriert die Phasenkorrelationsfunktion zwischen Sende- und Empfangssignal mittels CMOS-Technologie in das Detektorelement, sodass separate teure und platzaufwendige Strahlungssender und Zusatzschaltungen für die Auswertung derer Reflexionssignale entfallen. Bezüglich des Aufbaus und der Funktionsweise eines PMD wird der Kürze halber auf die DE 197 04 496 C2 verwiesen. Das Detektorelement 26 in 4 ist also bevorzugt ein PMD-Detektorelement; bzw. ein handelsübliches PMD-Array, wobei zur Auswertung nur die dafür notwendigen, auf etwa einem Ring liegenden Elemente des Array herangezogen werden. Hierdurch können, wofür auch eigenständiger Schutz beansprucht wird, die Positionen und gegenseitigen Abstände der Ringe sowie deren Durchmesser softwaremäßig zieladaptiv optimal eingestellt werden.For a distance discrimination to limit the triggering distance to hide background effects and in the interest of the defense effect of the warhead, so can be provided by the triangulation method, with the defined hollow cone-shaped detection area 14 from the defense missile 10 from or from the launcher of a radiation cone 16 defined, such opening angle to intersect that the detector 22 only appeals when the approaching projectile 12 in the sufficiently close intersection of the detection area 14 and radiation cone 16 is detected and has a reflective effect. Considerably simpler in terms of apparatus and therefore preferable in the context of this invention is the distance discrimination without the requirement of a separate radiation cone ( 16 in 1 / 3 ) for such a triangulation via radiation emitter, target reflector and radiation receiver, in accordance with installation conditions in accordance with 1 / 3 or according to 4 an active detector 22 is used with PMD function, so with run-time-dependent modulation of the reflected after projectile to be defended 12 from the detector 22 resumed radiation. So while after the in 2 illustrated embodiment, the cross-correlation of the received signal of the detector 22 with the modulation of the radiation 16 the emission device 30 through the control section 24 takes place, is more advantageous apparatus since da kleinbauender as a detector element 26 of the detector 22 the detector device, so for clamping at least one detection area 14 in each case a PMD (Photonic Mixer Device or Photomischdetektor) detector element is used, which also directly a distance information to the reflecting object (the attacker to be defended 12 ). By evaluating this distance information, the detection range can therefore be limited without triangulation measures for the purpose of clutter suppression. The PMD integrates the phase correlation function between transmit and receive signal by means of CMOS technology in the detector element, so that separate expensive and space-consuming radiation transmitter and additional circuits for the evaluation of these reflection signals omitted. Regarding the structure and the functioning of a PMD is the sake of brevity on the DE 197 04 496 C2 directed. The detector element 26 in 4 is therefore preferably a PMD detector element; or a commercially available PMD array, wherein for the evaluation only the necessary, lying on about a ring elements of the array are used. As a result, for which independent protection is claimed, the positions and mutual distances of the rings and their diameter can be optimally adjusted by software in terms of the target.

1010: AbwehrflugkörperDefense missiles
1212: anfliegendes Projektilanfliegendes projectile
1414: Detektionsbereichdetection range
1616: Strahlung der Emissionsvorrichtungradiation the emission device
1818: Flugrichtung von 10 Direction of flight from 10
2020: Systemachse von 10 System axis of 10
2222: Detektordetector
2424: Steuerabschnittcontrol section
2626: Detektorelement, z.B. PMDDetector element e.g. PMD
2828: Optikoptics
3030: Emissionsvorrichtungemitting device
3232: Signalgeneratorsignal generator
3434: Signalprozessorsignal processor
3636: Zylinderlinsecylindrical lens
3838: konvexe Eingangsstirnfläche von 36 convex entry end face of 36
4040: konvexe Ausgangsstirnfläche von 36 convex output end face of 36
4242: paralleles Strahlenbündelparallel ray beam
4444: Schutzgehäusehousing
4646: Fensterwindow

Claims

Proximity sensor arrangement, for the triggering of the warhead of a missile against a target object, with a detector device comprising a detector ( 22 ) with a hollow cone-shaped detection area ( 14 ) for detecting the target object, as well as with a distance sensor system for controlling the triggering of the warhead as a function of the distance between the missile and the target object detected by the detector device, characterized in that an emission device ( 30 ) for emitting a radiation ( 16 ) in the spectral range of the detector ( 22 ) detected radiation, which from the emission device ( 30 ) relative to the detection area ( 14 ), the direction of flight ( 18 ), backward offset radiation ( 16 ) with a main propagation direction in the direction of flight ( 18 ) one against an approaching projectile ( 12 ) used as the target object defense missile ( 10 ) is radiated so that it reaches the detection range for trigonometric distance determinations ( 14 ) cuts.

Proximity sensor arrangement according to claim 1, characterized in that the emission device ( 30 ) in the direction of flight behind the detector device on the defense missile ( 10 ) is arranged by itself.

Proximity sensor arrangement according to claim 1, characterized in that the emission device ( 30 ) on a missile launching device ( 10 ) is provided.

Proximity sensor arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that that of the emission device ( 30 ) emitted radiation ( 16 ) is modulated and the detector device performs a cross-correlation between on the one hand reflex signals of the projectile ( 12 ) reflected modulated radiation ( 16 ) and on the other hand, in the detection area ( 14 ) from the projectile ( 12 ) detected radiation.

Proximity sensor arrangement according to claim 4, characterized in that that of the emission device ( 30 ) emitted radiation ( 16 ) is modulated with a pseudo random noise signal.

Proximity sensor arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the detector ( 22 ) a detector element ( 26 ), which in the image focus plane behind a cylindrical lens ( 36 ) with convex entry and exit end faces ( 38 . 40 ) or an immersion lens is arranged, through which an inclination relative to the system axis ( 20 ) of the defense missile ( 10 ) incoming parallel beam ( 42 ) is focused on a peripheral output area and on the detector element ( 26 ) is focused.

Proximity sensor arrangement according to claim 6, characterized in that the detector element ( 26 ) of the detector ( 22 ) is annular or arranged.

Proximity sensor arrangement according to claim 6 or 7, characterized in that the detector element ( 26 ) consists of individual elements which are arranged on a circular ring, whereby the defense missile ( 10 ) around its system axis ( 20 ) rotating defense missile ( 10 ).

Proximity sensor arrangement according to one of claims 6 to 8, characterized in that the detector element ( 26 ) consists of individual elements which are at least approximately arranged on a circular ring and represent a subset of a larger array.

Proximity sensor arrangement according to one of claims 6 to 9, characterized in that the detector element ( 26 ) a PMD detector element ( 26 ) having.