DE102012104349A1 - Method for determining the trajectory of an object and trajectory determination device - Google Patents

Method for determining the trajectory of an object and trajectory determination device Download PDF

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Uwe Völker
Ivo Buske
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Abstract

Um ein Verfahren zur Bestimmung der Flugbahn eines Objekts, insbesondere eines Objekts im Weltraum, bereitzustellen, mittels welchem die Flugbahn von Objekten mit geringer Größe und/oder geringem Reflexionsgrad mit hoher Genauigkeit bestimmbar ist, wird vorgeschlagen, dass bei dem Verfahren eine Laservorrichtung und eine Detektionsvorrichtung mittels einer Nachführungsvorrichtung zur Verfolgung des Objekts längs seiner ungefähren Flugbahn nachgeführt werden, dass Laserstrahlung mittels der Laservorrichtung erzeugt wird, dass die Laserstrahlung mittels einer Strahlablenkungsvorrichtung abgelenkt wird, dass die Strahlablenkungsvorrichtung mittels einer Steuervorrichtung derart gesteuert wird, dass die Laserstrahlung nacheinander auf voneinander verschiedene Subbereiche eines von der Detektionsvorrichtung erfassten Detektionsbereichs gerichtet wird, und dass Laserlicht, welches von der Laservorrichtung emittiert und von dem in einem Subbereich des Detektionsbereichs angeordneten Objekt reflektiert wurde, mittels der Detektionsvorrichtung detektiert wird.In order to provide a method for determining the trajectory of an object, in particular an object in space, by means of which the trajectory of objects of small size and / or low reflectance can be determined with high accuracy, it is proposed that in the method a laser device and a detection device be tracked by means of a tracking device for tracking the object along its approximate trajectory that laser radiation is generated by means of the laser device, that the laser radiation is deflected by means of a beam deflection device that the beam deflection device is controlled by a control device such that the laser radiation successively on mutually different sub-areas of is directed by the detection device detected detection area, and that laser light emitted from the laser device and arranged in a subregion of the detection area Obj ect was reflected, is detected by means of the detection device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Flugbahn eines Objekts, insbesondere eines Objekts im Weltraum. The present invention relates to a method for determining the trajectory of an object, in particular of an object in space.

Derartige Verfahren sind insbesondere für die Bestimmung der Flugbahn von sogenanntem Weltraumschrott (space debris), beispielsweise von nicht mehr benötigten Objekten, welche sich in einer Umlaufbahn um die Erde befinden, von großer Relevanz. Beispielsweise ist es notwendig, die Flugbahnen von im Weltraum befindlichen Triebwerkstufen von Raketen zu kennen, um eine mögliche Kollision mit Satelliten rechtzeitig vorhersehen, insbesondere mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit ermitteln, und durch eine Kursänderung der Satelliten vermeiden zu können. Such methods are of particular relevance for the determination of the trajectory of so-called space debris, for example objects no longer needed, which are in orbit around the earth. For example, it is necessary to know the trajectories of rocket engine stages in space in order to anticipate a possible collision with satellites in time, in particular with a certain probability, and to be able to avoid them by changing the course of the satellites.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, mittels welchem die Flugbahnen von Objekten, welche eine geringe Größe und/oder einen geringen Reflexionsgrad aufweisen, mit hoher Genauigkeit bestimmbar ist.The present invention has for its object to provide a method by means of which the trajectories of objects which have a small size and / or a low degree of reflectivity, can be determined with high accuracy.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Bestimmung der Flugbahn eines Objekts, insbesondere eines Objekts im Weltraum, gelöst, welches Folgendes umfasst:

  • – Nachführen einer Laservorrichtung und einer Detektionsvorrichtung mittels einer Nachführungsvorrichtung zur Verfolgung des Objekts längs seiner ungefähren Flugbahn;
  • – Erzeugen von Laserstrahlung, insbesondere Laserpulsen, mittels der Laservorrichtung;
  • – Ablenken der Laserstrahlung mittels einer Strahlablenkungsvorrichtung;
  • – Steuern und/oder Regeln der Strahlablenkungsvorrichtung mittels einer Steuervorrichtung derart, dass Laserstrahlung nacheinander auf voneinander verschiedene Subbereiche eines von der Detektionsvorrichtung erfassten Detektionsbereichs gerichtet wird;
  • – Detektieren von Laserlicht, welches von der Laservorrichtung emittiert und von dem in einem Subbereich des Detektionsbereichs angeordneten Objekt reflektiert wurde, mittels der Detektionsvorrichtung.
This object is achieved according to the invention by a method for determining the trajectory of an object, in particular of an object in space, which comprises the following:
  • - Tracking a laser device and a detection device by means of a tracking device for tracking the object along its approximate trajectory;
  • - generating laser radiation, in particular laser pulses, by means of the laser device;
  • - deflecting the laser radiation by means of a beam deflection device;
  • Controlling and / or regulating the beam deflection device by means of a control device such that laser radiation is directed successively to mutually different subregions of a detection area detected by the detection device;
  • Detecting laser light emitted by the laser device and reflected by the object located in a sub-area of the detection area by means of the detection device.

Mittels eines solchen Verfahrens kann eine bekannte ungefähre Flugbahn eines Objekts präzisiert werden. Insbesondere kann hierdurch ein genaues Nachführen, d. h. ein Feintracking, eines Objekts erfolgen. By means of such a method, a known approximate trajectory of an object can be specified. In particular, this can be an accurate tracking, d. H. a fine tracking, an object done.

Unter einem Subbereich ist in dieser Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen ein Teilbereich des von der Detektionsvorrichtung erfassten Detektionsbereichs zu verstehen. A sub-area in this description and the appended claims is to be understood as a sub-area of the detection area detected by the detection device.

Ein Bereich ist dabei insbesondere ein Raumbereich, beispielsweise ein Raumwinkelbereich, welcher mittels der Laservorrichtung mit Laserlicht beaufschlagt wird und/oder in welchem Licht emittiert oder reflektiert werden muss, damit dieses von der Detektionsvorrichtung erfassbar ist.A region is in particular a spatial region, for example a solid angle region, which is exposed to laser light by means of the laser device and / or in which light must be emitted or reflected so that it can be detected by the detection device.

Die Raumwinkelbereiche weisen dabei entweder einen gemeinsamen Ursprung oder zwei voneinander verschiedene Ursprünge auf.The solid angle regions have either a common origin or two mutually different origins.

Unter einer ungefähren Flugbahn ist in dieser Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen eine Flugbahn zu verstehen, welche mit relativ ungenauen, beispielsweise optisch passiven, d. h. ohne zusätzliche künstliche Beleuchtung, Methoden ermittelt wurde oder aufgrund von Berechnungen vorhergesagt wurde.An approximate trajectory in this specification and in the appended claims is a trajectory which is associated with relatively inaccurate, for example optically passive, d. H. without additional artificial lighting, methods was determined or predicted based on calculations.

Grundsätzlich kann vorgesehen sein, dass das Nachführen der Laservorrichtung mittels einer separaten Nachführungsvorrichtung erfolgt, welche vorzugsweise eine von der Strahlablenkungsvorrichtung separate Nachführungsvorrichtung ist. Alternativ hierzu kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Nachführung der Laservorrichtung mittels der Strahlablenkungsvorrichtung erfolgt. In principle, it can be provided that the tracking of the laser device takes place by means of a separate tracking device, which is preferably a separate tracking device from the beam deflection device. Alternatively, however, it can also be provided that the tracking of the laser device is effected by means of the beam deflection device.

Günstig kann es sein, wenn das Nachführen der Detektionsvorrichtung mittels einer separaten Nachführungsvorrichtung erfolgt, welche vorzugsweise eine von der Laservorrichtung verschiedene Nachführungsvorrichtung ist. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Detektionsvorrichtung und die Laservorrichtung eine gemeinsame Nachführungsvorrichtung umfassen.It may be favorable if the tracking of the detection device takes place by means of a separate tracking device, which is preferably a tracking device different from the laser device. However, it can also be provided that the detection device and the laser device comprise a common tracking device.

Vorteilhaft kann es sein, wenn die Strahlablenkungsvorrichtung mittels der Steuervorrichtung so gesteuert und/oder geregelt wird, dass der Detektionsbereich mittels der Laserstrahlung, insbesondere der Laserpulse, abgerastert wird.It can be advantageous if the beam deflection device is controlled and / or regulated by means of the control device such that the detection region is scanned by means of the laser radiation, in particular the laser pulses.

Unter einem Abrastern ist in dieser Beschreibung und in den beigefügten Ansprüchen eine Steuerung und/oder Regelung der Strahlablenkungsvorrichtung derart zu verstehen, dass die Subbereiche des Detektionsbereichs in strukturierter Art und Weise gemäß einem vorgegebenen Suchmuster mit Laserstrahlung beaufschlagt werden. Scanning in this description and in the appended claims is to be understood as meaning control and / or regulation of the beam deflection device in such a way that the subregions of the detection region are exposed to laser radiation in a structured manner in accordance with a predetermined search pattern.

Vorteilhaft kann es sein, wenn die Strahlablenkungsvorrichtung mittels der Steuervorrichtung so gesteuert und/oder geregelt wird, dass der Detektionsbereich mittels der Laserstrahlung spiralförmig und/oder radial zum Zentrum des Detektionsbereichs abgerastert wird. It may be advantageous if the beam deflection device is controlled and / or regulated by the control device so that the detection area is scanned spirally and / or radially to the center of the detection area by means of the laser radiation.

Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die Strahlablenkungsvorrichtung mittels der Steuervorrichtung so gesteuert und/oder geregelt wird, dass der Detektionsbereich mittels der Laserpulse in einem quadratischen Muster und/oder linienförmig, insbesondere zeilenweise oder spaltenweise, abgerastert wird. Alternatively or additionally, it may be provided that the beam deflection device is controlled and / or regulated by means of the control device such that the detection region is scanned in a square pattern and / or in a line, in particular line by line or column by column, by means of the laser pulses.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass Laserlicht, welches von der Laservorrichtung emittiert und von dem in einem Subbereich angeordneten Objekt reflektiert wurde, mittels einer nicht ortsauflösenden Detektionsvorrichtung detektiert wird. Die Detektionsvorrichtung kann hierdurch eine wesentlich höhere Empfindlichkeit aufweisen. Die Detektionsvorrichtung ist insbesondere in einem Einzelphotonenbetrieb betreibbar, in welchem bereits ein Photon zur Erzeugung eines Detektionssignals ausreicht. In one embodiment of the invention, it is provided that laser light, which was emitted by the laser device and reflected by the object arranged in a sub-area, is detected by means of a non-spatially resolving detection device. The detection device can thereby have a much higher sensitivity. The detection device can be operated, in particular, in a single-photon mode in which a photon is already sufficient to generate a detection signal.

Günstig kann es sein, wenn zur Bestimmung der Entfernung des Objekts von der Laservorrichtung und der Detektionsvorrichtung mittels einer Auswertungsvorrichtung eine Zeitdifferenz zwischen dem Aussenden von Laserstrahlung, insbesondere eines Laserpulses, einerseits und der Detektion des von dem Objekt teilweise reflektierten Laserlichts, insbesondere Laserpulses, andererseits ermittelt wird.It may be favorable if, for determining the distance of the object from the laser device and the detection device by means of an evaluation device, a time difference between the emission of laser radiation, in particular a laser pulse, on the one hand and the detection of the partially reflected by the object laser light, in particular laser pulse, on the other hand determined becomes.

Ferner kann es günstig sein, wenn die ungefähre Flugbahn des Objekts mittels einer Radarvorrichtung und/oder mittels einer passiven Detektionsvorrichtung, d. h. ohne aktive künstliche Beleuchtung, ermittelt wird. Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass die ungefähre Flugbahn des Objekts aus einer Datenbank entnommen und/oder berechnet wird. Hierzu kann beispielsweise eine Datenbankvorrichtung vorgesehen sein, welche insbesondere mit mindestens einer Nachführungsvorrichtung gekoppelt ist.Furthermore, it may be favorable if the approximate trajectory of the object is determined by means of a radar device and / or by means of a passive detection device, i. H. without active artificial lighting. Alternatively or additionally, it can be provided that the approximate trajectory of the object is taken from a database and / or calculated. For this purpose, for example, a database device may be provided, which is in particular coupled to at least one tracking device.

Mittels einer Auswertungsvorrichtung wird vorzugsweise die Position und/oder die Ausrichtung der Strahlablenkungsvorrichtung beim Aussenden der Laserstrahlung erfasst.By means of an evaluation device, the position and / or the orientation of the beam deflecting device when emitting the laser radiation is preferably detected.

Insbesondere dann, wenn mittels der Laservorrichtung Laserpulse aussendbar sind oder ausgesandt werden, kann vorgesehen sein, dass mittels der Auswertungsvorrichtung eine Zuordnung von detektiertem Laserlicht zu ausgesandten Laserpulsen, insbesondere über eine Abschätzung der Laufzeit, durchführbar ist oder durchgeführt wird. Insbesondere dann, wenn mehrere Laserpulse ausgesandt werden, bis reflektiertes Laserlicht eines zuvor ausgesandten Laserpulses detektiert wird, kann eine solche Zuordnung vorteilhaft sein.In particular, when laser pulses can be emitted or emitted by means of the laser device, it can be provided that an association of detected laser light to emitted laser pulses, in particular via an estimation of the transit time, can be carried out or carried out by means of the evaluation device. In particular, when a plurality of laser pulses are emitted until reflected laser light of a previously transmitted laser pulse is detected, such an assignment may be advantageous.

Vorzugsweise wird aus dieser Position und/oder aus dieser Ausrichtung der Strahlablenkungsvorrichtung eine Relativposition des Objekts relativ zu einem Zentrum des Detektionsbereichs zu einem vorgegebenen Zeitpunkt ermittelt. Preferably, from this position and / or from this orientation of the beam deflection device, a relative position of the object relative to a center of the detection area is determined at a predetermined time.

Die Strahlablenkungsvorrichtung wird mittels der Steuervorrichtung vorzugsweise so gesteuert und/oder geregelt, dass der Detektionsbereich mittels der Laserstrahlung, insbesondere der Laserpulse, längs eines vorgegebenen Rasters abgerastert wird und dass mittels einer Auswertungsvorrichtung aus einem ermittelten Zeitpunkt, zu welchem eine Reflexion erfolgt und/oder zu welchem mittels der Detektionsvorrichtung reflektierte Laserstrahlung detektiert wird, eine Relativposition des Objekts relativ zu einem Zentrum des Detektionsbereichs ermittelt wird. Insbesondere wird hierbei aus einer ermittelten verstrichenen Zeit während der Durchführung des Verfahrens auf einen bestimmten Punkt des Rasters geschlossen, um die Relativposition des Objekts relativ zu dem Zentrum des Detektionsbereichs zu ermitteln. The beam deflection device is preferably controlled and / or regulated by means of the control device such that the detection area is scanned along a predetermined grid by means of the laser radiation, in particular the laser pulses, and by means of an evaluation device from a determined time to which a reflection takes place and / or which is detected by the detection device laser radiation is detected, a relative position of the object is determined relative to a center of the detection area. In particular, in this case, it is concluded from a determined elapsed time during the execution of the method to a specific point of the grid in order to determine the relative position of the object relative to the center of the detection area.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass aus der ermittelten Relativposition des Objekts relativ zu dem Zentrum des Detektionsbereiches und aus der ungefähren Flugbahn des Objekts und/oder aus mindestens zwei zeitlich nacheinander ermittelten Relativpositionen des Objekts relativ zu dem Zentrum des Detektionsbereichs eine tatsächliche Flugbahn des Objekts bestimmt wird, insbesondere unter Verwendung der ermittelten Winkelpositionen mindestens einer Nachführungsvorrichtung. Die Bestimmung der tatsächlichen Flugbahn kann beispielsweise durch Berechnung der Keplerbahn mit den zugehörigen Keplerelementen erfolgen. Vorzugsweise wird die Nachführung der Laservorrichtung und der Detektionsvorrichtung an die tatsächliche Flugbahn des Objekts angepasst. Eine solche Anpassung wird auch als "Feintracking" bezeichnet. In one embodiment of the invention, it is provided that from the determined relative position of the object relative to the center of the detection area and from the approximate trajectory of the object and / or from at least two temporally successively determined relative positions of the object relative to the center of the detection area, an actual trajectory of the Object is determined, in particular using the determined angular positions of at least one tracking device. The determination of the actual trajectory can be carried out, for example, by calculating the Kepler path with the associated Kepler elements. Preferably, the tracking of the laser device and the detection device is adapted to the actual trajectory of the object. Such an adaptation is also referred to as "fine tracking".

Günstig kann es sein, wenn das Verfahren mehrfach hintereinander durchgeführt wird, um nach und nach eine höhere Genauigkeit bei der Bestimmung der tatsächlichen Flugbahn des Objekts zu erzielen. Die bei der erstmaligen Durchführung des Verfahrens ermittelte tatsächliche Flugbahn des Objekts ist dann die ungefähre Flugbahn des Objekts bei der zweiten Durchführung des Verfahrens, usw.It may be favorable if the method is carried out several times in succession in order to gradually achieve a higher accuracy in determining the actual trajectory of the object. The actual trajectory of the object ascertained when the method is carried out for the first time is then the approximate trajectory of the object in the second execution of the method, etc.

Nach der Bestimmung der tatsächlichen Flugbahn des Objekts wird somit vorzugsweise die Nachführung mittels der Nachführungsvorrichtung so angepasst, dass die Laservorrichtung und die Detektionsvorrichtung zur Verfolgung des Objekts längs seiner tatsächlichen Flugbahn nachgeführt werden.After the determination of the actual trajectory of the object, the tracking by means of the tracking device is thus preferably adjusted such that the laser device and the detection device for tracking the object are tracked along its actual trajectory.

Auch Objekte, welche sich relativ zu der Laservorrichtung und/oder der Detektionsvorrichtung nicht bewegen, d.h. stationäre Objekte, können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens detektiert werden. Insbesondere kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens die Position eines Objekts relativ zu der Laservorrichtung und der Detektionsvorrichtung ermittelt werden. Even objects which do not move relative to the laser device and / or the detection device, ie stationary objects, can be detected by means of the method according to the invention. In particular, by means of the method according to the invention, the position of an object be determined relative to the laser device and the detection device.

Die Bestimmung der (stationären) Position eines Objekts ist ein Spezialfall der Bestimmung der Flugbahn eines Objekts, bei welchem die Flugbahn als Bewegungsvektor den Nullvektor aufweist. The determination of the (stationary) position of an object is a special case of the determination of the trajectory of an object in which the trajectory as the motion vector has the zero vector.

Die Laservorrichtung und die Detektionsvorrichtung werden zur Detektion der Position eines Objekts auf den Bereich einer erwarteten, ungefähren Position des Objekts gerichtet. Dieses Richten ist somit auch ein Spezialfall des Nachführens, bei welchem der Bewegungsvektor der Nullvektor ist. The laser device and the detection device are directed to the area of an expected, approximate position of the object for detecting the position of an object. This directing is thus also a special case of tracking, in which the motion vector is the zero vector.

Die vorliegende Erfindung betrifft somit auch ein Verfahren zur Bestimmung der Position eines Objekts, insbesondere eines Objekts im Weltraum, umfassend:

  • – Richten einer Laservorrichtung und einer Detektionsvorrichtung auf einen Bereich einer erwarteten Position des Objekts;
  • – Erzeugen von Laserstrahlung mittels der Laservorrichtung;
  • – Ablenken der Laserstrahlung mittels einer Strahlablenkungsvorrichtung;
  • – Steuern und/oder Regeln der Strahlablenkungsvorrichtung mittels einer Steuervorrichtung derart, dass die Laserstrahlung nacheinander auf voneinander verschiedene Subbereiche eines von der Detektionsvorrichtung erfassten Detektionsbereichs gerichtet wird;
  • – Detektieren von Laserlicht, welches von der Laservorrichtung emittiert und von dem in einem Subbereich des Detektionsbereichs angeordneten Objekt reflektiert wurde, mittels der Detektionsvorrichtung.
The present invention thus also relates to a method for determining the position of an object, in particular of an object in space, comprising:
  • - directing a laser device and a detection device to an area of an expected position of the object;
  • - generating laser radiation by means of the laser device;
  • - deflecting the laser radiation by means of a beam deflection device;
  • Controlling and / or regulating the beam deflection device by means of a control device such that the laser radiation is successively directed to mutually different subregions of a detection area detected by the detection device;
  • Detecting laser light emitted by the laser device and reflected by the object located in a sub-area of the detection area by means of the detection device.

Dieses Verfahren kann einzelne oder mehrere der im Zusammenhang mit dem Verfahren zur Bestimmung der Flugbahn eines Objekts und/oder der Flugbahnbestimmungsvorrichtung beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile aufweisen.This method may comprise one or more of the features and / or advantages described in connection with the method for determining the trajectory of an object and / or the trajectory determination device.

Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Flugbahnbestimmungsvorrichtung zur Bestimmung der Flugbahn eines Objekts. The present invention further relates to a trajectory determination device for determining the trajectory of an object.

Der Erfindung liegt diesbezüglich die Aufgabe zugrunde, eine Flugbahnbestimmungsvorrichtung bereitzustellen, mittels welcher die Flugbahn von Objekten, welche eine geringe Größe, einen geringen Reflexionsgrad und/oder einen großen Abstand von der Vorrichtung aufweisen, mit hoher Genauigkeit bestimmbar ist. The invention is in this respect the object of providing a trajectory determination device by means of which the trajectory of objects which have a small size, a low degree of reflection and / or a large distance from the device can be determined with high accuracy.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Flugbahnbestimmungsvorrichtung zur Bestimmung der Flugbahn eines Objekts, insbesondere eines Objekts im Weltraum, gelöst, welche Folgendes umfasst:

  • – eine Laservorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlung;
  • – eine Detektionsvorrichtung zur Detektion von Laserlicht, welches mittels der Laservorrichtung emittiert und in einem Detektionsbereich der Detektionsvorrichtung reflektiert wurde;
  • – eine Nachführungsvorrichtung zum Nachführen der Laservorrichtung und der Detektionsvorrichtung zur Verfolgung des Objekts längs seiner ungefähren Flugbahn;
  • – eine Strahlablenkungsvorrichtung zum Ablenken der Laserstrahlung;
  • – eine Steuervorrichtung zum Steuern und/oder Regeln der Strahlablenkungsvorrichtung derart, dass die Laserstrahlung nacheinander auf voneinander verschiedene Subbereiche des von der Detektionsvorrichtung erfassten Detektionsbereichs richtbar ist.
This object is achieved according to the invention with a trajectory determination device for determining the trajectory of an object, in particular of an object in space, which comprises the following:
  • A laser device for generating laser radiation;
  • A detection device for detecting laser light emitted by the laser device and reflected in a detection area of the detection device;
  • A tracking device for tracking the laser device and the detection device for tracking the object along its approximate trajectory;
  • A beam deflection device for deflecting the laser radiation;
  • A control device for controlling and / or regulating the beam deflecting device in such a way that the laser radiation can be directed successively to different subregions of the detection range detected by the detection device.

Die erfindungsgemäße Flugbahnbestimmungsvorrichtung weist vorzugsweise einzelne oder mehrere Merkmale und/oder Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens auf. The trajectory determination device according to the invention preferably has one or more features and / or advantages of the method according to the invention.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Detektionsvorrichtung eine nicht ortsauflösende Detektionsvorrichtung ist. Beispielsweise kann die Detektionsvorrichtung ein Einzeldetektor, insbesondere ein Photomultiplier und/oder eine Single Photon Avalanche Diode (SPAD), sein. In particular, it is provided that the detection device is a non-spatially resolving detection device. For example, the detection device may be a single detector, in particular a photomultiplier and / or a single photon avalanche diode (SPAD).

Günstig kann es sein, wenn die Flugbahnbestimmungsvorrichtung eine Auswertungsvorrichtung umfasst, mittels welcher durch Ermitteln einer Zeitdifferenz zwischen dem Aussenden eines Laserpulses einerseits und der Detektion des von dem Objekt teilweise reflektierten Laserpulses andererseits die Entfernung des Objekts von der Laservorrichtung und der Detektionsvorrichtung ermittelbar ist. It may be favorable if the trajectory determination device comprises an evaluation device, by means of which the distance of the object from the laser device and the detection device can be determined by determining a time difference between the emission of a laser pulse on the one hand and the detection of the laser pulse partially reflected by the object.

Die Flugbahnbestimmungsvorrichtung umfasst vorzugsweise eine Auswertungsvorrichtung, mittels welcher aus einer ermittelten Relativposition des Objekts relativ zu dem Zentrum des Detektionsbereichs und aus der ungefähren Flugbahn des Objekts und/oder aus mindestens zwei zeitlich nacheinander ermittelten Relativpositionen des Objekts relativ zu dem Zentrum des Detektionsbereichs eine tatsächliche Flugbahn des Objekts bestimmbar ist. The trajectory determination device preferably comprises an evaluation device, by means of which an actual trajectory of the object can be determined from a determined relative position of the object relative to the center of the detection area and from the approximate trajectory of the object and / or from at least two temporally successively determined relative positions of the object relative to the center of the detection area Object is determinable.

Die Steuervorrichtung der Flugbahnbestimmungsvorrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, dass einzelne oder mehrere Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchführbar sind. The control device of the trajectory determination device is preferably designed so that one or more steps of the method according to the invention can be carried out.

Eine Strahlablenkungsvorrichtung kann beispielsweise ein sogenannter Tip-Tilt-Spiegel sein. Insbesondere ist die Strahlablenkungsvorrichtung ein optisches Element mit hoher zeitlicher Dynamik und hoher Winkelauflösung, so dass die Laserpulse gezielt in voneinander verschiedene Subbereiche des von der Detektionsvorrichtung erfassten Detektionsbereichs richtbar sind. A beam deflection device may, for example, be a so-called tip-tilt mirror. In particular, the beam deflection device is a optical element with high temporal dynamics and high angular resolution, so that the laser pulses can be targeted in different subregions of the detected detection area detected by the detection device.

Es kann vorgesehen sein, dass mittels der erfindungsgemäßen Flugbahnbestimmungsvorrichtung zur Bestimmung der Flugbahn eines Objekts, insbesondere eines Objekts im Weltraum, auch stationäre Objekte detektierbar sind. It can be provided that stationary objects can also be detected by means of the trajectory determination device according to the invention for determining the trajectory of an object, in particular of an object in outer space.

Die Flugbahnbestimmungsvorrichtung ist dann eine Positionsbestimmungsvorrichtung zur Bestimmung der Position eines Objekts, insbesondere eines Objekts im Weltraum. The trajectory determination device is then a position determination device for determining the position of an object, in particular of an object in space.

Die vorliegende Erfindung betrifft somit auch eine Positionsbestimmungsvorrichtung zur Bestimmung der Position eines Objekts, insbesondere eines Objekts im Weltraum, umfassend:

  • – eine Laservorrichtung zur Erzeugung von Laserstrahlung;
  • – eine Detektionsvorrichtung zur Detektion von Laserlicht, welches mittels der Laservorrichtung emittiert und in einem Detektionsbereich der Detektionsvorrichtung reflektiert wurde;
  • – eine Ausrichtungsvorrichtung zum Ausrichten der Laservorrichtung und der Detektionsvorrichtung auf eine erwartete, ungefähre Position des Objekts;
  • – eine Strahlablenkungsvorrichtung zum Ablenken der Laserstrahlung;
  • – eine Steuervorrichtung zum Steuern und/oder Regeln der Strahlablenkungsvorrichtung derart, dass die Laserstrahlung nacheinander auf voneinander verschiedene Subbereiche des von der Detektionsvorrichtung erfassten Detektionsbereichs richtbar ist.
The present invention thus also relates to a position determining device for determining the position of an object, in particular of an object in space, comprising:
  • A laser device for generating laser radiation;
  • A detection device for detecting laser light emitted by the laser device and reflected in a detection area of the detection device;
  • An alignment device for aligning the laser device and the detection device to an expected, approximate position of the object;
  • A beam deflection device for deflecting the laser radiation;
  • A control device for controlling and / or regulating the beam deflecting device in such a way that the laser radiation can be directed successively to different subregions of the detection range detected by the detection device.

Die erfindungsgemäße Positionsbestimmungsvorrichtung weist vorzugsweise einzelne oder mehrere Merkmale der erfindungsgemäßen Verfahren und/oder der erfindungsgemäßen Flugbahnbestimmungsvorrichtung auf. The position-determining device according to the invention preferably has one or more features of the method according to the invention and / or of the trajectory determination device according to the invention.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung können insbesondere auch Objekte bis zum geostationären Orbit detektiert und deren Position bestimmt werden. By means of the method according to the invention and / or the device according to the invention, in particular objects can also be detected up to the geostationary orbit and their position determined.

Das erfindungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße Flugbahnbestimmungsvorrichtung können vorzugsweise ferner einzelne oder mehrere der nachfolgend beschriebenen Merkmale und/oder Vorteile aufweisen. The method according to the invention and / or the trajectory determination device according to the invention may preferably furthermore have one or more of the features and / or advantages described below.

Günstig kann es sein, wenn mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung Objekte mit einer Größe bis ungefähr 10 cm detektierbar und deren Flugbahnen bestimmbar sind.It may be favorable if by means of the method according to the invention and / or the device according to the invention objects with a size of up to approximately 10 cm can be detected and their trajectories can be determined.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung kommen vorzugsweise ohne positionsempfindliche Detektoren, insbesondere ohne Quadrantendetektoren, Lateraleffektdioden, Focal Plane Arrays, etc. aus. The method according to the invention and the device according to the invention preferably take place without position-sensitive detectors, in particular without quadrant detectors, lateral effect diodes, focal plane arrays, etc.

Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung können vorzugsweise auch Objekte erfasst und deren Flugbahnen bestimmt werden, welche nicht wie Satelliten mit optischen Retro-Reflektoren versehen sind. By means of the method according to the invention and / or the device according to the invention, it is also preferably possible to detect objects and determine their trajectories, which are not provided with optical retro reflectors like satellites.

Vorzugsweise muss das zu detektierende Objekt nicht permanent mit Laserstrahlung beaufschlagt werden. Vielmehr kann ein ungefähr bekannter Raumbereich vorzugsweise mittels Laserpulsen abgerastert werden. Preferably, the object to be detected does not have to be permanently exposed to laser radiation. Rather, an approximately known spatial area can preferably be scanned by means of laser pulses.

Ein Laser-Tracking-Verfahren kann beispielsweise auf der Messung von Positionsabweichungen relativ zu einer optischen Achse beruhen, wobei positionsempfindliche Detektoren verwendet werden, welche zum Betrieb eine große Anzahl von reflektierten Photonen benötigen. Insbesondere für kleine Objekte, Objekte mit kleinerem Reflexionsgrad oder weit entfernte Objekte ist diese Methode jedoch eher ungeeignet. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind hingegen vorzugsweise auch sehr kleine Objekte und/oder sehr weit entfernte Objekte detektierbar und deren Flugbahnen bestimmbar. For example, a laser tracking technique may be based on the measurement of positional deviations relative to an optical axis using position sensitive detectors which require a large number of reflected photons to operate. Especially for small objects, objects with a smaller reflectance or distant objects, this method is rather unsuitable. By contrast, by means of the method according to the invention and / or the device according to the invention, it is also possible to detect very small objects and / or very distant objects and to determine their trajectories.

Vorzugsweise wird die Detektionsvorrichtung im Durchbruchsbetrieb (Geigermodus) betrieben. Dies bedeutet, dass die Verstärkung der Detektionsvorrichtung vorzugsweise derart hoch eingestellt wird, dass schon ein einziges Photon die Detektionsvorrichtung in Sättigung treibt und somit mit hoher Wahrscheinlichkeit detektiert wird. Hierdurch kann eine Detektionsvorrichtung mit sehr hoher Empfindlichkeit bereitgestellt werden, so dass auch sehr kleine Objekte zuverlässig erfasst werden können. Preferably, the detection device is operated in the breakdown mode (Geiger mode). This means that the gain of the detection device is preferably set so high that even a single photon drives the detection device into saturation and thus is detected with high probability. In this way, a detection device with very high sensitivity can be provided, so that even very small objects can be detected reliably.

Vorzugsweise werden Objekte zunächst in einem Ad-hoc-Modus detektiert oder es werden bekannte Flugbahnen von Objekten nachvermessen, bis eine sogenannte Kataloggenauigkeit aufrechterhalten wird (Katalog-Modus). Die so erhältliche Flugbahn dieser Objekte ist vorzugsweise die ungefähre Flugbahn der Objekte. Preferably, objects are first detected in an ad hoc mode, or known trajectories of objects will be measured until a so-called catalog accuracy is maintained (catalog mode). The trajectory of these objects thus obtainable is preferably the approximate trajectory of the objects.

In einem nächsten Schritt wird vorzugsweise ein Suchraum definiert, in welchem das Objekt, beispielsweise anhand der Präzision der ursprünglichen Orbitbestimmung oder aufgrund der Genauigkeit eines genutzten Katalogs, zu erwarten ist. In a next step, a search space is preferably defined in which the object, for example based on the precision of the original Orbit determination or due to the accuracy of a used catalog, is expected.

In einem weiteren Schritt wird vorzugsweise mittels eines Pulslasers der Suchraum abgescannt, in dem die Winkel, unter denen der Laserstrahl ausgesandt wird, nach und nach verändert werden. Hierbei kann insbesondere die angestrahlte Position im Suchraum nach jedem Laserpuls verändert werden. Grundsätzlich kommen dabei jedoch sämtliche Suchstrategien in Frage. In a further step, the search space is preferably scanned by means of a pulse laser, in which the angles at which the laser beam is emitted are changed gradually. In this case, in particular the illuminated position in the search space can be changed after each laser pulse. In principle, however, all search strategies come into question.

Vorteilhaft kann es dann sein, die Horizontal- und Vertikalwinkel, unter denen der Laserpuls ausgesandt wird, zu speichern und diese Winkelkoordinaten, die sich insbesondere aus der Stellung des Teleskops und dem Subbereich ergeben, mit einem Zeitstempel zu versehen. It can then be advantageous to store the horizontal and vertical angles at which the laser pulse is emitted and to provide these angular coordinates, which result, in particular, from the position of the telescope and the subregion, with a time stamp.

Durch geeignete Wahl der Pulswiederholrate der Laservorrichtung und Anpassung der Scanrate wird das Objekt irgendwann während des Scanzyklus von einem Laserpuls erleuchtet. By suitable choice of the pulse repetition rate of the laser device and adaptation of the scan rate, the object is illuminated by a laser pulse sometime during the scan cycle.

Zur Detektion wird vorzugsweise eine beispielsweise als Ranging-Sensor ausgebildete Detektionsvorrichtung verwendet, so dass reflektiertes Laserlicht mit hoher Empfindlichkeit zuverlässig erfasst werden kann. For detection, a detection device designed, for example, as a ranging sensor is preferably used, so that reflected laser light can be reliably detected with high sensitivity.

Trifft ein Laserpuls während des Scanvorgangs das Objekt, so können von diesem reflektierte Photonen von der Detektionsvorrichtung detektiert werden. Durch eine Laufzeitbestimmung kann zudem der Abstand des Objekts bestimmt werden. Dieser Abstand wird ebenso wie die zuvor vermerkte Horizontal- und Vertikalwinkelposition und die Zeit erfasst. Sämtliche Daten können in Beziehung zueinander gesetzt werden, so dass ein Datensatz erhältlich ist, aus welchem eine sehr genaue Absolutposition des Objekts im Weltraum (relativ zu der Erde) bestimmbar ist. If a laser pulse strikes the object during the scanning process, reflected photons from the detection device can be detected by it. By determining the transit time, the distance of the object can also be determined. This distance is detected as well as the previously noted horizontal and vertical angular position and time. All data can be related to each other so that a data set is available from which a very accurate absolute position of the object in space (relative to the earth) can be determined.

Dieses Verfahren lässt sich vorzugsweise entlang eines angenommenen Orbits weiter durchführen, so dass aus den gewonnenen Datensätzen schließlich eine tatsächliche Flugbahn des Objekts ermittelt werden kann. This method can preferably be carried out further along an assumed orbit, so that finally an actual trajectory of the object can be determined from the data records obtained.

Die Genauigkeit des Verfahrens hängt im Wesentlichen vom Laserstrahldurchmesser am Ort des Zielobjekts und von der Winkelauflösung der Strahlablenkungsvorrichtung ab. The accuracy of the method depends essentially on the laser beam diameter at the location of the target object and on the angular resolution of the beam deflection device.

Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine Laservorrichtung mit einer Pulswiederholrate von ungefähr 1 kHz, einer Pulsenergie von 1 J und einem Strahldurchmesser von ungefähr 7 m in einer Entfernung von ungefähr 1.000 km sowie ein Suchraum in Form einer Ellipse (große Halbachse, welche vorzugsweise entlang der Flugbahn verläuft: ungefähr 500 m, kleine Halbachse, welche vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur Flugbahn verläuft: ungefähr 100 m; was ungefähr der aktuellen Genauigkeit des Bahndatenkatalogs für Weltraumschrott in niedrigen Erdorbits entspricht) vorgesehen sind. Zur kompletten Abdeckung dieses Suchraums benötigt man beispielsweise ungefähr 1.000 Pulse. Bewegt man den Suchraum mit der ungefähren Flugbahn mit, so trifft man das Objekt in diesem Beispiel ungefähr 1× pro Sekunde und kann somit einen Datensatz aufzeichnen. Abhängig von der Scanstrategie kann die Anzahl der Treffer des Objekts pro Sekunde und somit die Häufigkeit der Positionsmessung erhöht werden. For example, it may be provided that a laser device with a pulse repetition rate of about 1 kHz, a pulse energy of 1 J and a beam diameter of about 7 m at a distance of about 1,000 km and a search space in the form of an ellipse (large semi-axis, which preferably along the Trajectory is approximately 500 m, small semi-axis, which is preferably substantially perpendicular to the trajectory: approximately 100 m, which is approximately the current accuracy of the orbital catalog for low-earth orbit space debris equivalent) provided. For complete coverage of this search space you need, for example, about 1,000 pulses. If one moves the search space with the approximate trajectory, one hits the object in this example approximately 1 × per second and can thus record a data record. Depending on the scan strategy, the number of hits of the object per second and thus the frequency of the position measurement can be increased.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und/oder mittels der erfindungsgemäßen Flugbahnbestimmungsvorrichtung wird ein nachgeführter Detektionsbereich vorzugsweise mittels Laserpulsen abgerastert oder gescannt. In the method according to the invention and / or by means of the trajectory determination device according to the invention, a traced detection area is preferably scanned or scanned by means of laser pulses.

Unter Laserstrahlung ist insbesondere kontinuierliche Laserstrahlung oder gepulste Laserstrahlung (Laserpulse) zu verstehen.By laser radiation is meant in particular continuous laser radiation or pulsed laser radiation (laser pulses).

Vorzugsweise hängt die Genauigkeit bei der Positionsermittlung somit von dem Strahldurchmesser des Lasers und nicht von einer Ortsauflösung der Detektionsvorrichtung ab.Preferably, the accuracy in the position determination thus depends on the beam diameter of the laser and not on a spatial resolution of the detection device.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Genauigkeit bei der Positionsermittlung von der Genauigkeit der Strahlablenkungsvorrichtung, der mindestens einen Nachführungsvorrichtung und/oder mindestens einer Aufnahme- und Lagerungsvorrichtung für die Laservorrichtung abhängt.Furthermore, it can be provided that the accuracy in the position determination depends on the accuracy of the beam deflection device, the at least one tracking device and / or at least one receiving and storing device for the laser device.

Weitere bevorzugte Merkmale und/oder Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen. Further preferred features and / or advantages of the invention are the subject of the following description and the drawings of exemplary embodiments.

In den Zeichnungen zeigen: In the drawings show:

1 eine schematische Darstellung einer Flugbahnbestimmungsvorrichtung zur Bestimmung der Flugbahn eines Objekts im Weltraum; 1 a schematic representation of a trajectory determination device for determining the trajectory of an object in space;

2 eine schematische Darstellung einer Laservorrichtung der Flugbahnbestimmungsvorrichtung; 2 a schematic representation of a laser device of the trajectory determination device;

3 eine schematische Darstellung eines mittels einer Detektionsvorrichtung der Flugbahnbestimmungsvorrichtung erfassbaren Detektionsbereichs, welcher mittels Laserpulsen aus der Laservorrichtung spiralförmig abgerastert wird; 3 a schematic representation of detectable by means of a detection device of the trajectory determination device detection area, which is scanned spirally by means of laser pulses from the laser device;

4 eine der 3 entsprechende schematische Darstellung des Detektionsbereichs, wobei quadratische Subbereiche des Detektionsbereichs spiralförmig nacheinander mit Laserpulsen beaufschlagt werden; 4 one of the 3 corresponding schematic representation of the detection area, wherein quadratic subregions of the detection area are spirally applied successively with laser pulses;

5 eine der 3 entsprechende schematische Darstellung eines Detektionsbereichs, wobei quadratische Subbereiche des Detektionsbereichs zeilenweise nacheinander mit Laserpulsen beaufschlagt werden; und 5 one of the 3 corresponding schematic representation of a detection area, wherein quadratic subregions of the detection area are successively subjected to laser pulses in succession; and

6 eine schematische Darstellung der ungefähren Flugbahn und der tatsächlichen Flugbahn eines mittels der Flugbahnbestimmungsvorrichtung erfassbaren Objekts. 6 a schematic representation of the approximate trajectory and the actual trajectory of a detectable by the trajectory determination device object.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in sämtlichen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Identical or functionally equivalent elements are provided with the same reference numerals in all figures.

Eine in den 1 und 2 dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete Flugbahnbestimmungsvorrichtung umfasst eine Laservorrichtung 102 und eine Detektionsvorrichtung 104. One in the 1 and 2 shown as a whole with 100 designated trajectory determination device comprises a laser device 102 and a detection device 104 ,

Zur Ausrichtung der Laservorrichtung 102 und der Detektionsvorrichtung 104 auf ein zu detektierendes Objekt 106, beispielsweise ein Objekt 106 im Weltraum, umfasst die Flugbahnbestimmungsvorrichtung 100 mindestens eine Ausrichtungsvorrichtung 108, welche beispielsweise als eine Nachführungsvorrichtung 110 ausgebildet ist.For alignment of the laser device 102 and the detection device 104 to an object to be detected 106 , for example, an object 106 in outer space, includes the trajectory determination device 100 at least one alignment device 108 which is used, for example, as a tracking device 110 is trained.

Mittels der Ausrichtungsvorrichtung 108 können die Laservorrichtung 102 und die Detektionsvorrichtung 104 auf das Objekt 106 ausgerichtet werden. By means of the alignment device 108 can the laser device 102 and the detection device 104 on the object 106 be aligned.

Insbesondere bei stationären Objekten, welche sich relativ zu der Laservorrichtung 102 und der Detektionsvorrichtung 104 nicht bewegen, beispielsweise Objekte 106 in einem geostationären Orbit, ist mittels der Flugbahnbestimmungsvorrichtung 100 somit als Spezialfall der Bestimmung einer Flugbahn die Position des Objekts 106 ermittelbar. Especially with stationary objects which are relative to the laser device 102 and the detection device 104 do not move, for example, objects 106 in a geostationary orbit is by means of the trajectory determination device 100 thus, as a special case of determining a trajectory, the position of the object 106 determined.

Die Flugbahnbestimmungsvorrichtung 100 ist somit auch eine Positionsbestimmungsvorrichtung 111. The trajectory determination device 100 is thus also a position determining device 111 ,

Zur Detektion von relativ zu der Laservorrichtung 102 und der Detektionsvorrichtung 104 bewegten Objekten 106 können die Laservorrichtung 102 und die Detektionsvorrichtung 104 mittels der Nachführungsvorrichtung 110 zur Verfolgung des Objekts 106 längs einer ungefähren Flugbahn 112 des Objekts 106 nachgeführt werden. For detection relative to the laser device 102 and the detection device 104 moving objects 106 can the laser device 102 and the detection device 104 by means of the tracking device 110 for tracking the object 106 along an approximate trajectory 112 of the object 106 be tracked.

Die Laservorrichtung 102 ist dabei mittels der Ausrichtungsvorrichtung 108 so ausrichtbar und/oder mittels der Nachführungsvorrichtung 110 so nachführbar, dass von der Laservorrichtung 102 emittierte Laserpulse 114 in einen Raumbereich gerichtet werden können, in welchem das Objekt 106 angeordnet ist. The laser device 102 is by means of the alignment device 108 so alignable and / or by means of the tracking device 110 so trackable that of the laser device 102 emitted laser pulses 114 can be directed into a space area in which the object 106 is arranged.

Ferner ist die Detektionsvorrichtung 104 mittels der Ausrichtungsvorrichtung 108 so ausrichtbar und/oder mittels der Nachführungsvorrichtung 110 so nachführbar, dass ein Detektionsbereich 116 der Detektionsvorrichtung 104, in welchem Licht abgestrahlt oder reflektiert werden muss, damit dieses von der Detektionsvorrichtung 104 erfassbar ist, stets einen erwarteten, ungefähren Aufenthaltsort des Objekts 106 und dessen Umgebung umfasst. Furthermore, the detection device 104 by means of the alignment device 108 so alignable and / or by means of the tracking device 110 so traceable that a detection area 116 the detection device 104 in which light must be radiated or reflected, so that this from the detection device 104 is detectable, always an expected, approximate location of the object 106 and its surroundings.

Die Flugbahnbestimmungsvorrichtung 100 umfasst ferner eine Radarvorrichtung 118, mittels welcher ein Objekt 106 detektierbar ist und mittels welcher eine ungefähre Position und/oder eine ungefähre Flugbahn 112 des Objekts 106 ermittelbar ist. The trajectory determination device 100 further comprises a radar device 118 , by means of which an object 106 is detectable and by means of which an approximate position and / or an approximate trajectory 112 of the object 106 can be determined.

Die Flugbahnbestimmungsvorrichtung 100 umfasst ferner eine Steuervorrichtung 120 und eine Auswertungsvorrichtung 122. The trajectory determination device 100 further comprises a control device 120 and an evaluation device 122 ,

Mittels der Steuervorrichtung 120 sind die Laservorrichtung 102, die Detektionsvorrichtung 104, die Ausrichtungsvorrichtung 108, die Nachführungsvorrichtung 110, die Radarvorrichtung 118 und/oder eine (noch zu beschreibende) Strahlablenkungsvorrichtung steuerbar und/oder regelbar. By means of the control device 120 are the laser device 102 , the detection device 104 , the alignment device 108 , the tracking device 110 , the radar device 118 and / or a beam deflection device (to be described later) controllable and / or controllable.

Mittels der Auswertungsvorrichtung 122 sind von der Laservorrichtung 102 und/oder der Detektionsvorrichtung 104 sowie der Radarvorrichtung 118 ermittelte und/oder erzeugte Signale zur Bestimmung der Position und/oder der Flugbahn 112 des Objekts 106 auswertbar. By means of the evaluation device 122 are from the laser device 102 and / or the detection device 104 and the radar device 118 determined and / or generated signals for determining the position and / or trajectory 112 of the object 106 evaluable.

Wie 2 zu entnehmen ist, umfasst die Laservorrichtung 102 eine Laserpulserzeugungsvorrichtung 124 und eine Strahlablenkungsvorrichtung 126. As 2 can be seen, includes the laser device 102 a laser pulse generating device 124 and a beam deflection device 126 ,

Mittels der Laserpulserzeugungsvorrichtung 124 der Laservorrichtung 102 können Laserpulse 114 erzeugt werden. By means of the laser pulse generating device 124 the laser device 102 can laser pulses 114 be generated.

Mittels der Strahlablenkungsvorrichtung 126 können die Laserpulse 114 abgelenkt werden. By means of the beam deflection device 126 can the laser pulses 114 to get distracted.

Die Strahlablenkungsvorrichtung 126 ist hierzu vorzugsweise als ein Spiegel 128, beispielsweise als ein oder mehrere Kippspiegel, insbesondere ein Tip-Tilt-Spiegel, ausgebildet und um beispielsweise zwei Schwenkachsen 130 schwenkbar. The beam deflection device 126 this is preferably as a mirror 128 , For example, as one or more tilting mirrors, in particular a tip-tilt mirror formed and, for example, two pivot axes 130 pivotable.

Die von der Laserpulserzeugungsvorrichtung 124 erzeugten Laserpulse 114 sind direkt oder indirekt auf die Strahlablenkungsvorrichtung 126 richtbar und mittels der Strahlablenkungsvorrichtung 126 relativ zu einer Zentralachse 132 der Laservorrichtung 102 ablenkbar. The of the laser pulse generating device 124 generated laser pulses 114 are direct or indirectly to the beam deflection device 126 directionally and by means of the beam deflection device 126 relative to a central axis 132 the laser device 102 distractible.

Die vorstehend beschriebene Flugbahnbestimmungsvorrichtung 100 und somit auch die Positionsbestimmungsvorrichtung 111 funktionieren wie folgt:
Mittels der Radarvorrichtung 118 wird eine ungefähre Position und/oder eine ungefähre Flugbahn 112 eines Objekts 106 im Weltraum, beispielsweise von sogenanntem Weltraumschrott, ermittelt. The trajectory determination device described above 100 and thus also the position determining device 111 work as follows:
By means of the radar device 118 will be an approximate position and / or an approximate trajectory 112 an object 106 in space, for example of so-called space junk.

Die Bestimmung der Position und/oder Flugbahn des Objekts 106 ist bei der Verwendung einer Radarvorrichtung 118 jedoch relativ ungenau.The determination of the position and / or trajectory of the object 106 is when using a radar device 118 but relatively inaccurate.

Zur exakteren Bestimmung der Position und/oder Flugbahn 112 des Objekts 106 wird die Flugbahnbestimmungsvorrichtung 100 verwendet. For more precise determination of position and / or trajectory 112 of the object 106 becomes the trajectory determination device 100 used.

Hierzu werden die Laservorrichtung 102 und die Detektionsvorrichtung 104 mittels der Ausrichtungsvorrichtung 108 auf einen Punkt im Weltraum gerichtet, in welchem gemäß der Messung mittels der Radarvorrichtung 118 das Objekt 106 vermutet wird. For this purpose, the laser device 102 and the detection device 104 by means of the alignment device 108 directed to a point in space in which, according to the measurement by means of the radar device 118 the object 106 is suspected.

Insbesondere wird die Zentralachse 132 der Laservorrichtung 102 auf diesen Punkt gerichtet. In particular, the central axis 132 the laser device 102 directed to this point.

Ferner bildet dieser Punkt vorzugsweise ein Zentrum 134 des Detektionsbereichs 116 der Detektionsvorrichtung 104. Furthermore, this point preferably forms a center 134 of the detection area 116 the detection device 104 ,

Zur Detektion von bewegten Objekten 106 werden die Laservorrichtung 102 und die Detektionsvorrichtung 104 mittels der Nachführungsvorrichtung 110 längs der ungefähren Flugbahn 112 des Objekts 106 nachgeführt. For detection of moving objects 106 become the laser device 102 and the detection device 104 by means of the tracking device 110 along the approximate trajectory 112 of the object 106 tracked.

Zur exakteren Bestimmung der Position und/oder Flugbahn 112 des Objekts 106, d.h. zum Feintracking des Objekts 106, werden mittels der Laserpulserzeugungsvorrichtung 124 Laserpulse 114 erzeugt, welche zunächst längs der Zentralachse 132 der Laservorrichtung 102 in das Zentrum 134 des Detektionsbereichs 116 gerichtet werden. For more precise determination of position and / or trajectory 112 of the object 106 , ie for fine tracking of the object 106 , Be by means of the laser pulse generating device 124 laser pulses 114 generated, which initially along the central axis 132 the laser device 102 in the center 134 of the detection area 116 be directed.

Wenn das Objekt 106 tatsächlich im Zentrum 134 des Detektionsbereichs 116 angeordnet ist, so wird Laserlicht eines Laserpulses 114 von dem Objekt 106 reflektiert und mittels der Detektionsvorrichtung 104 detektiert. If the object 106 actually in the center 134 of the detection area 116 is arranged, then laser light of a laser pulse 114 from the object 106 reflected and by means of the detection device 104 detected.

Mittels der Auswertungsvorrichtung 122 wird dabei die aktuelle Ausrichtung der Laservorrichtung 102 und der Detektionsvorrichtung 104 sowie die Stellung der Strahlablenkungsvorrichtung 126 erfasst, so dass exakt ermittelt werden kann, in welchem Raumsegment das Objekt 106 angeordnet ist. By means of the evaluation device 122 This will be the current orientation of the laser device 102 and the detection device 104 and the position of the beam deflection device 126 detected, so that it can be determined exactly in which space segment the object 106 is arranged.

Durch eine Laufzeitmessung der Laserpulse 114 von dem Aussenden derselben mittels der Laservorrichtung 102 bis zum Detektieren des teilweise reflektierten Laserpulses 114 mittels der Detektionsvorrichtung 104 kann zudem auf die Entfernung des Objekts 106 von der Laservorrichtung 102 und der Detektionsvorrichtung 104 geschlossen werden. By a transit time measurement of the laser pulses 114 from sending it out by means of the laser device 102 until the detection of the partially reflected laser pulse 114 by means of the detection device 104 can also affect the distance of the object 106 from the laser device 102 and the detection device 104 getting closed.

Vorzugsweise sind sämtliche Schritte mittels der Auswertungsvorrichtung 122 durchführbar, so dass automatisch die Position des Objekts 106 relativ zu der Laservorrichtung 102 und der Detektionsvorrichtung 104 bestimmt werden kann. Preferably, all steps are by means of the evaluation device 122 feasible, so that automatically the position of the object 106 relative to the laser device 102 and the detection device 104 can be determined.

Für den Fall, dass das Objekt 106 nicht im Zentrum 134 des Detektionsbereiches 116 angeordnet ist, wird der Detektionsbereich 116 segmentweise mit Laserpulsen 114 beaufschlagt.In the event that the object 106 not in the center 134 of the detection area 116 is arranged, the detection area 116 segment by segment with laser pulses 114 applied.

Die Laserpulse 114 werden hierzu mittels der Strahlablenkungsvorrichtung 126 relativ zu der Zentralachse 132 abgelenkt, so dass nacheinander verschiedene Subbereiche 136 des Detektionsbereiches 116 mit Laserlicht beaufschlagt werden. Günstig kann es hierbei sein, wenn einander benachbarte Subbereiche 136 sich abschnittsweise überlappen.The laser pulses 114 be this by means of the beam deflection device 126 relative to the central axis 132 distracted so that consecutively different subregions 136 of the detection area 116 be exposed to laser light. It may be beneficial if adjacent subregions 136 overlap in sections.

Wie insbesondere 3 zu entnehmen ist, kann vorgesehen sein, dass der Detektionsbereich 116, ausgehend von dem Zentrum 134 des Detektionsbereichs 116, im Wesentlichen spiralförmig mit Laserpulsen 114 beaufschlagt wird. In particular 3 can be seen, it can be provided that the detection area 116 , starting from the center 134 of the detection area 116 , essentially spiral with laser pulses 114 is charged.

Insbesondere kann der Detektionsbereich 116 mittels der Laserpulse 114 abgerastert werden. In particular, the detection area 116 by means of the laser pulses 114 be scanned.

Wenn nun zu irgendeinem Zeitpunkt ein Subbereich 136 mit einem Laserpuls 114 beaufschlagt wird und in diesem Subbereich 136 tatsächlich das Objekt 106 angeordnet ist, so wird von dem Objekt 106 Laserlicht reflektiert und das reflektierte Laserlicht mittels der Detektionsvorrichtung 104 detektiert.If now at any time a sub-area 136 with a laser pulse 114 is applied and in this sub-area 136 actually the object 106 is arranged so is the object 106 Laser light reflects and the reflected laser light by means of the detection device 104 detected.

Durch die Kenntnis des Suchmusters und/oder der Position und/oder Ausrichtung der Strahlablenkungsvorrichtung 126 zum Zeitpunkt der Detektion und/oder des Aussendens von reflektiertem Licht mittels der Detektionsvorrichtung 104 kann auf eine Positionsabweichung Δx, Δy des Objekts 106 von dem Zentrum 134 des Detektionsbereichs 116 geschlossen werden. By knowing the search pattern and / or the position and / or orientation of the beam deflection device 126 at the time of detection and / or emission of reflected light by means of the detection device 104 can be due to a position deviation Δx, Δy of the object 106 from the center 134 of the detection area 116 getting closed.

Durch eine mehrfache Wiederholung dieser Positionsbestimmung des Objekts 106 relativ zu dem Zentrum 134 des Detektionsbereichs 116 längs der ungefähren Flugbahn 112 des Objekts 106 kann die Flugbahn 112 des Objekts 106 näher bestimmt werden, so dass schließlich die tatsächliche Flugbahn 138 des Objekts 106 (siehe 6) erhältlich ist. Through a multiple repetition of this position determination of the object 106 relative to the center 134 of the detection area 116 along the approximate trajectory 112 of the object 106 can the trajectory 112 of the object 106 be determined closer, so that finally the actual trajectory 138 of the object 106 (please refer 6 ) is available.

Dadurch, dass die Laserpulse 114 stets jeweils nur in einen relativ kleinen Subbereich 136 des Detektionsbereichs 116 gerichtet werden und eine Lichtreflexion nur dann auftritt, wenn das Objekt 106 in dem gerade mit Laserlicht beaufschlagten Subbereich 136 angeordnet ist, wird eine hohe Ortsauflösung der Flugbahnbestimmungsvorrichtung 100 mittels der Laservorrichtung 102 erzielt. Due to the fact that the laser pulses 114 always only in a relatively small sub-area 136 of the detection area 116 be directed and a light reflection occurs only when the object 106 in the subarea which is being exposed to laser light 136 is arranged, a high spatial resolution of the trajectory determination device 100 by means of the laser device 102 achieved.

Die Detektionsvorrichtung 104 muss dabei lediglich Licht aus irgendeinem der Subbereiche 136 des Detektionsbereichs 116 empfangen können. Eine positionssensitive Detektion mittels der Detektionsvorrichtung 104 ist somit nicht notwendig. Vielmehr kann die Detektionsvorrichtung 104 zur Ausnutzung auch sehr schwacher Signale in einem Einzel-Photonen-Betrieb betrieben werden, um auch sehr kleine Objekte 106, welche nur eine geringe Anzahl an Photonen zurück zu der Detektionsvorrichtung 104 reflektieren, detektieren und deren Position und/oder Flugbahn 112 mit hoher Genauigkeit bestimmen zu können. The detection device 104 it only needs light from any of the subregions 136 of the detection area 116 can receive. A position-sensitive detection by means of the detection device 104 is not necessary. Rather, the detection device 104 to operate even very weak signals in a single-photon operation, even to very small objects 106 containing only a small number of photons back to the detection device 104 reflect, detect and their position and / or trajectory 112 to determine with high accuracy.

In 4 ist ein alternatives Suchmuster zum Abrastern des Detektionsbereichs 116 mittels der Laserpulse 114 dargestellt. In 4 is an alternative search pattern for scanning the detection area 116 by means of the laser pulses 114 shown.

Hierbei sind im Wesentlichen quadratische Subbereiche 136 vorgesehen, welche nacheinander mit Laserpulsen 114 beaufschlagt werden. These are essentially square subregions 136 provided, which successively with laser pulses 114 be charged.

Die Subbereiche 136 werden hierbei, ausgehend vom Zentrum 134 des Detektionsbereichs 116, längs einer eckigen Spirale abgerastert. The subregions 136 be here, starting from the center 134 of the detection area 116 , scanned along an angular spiral.

Im Übrigen erfolgt die Detektion des Objekts 106 bei dem in 4 dargestellten Suchmuster gemäß der Detektion des Objekts 106 bei dem in 3 dargestellten Suchmuster, so dass auf dessen Beschreibung insoweit Bezug genommen wird. Incidentally, the detection of the object takes place 106 at the in 4 displayed search pattern according to the detection of the object 106 at the in 3 shown search pattern, so that its description is made in this regard.

Ein in 5 dargestelltes Suchmuster unterscheidet sich von dem in 4 dargestellten Suchmuster im Wesentlichen dadurch, dass die Subbereiche 136 nicht ausgehend von dem Zentrum 134 des Detektionsbereichs 116 und spiralförmig mit Laserpulsen 114 abgerastert werden. Vielmehr ist bei dem in 5 dargestellten Suchmuster ein zeilenweises Abrastern des Detektionsbereichs 116 vorgesehen. Dies kann beispielsweise entlang der Flugbahn oder auch senkrecht zur Flugbahn durchgeführt werden. Im Übrigen erfolgt die Detektion des Objekts 106 in dem Detektionsbereich 116 auch bei der Verwendung des Suchmusters gemäß 5 so, wie im Zusammenhang mit dem in 3 dargestellten Suchmuster beschrieben wurde.An in 5 displayed search pattern differs from that in 4 displayed search patterns essentially in that the sub-areas 136 not starting from the center 134 of the detection area 116 and spiraling with laser pulses 114 be scanned. Rather, in the case of 5 displayed search pattern a line by line scanning of the detection area 116 intended. This can be done, for example, along the trajectory or perpendicular to the trajectory. Incidentally, the detection of the object takes place 106 in the detection area 116 also when using the search pattern according to 5 as related to the in 3 described search pattern has been described.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100
Flugbahnbestimmungsvorrichtung Trajectory determining means
102102
Laservorrichtung laser device
104104
Detektionsvorrichtung detection device
106106
Objekt object
108108
Ausrichtungsvorrichtung alignment device
110110
Nachführungsvorrichtung tracking device
111111
Positionsbestimmungsvorrichtung Positioning device
112112
ungefähre Flugbahn approximate trajectory
114114
Laserpuls laser pulse
116116
Detektionsbereich detection range
118118
Radarvorrichtung radar device
120120
Steuervorrichtung control device
122122
Auswertungsvorrichtung evaluation device
124124
Laserpulserzeugungsvorrichtung Laser pulse generating device
126126
Strahlablenkungsvorrichtung Beam deflection device
128128
Spiegel mirror
130130
Schwenkachsen swiveling axes
132132
Zentralachse central axis
134134
Zentrum center
136136
Subbereiche subregions
138138
tatsächliche Flugbahn actual trajectory

Claims (17)

Verfahren zur Bestimmung der Flugbahn (138) eines Objekts (106), insbesondere eines Objekts (106) im Weltraum, umfassend: – Nachführen einer Laservorrichtung (102) und einer Detektionsvorrichtung (104) mittels einer Nachführungsvorrichtung (110) zur Verfolgung des Objekts (106) längs seiner ungefähren Flugbahn (112); – Erzeugen von Laserstrahlung mittels der Laservorrichtung (102); – Ablenken der Laserstrahlung mittels einer Strahlablenkungsvorrichtung (126); – Steuern und/oder Regeln der Strahlablenkungsvorrichtung (126) mittels einer Steuervorrichtung (120) derart, dass Laserstrahlung nacheinander auf voneinander verschiedene Subbereiche (136) eines von der Detektionsvorrichtung (104) erfassten Detektionsbereichs (116) gerichtet wird; – Detektieren von Laserlicht, welches von der Laservorrichtung (102) emittiert und von dem in einem Subbereich (136) des Detektionsbereichs (116) angeordneten Objekt (106) reflektiert wurde, mittels der Detektionsvorrichtung (104).Method for determining trajectory ( 138 ) of an object ( 106 ), in particular an object ( 106 ) in space, comprising: - tracking a laser device ( 102 ) and a detection device ( 104 ) by means of a tracking device ( 110 ) for tracking the object ( 106 ) along its approximate trajectory ( 112 ); Generating laser radiation by means of the laser device ( 102 ); Deflecting the laser radiation by means of a beam deflection device ( 126 ); Control and / or regulation of the beam deflection device ( 126 ) by means of a control device ( 120 ) such that laser radiation successively to different subregions ( 136 ) one of the detection device ( 104 ) detected detection area ( 116 ); Detecting laser light emitted by the laser device ( 102 ) and of which in a sub-area ( 136 ) of the detection area ( 116 ) arranged object ( 106 ) was reflected by means of the detection device ( 104 ). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlablenkungsvorrichtung (126) mittels der Steuervorrichtung (120) so gesteuert und/oder geregelt wird, dass der Detektionsbereich (116) mittels der Laserstrahlung abgerastert wird.Method according to Claim 1, characterized in that the beam deflection device ( 126 ) by means of the control device ( 120 ) is controlled and / or regulated so that the Detection area ( 116 ) is scanned by means of the laser radiation. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlablenkungsvorrichtung (126) mittels der Steuervorrichtung (120) so gesteuert und/oder geregelt wird, dass der Detektionsbereich (116) mittels der Laserstrahlung spiralförmig abgerastert wird. Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the beam deflection device ( 126 ) by means of the control device ( 120 ) is controlled and / or regulated so that the detection area ( 116 ) is scanned spirally by means of laser radiation. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Laserlicht, welches von der Laservorrichtung (102) emittiert und von dem in einem Subbereich (136) angeordneten Objekt (106) reflektiert wurde, mittels einer nicht ortsauflösenden Detektionsvorrichtung (104) detektiert wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that laser light emitted by the laser device ( 102 ) and of which in a sub-area ( 136 ) arranged object ( 106 ) was reflected by means of a non-spatially resolving detection device ( 104 ) is detected. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Entfernung des Objekts (106) von der Laservorrichtung (102) und der Detektionsvorrichtung (104) mittels einer Auswertungsvorrichtung (122) eine Zeitdifferenz zwischen dem Aussenden von Laserstrahlung einerseits und der Detektion von von dem Objekt (106) teilweise reflektierter Laserstrahlung andererseits ermittelt wird.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that for determining the distance of the object ( 106 ) of the laser device ( 102 ) and the detection device ( 104 ) by means of an evaluation device ( 122 ) a time difference between the emission of laser radiation on the one hand and the detection of the object ( 106 ) Partially reflected laser radiation is determined on the other hand. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ungefähre Flugbahn (112) des Objekts (106) mittels einer Radarvorrichtung (118) und/oder mittels einer passiven Detektionsvorrichtung ermittelt und/oder mittels einer Datenbankvorrichtung vorgegeben wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the approximate trajectory ( 112 ) of the object ( 106 ) by means of a radar device ( 118 ) and / or determined by means of a passive detection device and / or predetermined by means of a database device. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Auswertungsvorrichtung (122) die Position und/oder die Ausrichtung der Strahlablenkungsvorrichtung (126) beim Aussenden der Laserstrahlung erfasst wird.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that by means of an evaluation device ( 122 ) the position and / or the orientation of the beam deflection device ( 126 ) is detected when emitting the laser radiation. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass aus dieser Position und/oder aus dieser Ausrichtung der Strahlablenkungsvorrichtung (126) eine Relativposition des Objekts (106) relativ zu einem Zentrum (134) des Detektionsbereichs (116) ermittelt wird. A method according to claim 7, characterized in that from this position and / or from this orientation of the beam deflection device ( 126 ) a relative position of the object ( 106 ) relative to a center ( 134 ) of the detection area ( 116 ) is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlablenkungsvorrichtung (126) mittels der Steuervorrichtung (120) so gesteuert und/oder geregelt wird, dass der Detektionsbereich (116) mittels der Laserstrahlung längs eines vorgegebenen Rasters abgerastert wird und dass mittels einer Auswertungsvorrichtung (122) aus einem ermittelten Zeitpunkt, zu welchem eine Reflexion erfolgt und/oder zu welchem mittels der Detektionsvorrichtung (104) reflektierte Laserstrahlung detektiert wird, eine Relativposition des Objekts (106) relativ zu einem Zentrum (134) des Detektionsbereichs (116) ermittelt wird.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the beam deflection device ( 126 ) by means of the control device ( 120 ) is controlled and / or regulated so that the detection area ( 116 ) is scanned by means of the laser radiation along a predetermined grid and that by means of an evaluation device ( 122 ) from a determined time at which a reflection takes place and / or to which by means of the detection device ( 104 ) reflected laser radiation is detected, a relative position of the object ( 106 ) relative to a center ( 134 ) of the detection area ( 116 ) is determined. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass aus der ermittelten Relativposition des Objekts (106) relativ zu dem Zentrum (134) des Detektionsbereichs (116) und aus der ungefähren Flugbahn (112) des Objekts (106) und/oder aus mindestens zwei zeitlich nacheinander ermittelten Relativpositionen des Objekts (106) relativ zu dem Zentrum (134) des Detektionsbereichs (116) eine tatsächliche Flugbahn (138) des Objekts (106) bestimmt wird.Method according to one of claims 8 or 9, characterized in that from the determined relative position of the object ( 106 ) relative to the center ( 134 ) of the detection area ( 116 ) and from the approximate trajectory ( 112 ) of the object ( 106 ) and / or from at least two temporally successively determined relative positions of the object ( 106 ) relative to the center ( 134 ) of the detection area ( 116 ) an actual trajectory ( 138 ) of the object ( 106 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Bestimmung der tatsächlichen Flugbahn (138) des Objekts (106) die Nachführung mittels der Nachführungsvorrichtung (110) so angepasst wird, dass die Laservorrichtung (102) und die Detektionsvorrichtung (104) zur Verfolgung des Objekts (106) längs seiner tatsächlichen Flugbahn (138) nachgeführt werden.Method according to claim 10, characterized in that after the determination of the actual trajectory ( 138 ) of the object ( 106 ) the tracking by means of the tracking device ( 110 ) is adjusted so that the laser device ( 102 ) and the detection device ( 104 ) for tracking the object ( 106 ) along its actual trajectory ( 138 ) are tracked. Verfahren zur Bestimmung der Position eines Objekts (106), insbesondere eines Objekts (106) im Weltraum, umfassend: – Ausrichten einer Laservorrichtung (102) und einer Detektionsvorrichtung (104) mittels einer Ausrichtungsvorrichtung (108) auf eine erwartete, ungefähre Position des Objekts (106); – Erzeugen von Laserstrahlung mittels der Laservorrichtung (102); – Ablenken der Laserstrahlung mittels einer Strahlablenkungsvorrichtung (126); – Steuern und/oder Regeln der Strahlablenkungsvorrichtung (126) mittels einer Steuervorrichtung (120) derart, dass die Laserstrahlung nacheinander auf voneinander verschiedene Subbereiche (136) eines von der Detektionsvorrichtung (104) erfassten Detektionsbereichs (116) gerichtet wird; – Detektieren von Laserlicht, welches von der Laservorrichtung (102) emittiert und von dem in einem Subbereich (136) des Detektionsbereichs (116) angeordneten Objekt (106) reflektiert wurde, mittels der Detektionsvorrichtung (104).Method for determining the position of an object ( 106 ), in particular an object ( 106 ) in space, comprising: - aligning a laser device ( 102 ) and a detection device ( 104 ) by means of an alignment device ( 108 ) to an expected, approximate position of the object ( 106 ); Generating laser radiation by means of the laser device ( 102 ); Deflecting the laser radiation by means of a beam deflection device ( 126 ); Control and / or regulation of the beam deflection device ( 126 ) by means of a control device ( 120 ) such that the laser radiation successively to different subregions ( 136 ) one of the detection device ( 104 ) detected detection area ( 116 ); Detecting laser light emitted by the laser device ( 102 ) and of which in a sub-area ( 136 ) of the detection area ( 116 ) arranged object ( 106 ) was reflected by means of the detection device ( 104 ). Flugbahnbestimmungsvorrichtung (100) zur Bestimmung der Flugbahn (138) eines Objekts (106), insbesondere eines Objekts (106) im Weltraum, umfassend: – eine Laservorrichtung (102) zur Erzeugung von Laserstrahlung; – eine Detektionsvorrichtung (104) zur Detektion von Laserlicht, welches mittels der Laservorrichtung (102) emittiert und in einem Detektionsbereich (116) der Detektionsvorrichtung (104) reflektiert wurde; – mindestens eine Nachführungsvorrichtung (110) zum Nachführen der Laservorrichtung (102) und der Detektionsvorrichtung (104) zur Verfolgung des Objekts (106) längs seiner ungefähren Flugbahn (112); – eine Strahlablenkungsvorrichtung (126) zum Ablenken der Laserstrahlung; – eine Steuervorrichtung (120) zum Steuern und/oder Regeln der Strahlablenkungsvorrichtung (126) derart, dass die Laserstrahlung nacheinander auf voneinander verschiedene Subbereiche (136) des von der Detektionsvorrichtung (104) erfassten Detektionsbereichs (116) richtbar ist. Trajectory determination device ( 100 ) for determining the trajectory ( 138 ) of an object ( 106 ), in particular an object ( 106 ) in space, comprising: - a laser device ( 102 ) for generating laser radiation; A detection device ( 104 ) for the detection of laser light, which by means of the laser device ( 102 ) and in a detection area ( 116 ) of the detection device ( 104 ) was reflected; At least one tracking device ( 110 ) for tracking the laser device ( 102 ) and the detection device ( 104 ) for tracking the object ( 106 ) along its approximate trajectory ( 112 ); A beam deflecting device ( 126 ) for deflecting the laser radiation; A control device ( 120 ) for controlling and / or regulating the beam deflection device ( 126 ) such that the laser radiation successively to different subregions ( 136 ) of the detection device ( 104 ) detected detection area ( 116 ) is directable. Flugbahnbestimmungsvorrichtung (100) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsvorrichtung (104) eine nicht ortsauflösende Detektionsvorrichtung (104) ist. Trajectory determination device ( 100 ) according to claim 13, characterized in that the detection device ( 104 ) a non-spatially resolving detection device ( 104 ). Flugbahnbestimmungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugbahnbestimmungsvorrichtung (100) eine Auswertungsvorrichtung (122) umfasst, mittels welcher durch Ermitteln einer Zeitdifferenz zwischen dem Aussenden von Laserstrahlung einerseits und der Detektion von von dem Objekt (106) teilweise reflektierter Laserstrahlung andererseits die Entfernung des Objekts (106) von der Laservorrichtung (102) und der Detektionsvorrichtung (104) ermittelbar ist.Trajectory determination device ( 100 ) according to one of claims 13 or 14, characterized in that the trajectory determination device ( 100 ) an evaluation device ( 122 ) by means of which by determining a time difference between the emission of laser radiation on the one hand and the detection of the object ( 106 ) partially reflected laser radiation on the other hand, the removal of the object ( 106 ) of the laser device ( 102 ) and the detection device ( 104 ) can be determined. Flugbahnbestimmungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Flugbahnbestimmungsvorrichtung (100) eine Auswertungsvorrichtung (122) umfasst, mittels welcher aus einer ermittelten Relativposition des Objekts (106) relativ zu dem Zentrum (134) des Detektionsbereichs (116) und aus der ungefähren Flugbahn (112) des Objekts (106) und/oder aus mindestens zwei zeitlich nacheinander ermittelten Relativpositionen des Objekts (106) relativ zu dem Zentrum (134) des Detektionsbereichs (116) eine tatsächliche Flugbahn (138) des Objekts (106) bestimmbar ist.Trajectory determination device ( 100 ) according to one of claims 13 to 15, characterized in that the trajectory determination device ( 100 ) an evaluation device ( 122 ), by means of which from a determined relative position of the object ( 106 ) relative to the center ( 134 ) of the detection area ( 116 ) and from the approximate trajectory ( 112 ) of the object ( 106 ) and / or from at least two temporally successively determined relative positions of the object ( 106 ) relative to the center ( 134 ) of the detection area ( 116 ) an actual trajectory ( 138 ) of the object ( 106 ) is determinable. Positionsbestimmungsvorrichtung (111) zur Bestimmung der Position eines Objekts (106), insbesondere eines Objekts (106) im Weltraum, umfassend: – eine Laservorrichtung (102) zur Erzeugung von Laserstrahlung; – eine Detektionsvorrichtung (104) zur Detektion von Laserlicht, welches mittels der Laservorrichtung (102) emittiert und in einem Detektionsbereich (116) der Detektionsvorrichtung (104) reflektiert wurde; – eine Ausrichtungsvorrichtung (108) zum Ausrichten der Laservorrichtung (102) und der Detektionsvorrichtung (104) auf eine erwartete, ungefähre Position des Objekts (106); – eine Strahlablenkungsvorrichtung (126) zum Ablenken der Laserstrahlung; – eine Steuervorrichtung (120) zum Steuern und/oder Regeln der Strahlablenkungsvorrichtung (126) derart, dass die Laserstrahlung nacheinander auf voneinander verschiedene Subbereiche (136) des von der Detektionsvorrichtung (104) erfassten Detektionsbereichs (116) richtbar ist.Positioning device ( 111 ) for determining the position of an object ( 106 ), in particular an object ( 106 ) in space, comprising: - a laser device ( 102 ) for generating laser radiation; A detection device ( 104 ) for the detection of laser light, which by means of the laser device ( 102 ) and in a detection area ( 116 ) of the detection device ( 104 ) was reflected; An alignment device ( 108 ) for aligning the laser device ( 102 ) and the detection device ( 104 ) to an expected, approximate position of the object ( 106 ); A beam deflecting device ( 126 ) for deflecting the laser radiation; A control device ( 120 ) for controlling and / or regulating the beam deflection device ( 126 ) such that the laser radiation successively to different subregions ( 136 ) of the detection device ( 104 ) detected detection area ( 116 ) is directable.
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