DE102017008711A1

DE102017008711A1 - Method for controlling a missile

Info

Publication number: DE102017008711A1
Application number: DE102017008711.3A
Authority: DE
Inventors: Dieter Frieauff
Original assignee: Diehl Defence GmbH and Co KG
Current assignee: Diehl Defence GmbH and Co KG
Priority date: 2017-09-15
Filing date: 2017-09-15
Publication date: 2019-03-21
Anticipated expiration: 2037-09-16
Also published as: DE102017008711B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Flugkörpers (2), bei dem ein Ziel (16) von einem bildgebenden System (12) des Flugkörpers (2) aufgenommen wird und der Flugkörper (2) unter Verwendung der hierbei aufgenommenen Zielbilder (22) in Richtung zum Ziel (16) gesteuert wird.Eine zuverlässige Zielverfolgung kann erreicht werden, wenn ein Aufnahmespektralbereich (26), in dem die Zielbilder (22) aufgenommen werden, während des Flugs zum Ziel (16) verändert wird.The invention relates to a method for controlling a missile (2), in which a target (16) is picked up by an imaging system (12) of the missile (2) and the missile (2) is detected using the target images (22) recorded therein Reliable target tracking can be achieved when a capture spectral region (26) in which the target images (22) are captured is changed during flight to the target (16).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Flugkörpers, bei dem ein Ziel von einem bildgebenden System des Flugkörpers aufgenommen wird und der Flugkörper unter Verwendung der hierbei aufgenommenen Zielbilder in Richtung zum Ziel gesteuert wird.The invention relates to a method for controlling a missile, in which a target is picked up by an imaging system of the missile and the missile is controlled in the direction of the target using the target images recorded here.

Zum Erkennen und Verfolgen von Zielen verwenden Flugkörper meist im infraroten Spektralbereich empfindliche Detektoren, mit denen Wärme abstrahlende Fahrzeuge oder Flugkörper erkannt werden können. Bei einem Anflug von unten hebt sich ein Wärme abstrahlender Flugkörper vor einem gleichmäßigen Himmel als gut zu erkennendes Ziel ab. Bei einem Anflug von oben hingegen ist der Hintergrund deutlich inhomogener, insbesondere bei einem Flug vor heißen Landschaften. Wird ein gering strahlender Flugkörper, wie eine Drohne oder ein Landfahrzeug, verfolgt, so kann die Wärmesignatur vor einem sommerlichen Untergrund so schwach sein, dass deren Abbild in einem Zielbild nicht mehr von Clutter, also Störsignale um das Abbild des Ziels, beispielsweise von inhomogener Hintergrundstrahlung, zu unterscheiden ist.For recognizing and tracking targets, missiles usually use sensitive detectors in the infrared spectral range with which heat-emitting vehicles or missiles can be detected. When approaching from below, a heat-radiating missile in front of a uniform sky stands out as a well-recognizable target. On the other hand, when approaching from above, the background is much more inhomogeneous, especially when flying in hot terrain. If a low-emitting missile, such as a drone or a land vehicle, pursued, the heat signature may be so weak before a summer background that their image in a target image no longer from clutter, so interference around the image of the target, for example, inhomogeneous background radiation , is to be distinguished.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Steuern eines Flugkörpers anzugeben, mit dem der Flugkörper zuverlässig ein Wärme abstrahlendes Ziel verfolgen kann.It is an object of the present invention to provide a method for controlling a missile with which the missile can reliably track a heat radiating target.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem erfindungsgemäß ein Aufnahmespektralbereich, in dem die Zielbilder aufgenommen werden, während des Flugs zum Ziel verändert wird.This object is achieved by a method of the aforementioned type, in which according to the invention a recording spectral range in which the target images are recorded is changed during the flight to the destination.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass übliche bildgebende Infrarotsysteme von Flugkörpern in einem Spektralbereich sensitiv sind, der zur Verfolgung von vorgesehenen Zielen geeignet ist. Wenn jedoch beispielsweise inhomogene Hintergrundstrahlung starke Clutter im gleichen Frequenzbereich beziehungsweise Spektralbereich erzeugt, also beispielsweise lokale Streuungen von Grauwerten im Zielbild um das Abbild des Ziels herum, mit ähnlicher oder sogar stärkerer Intensität als das Abbild des Ziels selbst, so kann das Ziel verloren werden und ein Anflug auf das Ziel scheitert. Unter Clutter kann in diesem Zusammenhang die unerwünschte Abbildung von Objekten im Zielbild verstanden werden, die die Entdeckungswahrscheinlichkeit des Ziels im Zielbild herabsetzen.The invention is based on the consideration that conventional infrared imaging systems are sensitive to missiles in a spectral range suitable for tracking intended targets. However, if, for example, inhomogeneous background radiation produces strong clutter in the same frequency range or spectral range, such as local scattering of gray levels in the target image around the image of the target, with similar or even greater intensity than the image of the target itself, the target may be lost and lost Approach to the finish fails. In this context, clutter can be understood as the unwanted imaging of objects in the target image, which reduce the probability of detection of the target in the target image.

Durch eine Veränderung des Aufnahmespektralbereichs kann das Verhältnis der Intensitäten des Zielsignals zum umgebenden Clutter verändert werden. Denn es verändert sich hierdurch in den allermeisten Fällen sowohl die Intensität des Zielsignals als auch die Intensität von benachbarten Cluttern und auch das Clutter-Muster an sich. Wird beispielsweise nur ein relativ schwach strahlendes Fahrzeug mit einer verhältnismäßig kühlen Wärmesignatur verfolgt, so wird die Einstellung des Aufnahmespektralbereichs auf eine kühlere Temperatur zu einem besseren Ergebnis führen, als wenn das kühle Ziel mit einem spektral heißeren oder breiteren Aufnahmespektralbereich verfolgt wird, der neben dem kühlen auch den heißeren Spektralbereich abdeckt. Insbesondere wenn ein Ziel verloren zu gehen droht, kann durch Veränderung des Aufnahmespektralbereichs die Verfolgung des Ziels erleichtert beziehungsweise aufrechterhalten werden.By changing the recording spectral range, the ratio of the intensities of the target signal to the surrounding clutter can be changed. In most cases, it changes both the intensity of the target signal and the intensity of adjacent clutters and the clutter pattern itself. For example, if only a relatively low radiance vehicle with a relatively cool thermal signature is tracked, adjusting the spectral range to a cooler temperature will give a better result than if the cool target is being tracked with a spectrally hotter or broader spectral range than the cool also covers the hotter spectral range. In particular, when a target threatens to be lost, tracking the target can be facilitated or maintained by changing the acquisition spectral range.

Bei einer Veränderung des Aufnahmespektralbereichs während des Flugs zum Ziel werden hintereinander aufgenommene Zielbilder in verschiedenen Aufnahmespektralbereichen aufgenommen. Hierbei kann der Aufnahmespektralbereich von Zielbild zu Zielbild fortlaufend verändert werden, zweckmäßigerweise mit jeweils der gleichen spektralen Verschiebungsdistanz. Es ist jedoch auch möglich, dass eine Anzahl von Zielbildern im gleichen Aufnahmespektralbereich aufgenommen wird, bevor der Aufnahmespektralbereich verändert wird, um dann erneut eine Anzahl von Zielbildern in diesem neuen Aufnahmespektralbereich aufzunehmen, und so weiter.When the acquisition spectral range changes during the flight to the destination, target images recorded in succession are recorded in different acquisition spectral ranges. In this case, the recording spectral range of target image to target image can be continuously changed, expediently with the same spectral shift distance. However, it is also possible that a number of target images are recorded in the same recording spectral range before the recording spectral range is changed, to then again record a number of target images in this new recording spectral range, and so on.

Die Steuerung des Flugkörpers in Richtung zum Ziel unter Verwendung der Zielbilder kann geschehen, indem das Ziel in einem oder mehreren Zielbildern als solches erkannt und dessen Lage im Zielbild bestimmt wird. Aus der Lage können Lenkbefehle erstellt werden.The control of the missile towards the target using the target images can be done by recognizing the target in one or more target images as such and determining its location in the target image. From the situation steering commands can be created.

Der Aufnahmespektralbereich kann der Spektralbereich sein, der für die Aufnahme des entsprechenden Zielbilds auf einem Detektor des bildgebenden Systems eingestrahlt wird. Ist der Detektor ein Mehrfarbdetektor, so können auf ihn zwei oder mehr Aufnahmespektralbereiche eingestrahlt werden, die hierbei jedoch durch ein strahlungsfreies Band voneinander getrennt sind. Das Ziel kann beispielsweise mit zwei Zielbildern in unterschiedlichen Aufnahmespektralbereichen aufgenommen werden, wobei die beiden Zielbilder mit einem einzigen Detektor erzeugt werden, der beispielsweise spektral verschiedene Detektorelemente in seiner Elementmatrix enthält. Der erste Aufnahmespektralbereich wird dann nur von einem Teil der Detektorelemente registriert und der zweite Aufnahmespektralbereich von anderen Detektorelementen. Ein Aufnahmespektralbereich hat insofern zweckmäßigerweise stets zwei definierte Bereichsenden, sodass er nicht lückenlos in einen anderen Aufnahmespektralbereich übergeht.The acquisition spectral range can be the spectral range which is irradiated for the acquisition of the corresponding target image on a detector of the imaging system. If the detector is a multicolor detector, then two or more recording spectral ranges can be radiated onto it, which, however, are separated from one another by a radiation-free band. The target can be recorded, for example, with two target images in different recording spectral ranges, wherein the two target images are generated with a single detector, which contains, for example, spectrally different detector elements in its element matrix. The first recording spectral range is then registered by only a part of the detector elements and the second recording spectral range by other detector elements. A recording spectral range expediently always has two defined range ends, so that it does not pass completely into another recording spectral range.

Die Verschiebung des Aufnahmespektralbereichs erfolgt zweckmäßigerweise durch einen spektral einstellbaren Spektralfilter. In einer besonders geeigneten Ausführungsform der Erfindung enthält der Spektralfilter ein Liquid Crystal Element, auch Liquid Crystal Tunable Filter (LCTF) genannt. Bei der Herstellung eines solchen Elements kann mit einfachen Mitteln eine geeignete Bandbreite gewählt werden. Die Veränderung des Aufnahmespektralbereichs kann durch eine Steuerspannung in wenigen Millisekunden erfolgen.The shift of the recording spectral range is expediently carried out by a spectrally adjustable spectral filter. In a particularly suitable embodiment of the invention, the spectral filter comprises a liquid crystal element, also called liquid crystal tunable filter (LCTF). In the manufacture of such an element, a suitable bandwidth can be selected by simple means. The change in the recording spectral range can be done by a control voltage in a few milliseconds.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn der Aufnahmespektralbereich mithilfe eines Spektralfilters als Ganzes spektral verschoben wird. Eine Veränderung des Aufnahmespektralbereichs geschieht insofern zweckmäßigerweise nicht durch ein Ausdehnen oder Verkürzen des Aufnahmespektralbereichs um einen Frequenzbereich, sondern durch ein Verschieben beider Bereichsgrenzen in die gleiche Richtung. Vorteilhafterweise bleibt die Breite des Aufnahmespektralbereichs als Ganzes beim Verschieben zumindest im Wesentlichen in seiner Breite unverändert. Die spektrale Breite des Aufnahmespektralbereichs kann hierbei als Quotient der Grenzfrequenzen beziehungsweise Grenzwellenlängen gesehen werden.Furthermore, it is advantageous if the recording spectral range is spectrally shifted by means of a spectral filter as a whole. A change in the recording spectral range expediently does not take place by expanding or shortening the recording spectral range by a frequency range, but rather by shifting both range limits in the same direction. Advantageously, the width of the recording spectral range as a whole when moving remains at least substantially unchanged in its width. The spectral width of the recording spectral range can be seen here as the quotient of the cutoff frequencies or cutoff wavelengths.

Das Verhältnis von Zielsignal zu Clutter im Zielbild ist eine geeignete Steuergröße zum Einstellen des Aufnahmespektralbereichs. Ist dieses schlecht, liegt also beispielsweise unterhalb eines Grenzwerts, so kann durch die Veränderung des Aufnahmespektralbereichs versucht werden, das Verhältnis zu verbessern. Es wird insofern vorgeschlagen, dass ein Verhältnis von Zielsignal zu Clutter in zumindest einem Zielbild bestimmt wird und der Aufnahmespektralbereich in Abhängigkeit von diesem Verhältnis verändert wird.The ratio of the target signal to the clutter in the target image is a suitable control quantity for adjusting the recording spectral range. If this is bad, for example, if it is below a limit value, the change in the recording spectral range can be used to improve the ratio. It is proposed in that a ratio of target signal to clutter in at least one target image is determined and the recording spectral range is changed in dependence on this ratio.

Bei der Verfolgung eines Ziels ist der Teilbereich des Zielbilds unmittelbar um das Ziel herum von besonderer Wichtigkeit, um das Ziel zuverlässig verfolgen zu können. Ist in diesem Teilbereich das Verhältnis von Zielsignal zu Clutter schlecht, so ist die Verfolgung unzuverlässig. Ist das Verhältnis im Teilbereich jedoch gut, so kann es im Wesentlichen unerheblich sein, ob in anderen Teilbereichen des Zielbilds das Verhältnis von dortigem Clutter zum Zielsignal gut oder schlecht ist. Es ist insofern vorteilhaft, wenn das Verhältnis von Zielsignal zu Clutter nur in einem Teilbereich des Zielbilds bestimmt wird, wobei der Teilbereich aus der Position des Ziels im Zielbild ermittelt wird und zweckmäßigerweise um das Ziel herum liegt. Der Teilbereich beträgt zweckmäßigerweise maximal ein Viertel der gesamten Zielbildgröße.When tracking a target, the portion of the target image immediately around the target is of particular importance in order to reliably track the target. If the ratio of target signal to clutter is poor in this subsection, the tracking is unreliable. However, if the ratio in the partial area is good, then it may be essentially irrelevant whether the ratio of the clutter there to the target signal is good or bad in other partial areas of the target image. It is advantageous in that the ratio of target signal to clutter is determined only in a partial region of the target image, wherein the partial region is determined from the position of the target in the target image and expediently lies around the target. The subarea is suitably at most a quarter of the total target image size.

Beim Verändern des Aufnahmespektralbereichs ist die Wahrscheinlichkeit nicht gering, dass das Verhältnis von Zielsignal zu Clutter schlechter wird. Dann wird zweckmäßigerweise eine Veränderung in die andere spektrale Richtung vorgenommen, wobei zu erwarten ist, dass das Verhältnis zu Zielsignal zu Clutter dann besser wird. Anschließend kann der Aufnahmespektralbereich erneut in die verbessernde Richtung verändert werden, zweckmäßigerweise so lang, bis das Verhältnis ein Maximum erreicht. Da im Vorhinein nicht bekannt ist, wo dieses Maximum liegt, wird das Verhältnis durch das weitere Verstellen des Aufnahmespektralbereichs wieder kleiner werden. Die Einstellung des Verhältnisses auf das Maximum kann erreicht werden durch ein Pendeln des Aufnahmespektralbereichs um das Maximum herum.When changing the recording spectral range, there is no likelihood that the ratio of the target signal to the clutter becomes worse. Then a change in the other spectral direction is expediently carried out, it being expected that the ratio to target signal to clutter then becomes better. Subsequently, the recording spectral range can be changed again in the improving direction, expediently until the ratio reaches a maximum. Since it is not known in advance where this maximum lies, the ratio will become smaller again as a result of the further adjustment of the recording spectral range. The adjustment of the ratio to the maximum can be achieved by oscillating the recording spectral range around the maximum.

Die Atmosphäre weist im infraroten Spektralbereich Bänder unterschiedlicher Strahlungsabsorption im Infrarot auf. Wird der Aufnahmespektralbereich in ein Absorptionsband der Atmosphäre mit gegenüber benachbarten Bändern erhöhter Absorption hineingeschoben, so kann es sein, dass das Verhältnis von Zielsignal zu Clutter schlechter wird, obwohl die Verstellrichtung des Aufnahmespektralbereichs an sich richtig ist. Es ist dann sinnvoll, den Aufnahmespektralbereich weiter in die gleiche Richtung zu verändern, um ihn auf der anderen Seite aus dem Absorptionsband wieder herauszuführen, um zu testen, ob dort das Verhältnis von Zielsignal zu Clutter besser ist. Es ist insofern vorteilhaft, wenn bei der Einstellung des Aufnahmespektralbereichs zumindest ein Absorptionsband der Atmosphäre in der Weise berücksichtigt wird, dass es als ein lokales Minimum bis zu einem benachbarten Maximum durchfahren wird. The atmosphere has bands of different radiation absorption in the infrared in the infrared spectral range. If the recording spectral region is pushed into an absorption band of the atmosphere with increased absorption relative to adjacent bands, the ratio of the target signal to the clutter may become worse, although the adjustment direction of the recording spectral range per se is correct. It then makes sense to change the recording spectral range further in the same direction in order to lead it out of the absorption band on the other side in order to test whether the ratio of target signal to clutter is better there. It is advantageous in that when adjusting the recording spectral range at least one absorption band of the atmosphere is taken into account in such a way that it is traversed as a local minimum up to an adjacent maximum.

Dieses Maximum kann ein lokales oder ein absolutes Maximum des Verhältnisses sein.This maximum can be a local or an absolute maximum of the ratio.

Eine Zielverfolgung kann weiter verbessert werden, wenn das Ziel in zwei verschiedenfarbigen Aufnahmekanälen aufgenommen wird, wobei der erste Aufnahmekanal einen ersten Aufnahmespektralbereich aufweist und der zweite Aufnahmekanal einen zweiten Aufnahmespektralbereich, wobei die beiden Spektralbereiche durch ein detektionsfreies Band des bildgebenden Systems voneinander getrennt sind. Um eine gute Zielverfolgung zu erreichen, ist es hierbei ausreichend, wenn der Aufnahmespektralbereich nur eines Aufnahmekanals, beispielsweise des zweiten Aufnahmekanals, variiert wird. Der Aufnahmespektralbereich des anderen Aufnahmekanals bleibt zumindest während der Variation des variierten Aufnahmekanals konstant. Hierdurch kann das Ziel im konstanten Aufnahmekanal zuverlässig verfolgt werden, auch wenn das Ziel im variierten Aufnahmekanal vielleicht verloren geht, beispielsweise weil der Aufnahmespektralbereich in die falsche Richtung verschoben wurde. Selbstverständlich ist es auch möglich, mehr als zwei verschiedenfarbige Aufnahmekanäle vorzusehen. Bei zwei verschiedenfarbigen Aufnahmekanälen ist einer der Kanäle oder sind beide Kanäle in ihrem Aufnahmespektralbereich variabel. Hierbei ist es in der Regel ausreichend, wenn nur einer der Kanäle variabel ist. Mit zwei Aufnahmekanälen können zwei Zielbilder erzeugt werden oder ein Zielbild mit zwei verschiedenfarbigen Abbildungsanteilen, beispielsweise wenn verschiedenfarbige Detektorelemente in einer Matrix untereinander vermischt sind.Target tracking can be further enhanced if the target is received in two differently colored recording channels, the first recording channel having a first recording spectral range and the second recording channel having a second recording spectral range, the two spectral ranges being separated by a detection-free band of the imaging system. In order to achieve a good target tracking, it is sufficient here if the recording spectral range of only one recording channel, for example the second recording channel, is varied. The recording spectral range of the other recording channel remains constant at least during the variation of the varied recording channel. As a result, the target in the constant recording channel can be reliably tracked, even if the destination may be lost in the varied recording channel, for example, because the recording spectral range has been shifted in the wrong direction. Of course, it is also possible to provide more than two different colored receiving channels. With two differently colored recording channels is one of the channels or are both channels in their recording spectral range variable. In this case, it is usually sufficient if only one of the channels is variable. With two recording channels, two target images can be generated or a target image with two different-colored imaging portions, for example when different-colored detector elements are mixed together in a matrix.

Die Aufnahmespektralbereiche der beiden verschiedenfarbigen Kanäle sind zweckmäßigerweise spektral überlappungsfrei. Es ist insofern zweckmäßigerweise ein detektionsfreies Spektralband zwischen den beiden Spektralbereichen vorhanden. Das muss jedoch nicht zwingend in jeder Situation sein, denn der variable Aufnahmespektralbereich kann durchaus in den anderen Aufnahmespektralbereich „hineingefahren“ werden. Wichtig ist nur, dass die beiden Aufnahmespektralbereiche überlappungsfrei auseinandergefahren werden können.The recording spectral ranges of the two differently colored channels are expediently spectrally overlapping-free. It is expediently a detection-free spectral band between the two spectral ranges available. However, this does not necessarily have to be in every situation, because the variable recording spectral range can certainly be "driven" into the other recording spectral range. It is only important that the two recording spectral ranges can be diverge without overlapping.

Der Anflug auf ein Ziel erfolgt häufig in einer sehr kurzen Zeit, sodass auch Abwehrmaßnahmen sehr schnell erfolgen. Da zudem die Fluggeschwindigkeiten eines Flugkörpers zur Zielverfolgung in der Regel hoch sind, kann es sein, dass sich die Hintergrundstrahlung beziehungsweise die Strahlung in der Umgebung des Ziels sehr schnell verändert. Entsprechend schnell sollte auch eine Variation des variablen Aufnahmekanals möglich sein. Um dies zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn der variable bzw. veränderbare Aufnahmespektralbereich spektral zumindest doppelt so breit ist wie der konstante Aufnahmespektralbereich. Im variablen Aufnahmekanal kann hierdurch pro Zeit eine größere Menge Strahlungsenergie kumuliert werden, sodass eine kürzere Auslesedauer beziehungsweise Belichtung der entsprechenden Detektorelemente ausreicht, um auswertbare Ergebnisse zu erzielen. Hierdurch kann ein schnelles Scannen durch den Spektralbereich erreicht werden.The approach to a target often takes place in a very short time, so that defensive measures take place very quickly. In addition, since the flying speeds of a missile for target tracking are usually high, it may be that the background radiation or the radiation in the vicinity of the target changes very quickly. Accordingly, a variation of the variable recording channel should be possible. To achieve this, it is advantageous if the variable or variable recording spectral range is spectrally at least twice as wide as the constant recording spectral range. As a result, a larger amount of radiation energy can be cumulated per time in the variable receiving channel, so that a shorter readout duration or exposure of the corresponding detector elements is sufficient to achieve evaluable results. This allows a fast scanning through the spectral range can be achieved.

Sind zwei verschiedenfarbige Aufnahmekanäle vorhanden, so wird das Ziel zweckmäßigerweise in beiden Aufnahmekanälen aufgenommen, sodass es in dem einen oder dem anderen Aufnahmekanal, zweckmäßigerweise in beiden Aufnahmekanälen, verfolgt wird. Scheitert eine Zielverfolgung in einem Aufnahmekanal, so kann das Ziel im anderen Aufnahmekanal weiterverfolgt werden. Zweckmäßigerweise wird in beiden Aufnahmekanälen eine Relation von Zielsignal zu Clutter in jeweils zumindest einem Zielbild bestimmt. Eine Veränderung des Aufnahmespektralbereichs kann nun von dem Verhältnis in einem der Aufnahmekanäle, zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von den Verhältnissen in beiden Aufnahmekanälen erfolgen.If two differently colored recording channels are present, the target is expediently recorded in both recording channels, so that it is tracked in one or the other recording channel, expediently in both recording channels. If a target tracking fails in a recording channel, the target can be followed up in the other recording channel. Expediently, a relation of the target signal to the clutter is determined in each case in at least one target image in both recording channels. A change in the recording spectral range can now take place from the ratio in one of the recording channels, expediently as a function of the ratios in both recording channels.

Mit geringer werdender Entfernung des Flugkörpers zum Ziel verändert sich in der Regel das Spektrum des Zielsignals, da das Zielsignal durch atmosphärische Absorptionen verändert wird. Daher kann es sein, dass das Verhältnis von Zielsignal zu Clutter sich während des Anflugs zum Ziel alleine aus diesem Grund deutlich verändert. Üblicherweise wird das Zielsignal während des Anflugs „heißer“, also kurzwelliger. Eine proaktive Verbesserungsmaßnahme zur Zielverfolgung kann durchgeführt werden, indem der Aufnahmespektralbereich in Abhängigkeit vom Abstand zum Ziel verändert wird. Beispielsweise wird der Aufnahmespektralbereich in Abhängigkeit vom Abstand zum Ziel in die hochfrequente Richtung verschoben. Die Steuerung dieser Verschiebung erfolgt zweckmäßigerweise auch ohne einen Trigger durch eine Auswertung des Verhältnisses von Zielsignal zu Clutter.As the distance of the missile from the target decreases, the spectrum of the target signal usually changes, as the target signal is altered by atmospheric absorption. Therefore, the target to clutter ratio may change significantly during the approach to the target for this reason alone. Usually, the target signal during the approach "hotter", so shortwave. A proactive post tracking improvement task may be performed by changing the acquisition spectral range as a function of the distance to the target. For example, the recording spectral range is shifted in the high-frequency direction as a function of the distance to the target. The control of this shift is advantageously carried out without a trigger by an evaluation of the ratio of target signal to clutter.

Beim Verfolgen von Luftfahrzeugen, Flugkörpern und/oder Landfahrzeugen kann es vorkommen, dass Täuschkörper ausgeworfen werden, um den anfliegenden Flugkörper zu täuschen. Die Täuschkörper erscheinen dann als stark strahlende Alarmzonen im Zielbild. Üblicherweise strahlen solche Täuschkörper wesentlich heißer, also kurzwelliger, als das verfolgte Ziel. Wenn also der Aufnahmespektralbereich bei einem zumindest im Wesentlichen gleichzeitigen Erscheinen von mehreren Alarmzonen im Zielbild in Richtung einer kühleren Frequenz verändert wird, kann es sein, dass die Abbildungen von den Täuschkörpern im Zielbild stark abnehmen, wohingegen das Zielsignal nicht oder nur weniger stark abnimmt. Es ist dann von Vorteil, wenn der Aufnahmespektralbereich in Abhängigkeit vom Erscheinen von heißen Alarmzonen benachbart vom Ziel verändert wird. Hierdurch kann das Verhältnis von Zielsignal zu Clutter beziehungsweise zu Signal der Alarmzonen verbessert werden. Der Trigger für ein solches Verstellen wäre dann das neue Hinzutreten beziehungsweise Erscheinen von mehreren Alarmzonen innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums. Eine Alarmzone kann in diesem Sinne eine Bildzone mit einem Strahlungssignal oberhalb eines Grenzwerts beziehungsweise Grauwerts im Bild sein.When tracking aircraft, missiles and / or land vehicles, decoys may be ejected to deceive the approaching missile. The decoys then appear as strong radiant alarm zones in the target image. Usually, such decoys radiate much hotter, so shortwave, as the pursued target. Thus, if the recording spectral range is changed in the direction of a cooler frequency with an at least substantially simultaneous appearance of several alarm zones in the target image, the images of the decoys in the target image may decrease sharply, whereas the target signal may not or only slightly decreases. It is advantageous if the recording spectral range is changed as a function of the appearance of hot alarm zones adjacent to the target. As a result, the ratio of target signal to clutter or signal of the alarm zones can be improved. The trigger for such an adjustment would then be the new addition or appearance of several alarm zones within a given period of time. An alarm zone can in this sense be an image zone with a radiation signal above a threshold value or gray scale value in the image.

Bei sehr starker Umgebungsstrahlung, sei es durch eine heiße Hintergrundlandschaft, Täuschkörper oder andere Gegebenheiten, kann es sein, dass das Zielsignal auch durch eine Verschiebung des Aufnahmespektralbereichs nicht ausreichend von Umgebungssignalen beziehungsweise Clutter unterschieden werden kann. In der Regel weisen jedoch unterschiedliche Strahlungskörper ein unterschiedliches Strahlungsfrequenzspektrum auf. Während das menschliche Auge im visuellen Spektralbereich solche Unterschiede als Farbunterschiede unmittelbar erkennen kann, ist dies bei einem einfarbigen Infrarotdetektor nicht möglich. Dieser Nachteil kann jedoch dadurch ausgeglichen werden, dass durch eine Verschiebung des Aufnahmespektralbereichs durch mehrere Zielbilder ein Strahlungsspektrum zumindest des Zielsignals, zweckmäßigerweise auch anderer Alarmzonen, zumindest in einem Teilbereich des Zielbilds um das Ziel herum erstellt wird. Verschieden strahlende Objekte können nun durch ein Scannen von deren Strahlungsspektren anhand einer oder mehrerer Charakteristika beziehungsweise Merkmale voneinander unterschieden werden, auch wenn andere Gegenstände heller strahlen als das Ziel beziehungsweise die Alarmzonen heller sind als die Zielabbildung im Zielbild. Ein solches Merkmal kann beispielsweise die spektrale Lage eines insbesondere absoluten Strahlungsmaximums des Ziels und zumindest einer Alarmzone sein.In the case of very strong ambient radiation, be it due to a hot background landscape, decoys or other circumstances, it may be that the target signal can not be distinguished sufficiently from ambient signals or clutter even by a shift in the recording spectral range. As a rule, however, different radiation bodies have a different radiation frequency spectrum. While the human eye can directly recognize such differences in the visual spectral range as color differences, this is not possible with a monochrome infrared detector. However, this disadvantage can be compensated by a radiation spectrum of at least the target signal, expediently also, by a shift of the recording spectral range through a plurality of target images other alarm zones, at least in a portion of the target image is created around the target around. Various radiating objects can now be distinguished from one another by scanning their radiation spectra based on one or more characteristics or features, even if other objects radiate brighter than the target or the alarm zones are brighter than the target image in the target image. Such a feature may be, for example, the spectral position of a particular absolute radiation maximum of the target and at least one alarm zone.

Es ist insofern vorteilhaft, wenn mithilfe der Veränderung des Aufnahmespektralbereichs eine Spektralverteilung der Strahlung des Ziels bestimmt wird und zumindest ein Merkmal der Spektralverteilung zur Abgrenzung einer Verfolgung des Ziels gegen zumindest eine andere Alarmzone verwendet wird. Zweckmäßigerweise wird ein Maximum der Spektralverteilung als Merkmal verwendet. It is advantageous in that, with the aid of the change in the recording spectral range, a spectral distribution of the radiation of the target is determined and at least one feature of the spectral distribution is used to delimit a tracking of the target against at least one other alarm zone. Conveniently, a maximum of the spectral distribution is used as a feature.

Die Erfindung betrifft außerdem einen Flugkörper mit einem bildgebenden System umfassend einen Detektor und einen Spektralfilter, wobei der Flugkörper außerdem eine Steuereinheit enthält, die dazu vorbereitet - also dazu eingerichtet - ist, unter Verwendung von Zielbildern einer Umgebungsszenerie eines Ziels einen Flug zum Ziel zu steuern.The invention also relates to a missile comprising an imaging system comprising a detector and a spectral filter, the missile further comprising a control unit prepared to be controlled to target the flight using target images of an environmental scene of a target.

Eine zuverlässige Zielverfolgung kann erreicht werden, wenn erfindungsgemäß der Spektralfilter im Transmissionsspektrum variabel ist und die Steuereinheit dazu vorbereitet ist, das Transmissionsspektrum des Filters und damit einen Aufnahmespektralbereich eines Zielbilds zu verändern.A reliable target tracking can be achieved if, according to the invention, the spectral filter in the transmission spectrum is variable and the control unit is prepared to change the transmission spectrum of the filter and thus a recording spectral range of a target image.

Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die teilweise in einigen abhängigen Ansprüchen zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Die Merkmale können jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammengefasst werden, insbesondere bei Rückbezügen von Ansprüchen, so dass ein einzelnes Merkmal eines abhängigen Anspruchs mit einem einzelnen, mehreren oder allen Merkmalen eines anderen abhängigen Anspruchs kombinierbar ist. Außerdem sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination sowohl mit dem erfindungsgemäßen Verfahren als auch mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß den unabhängigen Ansprüchen kombinierbar. So sind Verfahrensmerkmale auch als Eigenschaften der entsprechenden Vorrichtungseinheit gegenständlich formuliert zu sehen und funktionale Vorrichtungsmerkmale auch als entsprechende Verfahrensmerkmale.The description given herein of advantageous embodiments of the invention includes numerous features, some of which are set forth in several of the appended claims. However, the features may conveniently be considered individually and grouped together into meaningful further combinations, in particular when reclaiming claims, so that a single feature of a dependent claim can be combined with a single, several or all features of another dependent claim. In addition, these features can be combined individually and in any suitable combination both with the method according to the invention and with the device according to the invention according to the independent claims. Thus, process features can also be formulated formally as properties of the corresponding device unit and functional device features also as corresponding process features.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf die darin angegebene Kombination von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels auch explizit isoliert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergänzung eingebracht und/oder mit einem beliebigen der Ansprüche kombiniert werden.The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments, which will be described in detail in conjunction with the drawings. The embodiments serve to illustrate the invention and do not limit the invention to the combination of features specified therein, not even with respect to functional features. In addition, suitable features of each embodiment may also be explicitly considered isolated, removed from one embodiment, incorporated into another embodiment to complement it, and / or combined with any of the claims.

Es zeigen:

1 ein Flugkörper zum Bekämpfen von Fahrzeugen mit einem Zweifarben-Suchkopf,
2 zwei nebeneinander liegende Aufnahmespektralbereiche des Zweifarben-Suchkopfs,
3 Signalverteilungen in einem Zielbild mit einem Zielsignal und einem Clutter als Hintergrundsignal,
4 geänderte Signale im Zielbild durch Verschieben eines Aufnahmespektralbereichs,
5 ein Verhältnis vom Signal zur Clutter aufgetragen gegen die Wellenlänge und
6 die Spektralverteilung eines Zielsignals und zweier Hintergrundsignale.

Show it:

1 a missile for fighting vehicles with a two-color seeker head,
2 two adjoining recording spectral regions of the two-color seeker,
3 Signal distributions in a target image with a target signal and a clutter as a background signal,
4 changed signals in the target image by shifting a recording spectral range,
5 a ratio of the signal to the clutter plotted against the wavelength and
6 the spectral distribution of a target signal and two background signals.

1 zeigt einen Flugkörper 2, der ein Luft-Luft-Flugkörper, ein Luft-Boden-Flugkörper oder ein Boden-Luft-Flugkörper sein kann. Der Flugkörper 2 ist ein Lenkflugkörper und dient zur Bekämpfung von Fahrzeugen, wie Luftfahrzeugen und/oder Bodenfahrzeugen. Hierfür enthält er einen Wirkkörper 4 mit beispielsweise einem Detonationsmittel zur explosiven Zerstörung eines Ziels. Ein Raketenmotor 6 dient als Antrieb. Über Lenkflügel 8 wird der Flug des Flugkörpers 2 gelenkt, wobei die Lenkflügel wiederum von einer Steuereinheit 10 angesteuert werden. 1 shows a missile 2 which may be an air-to-air missile, an air-to-missile or a ground-to-air missile. The missile 2 is a guided missile and is used to combat vehicles, such as aircraft and / or ground vehicles. For this he contains an active body 4 with, for example, a detonator for explosive destruction of a target. A rocket engine 6 serves as a drive. About the steering wing 8th becomes the flight of the missile 2 steered, with the steering in turn by a control unit 10 be controlled.

Im vorderen Teil des Flugkörpers 2 befindet sich ein Suchkopf mit einem bildgebenden System 12, das ein optisches System 14 zum Abbilden eines Ziels 16 auf einen Detektor 18 aufweist. Ein hierdurch entstehendes Zielbild 22 wird von der Steuereinheit 10 ausgewertet. Weiter ist ein Spektralfilter 20 im bildgebenden System 12 vorhanden, der ein steuerbarer Bandpassfilter ist. Das bildgebende System 12 ist ein Zweifarben-System zur Aufnahme eines Ziels 16 und dessen Umgebung in zwei Farben.In the front part of the missile 2 there is a seeker head with an imaging system 12 that is an optical system 14 for mapping a target 16 on a detector 18 having. A resulting image 22 is from the control unit 10 evaluated. Next is a spectral filter 20 in the imaging system 12 present, which is a controllable bandpass filter. The imaging system 12 is a two-color system for recording a target 16 and its surroundings in two colors.

Zum Bekämpfen des Ziels 16 wird der Flugkörper 2 gestartet und vor, während oder nach seinem Start auf das Ziel 16 eingewiesen, beispielsweise durch einen den Start kommandierenden Bediener. Im Zielbild 22 wird die Abbildung des Ziels 16 durch die Steuereinheit 10 verfolgt, die hieraus Lenkmanöver zum Flug der Flugkörpers 2 zum Ziel 16 berechnet und mittels der Lenkflügel 8 steuert. Die Lenkung des Flugkörpers 2 ergibt sich herbei aus der Lage des Abbilds des Ziels 16 im Zielbild 22. Ebenfalls möglich ist ein verschwenkbares optisches System 14, dessen Verschwenkrichtung in diesem Fall ebenfalls bei der Lenkung des Flugkörpers 2 berücksichtigt wird. To fight the goal 16 becomes the missile 2 started and before, during or after its launch on the target 16 instructed, for example by an operator commanding the start. In the target image 22 becomes the picture of the target 16 through the control unit 10 pursued, the resulting steering maneuvers to the flight of the missile 2 to the goal 16 calculated and by means of the steering wing 8th controls. The steering of the missile 2 results from the location of the image of the target 16 in the target image 22 , Also possible is a pivotable optical system 14 , The pivoting direction in this case also in the steering of the missile 2 is taken into account.

Das bildgebende System 12 und das optische System 14 sowie der Detektor 18 sind für die Aufnahme des Zielbilds 22 im infraroten Spektralbereich ausgelegt. Es wird insofern Wärmestrahlung im nahen, mittleren und/oder langwelligen infraroten Spektralbereich vom Detektor 18 registriert und als beispielsweise Grauwerte im Zielbild 22 ausgegeben, das in Form von Daten vorliegt und von der Steuereinheit 10 analysiert wird. Eine Vielzahl von Zielbildern 22 wird regelmäßig getaktet in schneller Folge hintereinander aufgenommen, sodass eine schnelle Nachführbarkeit und damit eine hohe Agilität des Lenkflugkörpers 2 bei der Verfolgung des Ziels 16 erreicht wird.The imaging system 12 and the optical system 14 as well as the detector 18 are for taking the target image 22 designed in the infrared spectral range. It is so far heat radiation in the near, medium and / or long-wave infrared spectral range from the detector 18 registered and as, for example, gray values in the target image 22 output, which is in the form of data and from the control unit 10 is analyzed. A variety of target images 22 is regularly clocked in quick succession recorded successively, so that a fast trackability and thus a high agility of the missile 2 in the pursuit of the goal 16 is reached.

2 zeigt zwei Aufnahmespektralbereiche 24, 26 des bildgebenden Systems 12, die auf den Detektor 18 eingestrahlt werden. Der Aufnahmespektralbereich 24 ist ein in seiner Frequenz fixierter Spektralbereich, der durch einen in 2 nur angedeuteten Spektralfilter 30 erzeugt wird. Der Aufnahmespektralbereich 26 hingegen ist Teil eines gesamten und größeren Filterspektralbereichs 28 und ist spektral veränderbar, wie durch den Doppelpfeil in 2 angedeutet ist. Ebenfalls angedeutet ist der Spektralfilter 20 in Form eines steuerbaren Bandpassfilters, der aus dem insgesamt abbildbaren Filterspektralbereich 28 nur den Aufnahmespektralbereich 24 hindurch lässt. Dieser ist jedoch innerhalb des Filterspektralbereichs 28 in Richtung höherer oder niedrigerer Wellenlängen verschiebbar. Es wird also das Transmissionsspektrum des Spektralfilters 20 verändert. Die spektrale Breite, die in 2 durch zwei gestrichelte Linien angedeutet ist, bleibt beim Verschieben über den Filterspektralbereich 28 in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen konstant. In 2 ist eine zentrale Wellenlänge des Aufnahmespektralbereichs 26 als Punkt im Doppelpfeil angedeutet, sie ist über den gesamten Filterspektralbereich 28 verschiebbar. 2 shows two recording spectral ranges 24 . 26 of the imaging system 12 pointing to the detector 18 be irradiated. The recording spectral range 24 is a spectral range fixed in its frequency, which is characterized by an in 2 only indicated spectral filter 30 is produced. The recording spectral range 26 however, it is part of an overall and larger filter spectral range 28 and is spectrally changeable, as indicated by the double arrow in 2 is indicated. Also indicated is the spectral filter 20 in the form of a controllable bandpass filter consisting of the total imageable filter spectral range 28 only the recording spectral range 24 lets through. However, this is within the filter spectral range 28 displaceable in the direction of higher or lower wavelengths. So it becomes the transmission spectrum of the spectral filter 20 changed. The spectral width, which in 2 is indicated by two dashed lines, remains when moving over the filter spectral range 28 substantially constant in this embodiment. In 2 is a central wavelength of the recording spectral range 26 as a dot in the double arrow, it is over the entire filter spectral range 28 displaceable.

Die Ansteuerbarkeit und die Variabilität des Spektralfilters 20 wird erreicht durch ein Liquid Crystal Element, das beispielsweise mit Hilfe von ansteuerbaren Polarisierungen die Veränderung des Aufnahmespektralbereichs 24 bewirkt. Das Liquid Crystal Element wird von der Steuereinheit 10 angesteuert unter Verwendung der Ergebnisse aus der Analyse des Zielbilds 22 bzw. der Zielbilder 22.The controllability and the variability of the spectral filter 20 is achieved by a liquid crystal element, which, for example by means of controllable polarization, the change of the recording spectral range 24 causes. The Liquid Crystal Element is from the control unit 10 driven using the results from the analysis of the target image 22 or the target images 22 ,

3 zeigt einen schematischen Schnitt durch ein Zielbild 22 in einer Dimension, beispielsweise entlang der x-Achse. Aufgetragen ist die Intensität von Grauwerten der Kanäle bzw. Detektorelemente des Detektors 18 entlang der Schnittebene bzw. x-Achse. Dargestellt ist ein Zielsignal 32, dessen Anteil in einen Gesamtsignal 34 durch einen etwas fetter dargestellten Abschnitt des Gesamtsignals 34 dargestellt ist. Zu sehen ist, dass das Gesamtsignal 34 im Ortsbereich des Zielsignals 32 nicht signifikant hervortritt. Das Gesamtsignal 34 hebt sich daher im Bereich des Zielsignals 32 nicht von den seitlichen Bereichen des Gesamtsignals ab. Das Ziel 16 ist auf diese Weise nur schwer oder gar nicht zu verfolgen. Zur Vereinfachung der Ausdrucksweise wird in diesem Zusammenhang auch das Gesamtsignal 34 im Ortsbereich des Zielsignals 32 als Zielsignal 32 bezeichnet, und das Gesamtsignal 34 um den Ortsbereich des Zielsignals 32 herum als Clutter, also als unerwünschte Abbildungen von Gegenständen, die das Erkennen des Zielsignals 32 erschweren. 3 shows a schematic section through a target image 22 in one dimension, for example along the x -Axis. Plotted is the intensity of gray levels of the channels or detector elements of the detector 18 along the cutting plane or x -Axis. Shown is a target signal 32 , whose share in a total signal 34 through a somewhat bold section of the overall signal 34 is shown. You can see that the overall signal 34 in the local area of the target signal 32 not significant. The overall signal 34 therefore rises in the range of the target signal 32 not from the lateral areas of the overall signal. The goal 16 is difficult or impossible to follow in this way. To simplify the expression in this context, the total signal 34 in the local area of the target signal 32 as a target signal 32 referred to, and the overall signal 34 around the location of the target signal 32 around as a clutter, so as unwanted pictures of objects, the recognition of the target signal 32 difficult.

In 3 ist ferner das Verhältnis von Zielsignal 32 zur Hintergrundstrahlung bzw. Clutter durch das Längenverhältnis zweier senkrechter Doppelpfeile angedeutet. Für die Zielverfolgung hauptsächlich relevant ist hierbei nur ein Teilbereich 36 aus dem Zielbild 22, der um den räumlichen Bereich des Zielsignals 32 im Zielbild 22 liegt. Zu sehen ist, dass der Clutter rechts vom Zielsignal einen höheren Signalwert bzw. Grauwert aufweist, als das Zielsignals 32, sodass das Verhältnis von Zielsignal 32 zu Clutter < 1 ist. Das Ziel 16 ist im Zielbild 22 nicht aus der Hintergrundstrahlung bzw. dem Clutter zu extrahieren.In 3 is also the ratio of the target signal 32 for background radiation or clutter indicated by the length ratio of two vertical double arrows. For the target tracking mainly relevant here is only a subarea 36 from the target image 22 that surrounds the spatial domain of the target signal 32 in the target image 22 lies. It can be seen that the clutter to the right of the target signal has a higher signal value or gray value than the target signal 32 , so the ratio of target signal 32 to clutter <1. The goal 16 is in the target image 22 not to extract from the background radiation or the clutter.

Zur Steuerung des Lenkflugkörpers 2 wertet die Steuereinheit 10 das Zielbild 22 in beiden Farben bzw. Aufnahmespektralbereich 24, 26 aus, wobei dies anhand eines einzigen zweifarbigen Zielbilds 22 oder zweier verschiedenfarbiger Zielbilder 22 geschehen kann. Während das Ziel 16 im Zielbild 22 bei der Übergabe des Ziels 16 an den Lenkflugkörper 2 gut zu erkennen war, kann es sein, dass durch verschiedene Einflüsse das Ziel 16 im Aufnahmespektralbereich 26 während des Flugs immer schlechter zu sehen ist. Das Ziel 16 wird in beiden Aufnahmespektralbereichen 24, 26 bzw. dem oder den zugeordneten Zielbildern 22 verfolgt. In beiden Zielbildern 22 wird das Verhältnis vom Zielsignal 32 zu Clutter ermittelt. In Anhängigkeit vom Ermittlungsergebnis wird der Aufnahmespektralbereich 26 durch die Ansteuerung des Liquid Crystal Elements des steuerbaren Spektralfilters 20 verändert. Hierdurch verändert sich sowohl das Zielsignal 32 als auch der Clutter im Gesamtsignal 34, sodass die Möglichkeit besteht, dass der Anteil des Zielsignals 32 im Gesamtsignal 34 größer wird. Dies ist in 4 beispielhaft dargestellt.To control the missile 2 evaluates the control unit 10 the target image 22 in both colors or recording spectral range 24 . 26 using a single two-color target image 22 or two different-colored target images 22 can happen. While the goal 16 in the target image 22 at the delivery of the goal 16 to the missile 2 It was obvious that the goal could be achieved by different influences 16 in the recording spectral range 26 is getting worse during the flight. The goal 16 will be in both recording spectral ranges 24 . 26 or the associated target image (s) 22 tracked. In both target images 22 becomes the ratio of the target signal 32 determined to clutter. Depending on the result of the determination, the recording spectral range becomes 26 by controlling the Liquid Crystal element of the controllable spectral filter 20 changed. This changes both the target signal 32 as well as the clutter in the overall signal 34 so there is a possibility that the proportion of the target signal 32 in the overall signal 34 gets bigger. This is in 4 exemplified.

4 zeigt die analoge Abbildung wie in 3, jedoch in einem verschobenen Aufnahmespektralbereich 26. Durch diese Verschiebung ist das Zielsignal 32 größer geworden, sodass sein Anteil im Gesamtsignal 34 erheblich deutlicher sichtbar ist, wie auch durch das umgekehrte Verhältnis vom Zielsignal 32 zu Clutter anhand der beiden senkrechten Doppelpfeile aus 4 sichtbar ist. Das Ziel 16 kann nun im Zielbild 22 verfolgt werden, sodass der Lenkflugkörper 2 in Richtung zum Ziel 16 gelenkt werden kann. 4 shows the analogue image as in 3 but in a shifted recording spectral range 26 , This shift is the target signal 32 become larger, so that his share in the overall signal 34 is significantly more clearly visible, as well as by the inverse ratio of the target signal 32 to Clutter on the basis of the two vertical double arrows 4 is visible. The goal 16 can now in the target image 22 be tracked so that the missile 2 towards the goal 16 can be steered.

Die Ansteuerung des Spektralfilters 20 erfolgt in Abhängigkeit des Verhältnisses von Zielsignal 32 zu Clutter. Dieses Verhältnis S/C ist in 5 schematisch gegen die Wellenlänge λ aufgetragen. Die in 2 durch den zentralen Punkt angedeutete zentrale Wellenlänge des Aufnahmespektralbereichs 26 ist in 5 in mehreren Wellenlängenpositionen λ wiedergegeben. Beispielsweise wird bei der zentralen Wellenlänge λ₁ des Aufnahmespektralbereichs 26 das Zielbild 22 entsprechend 3 erzeugt. Eine entsprechende Verschiebung zur neuen zentralen Wellenlänge λ₂ führt zu einer deutlichen Erhöhung des Verhältnisses S/C von Zielsignal 32 zu Clutter im Gesamtsignal 34.The activation of the spectral filter 20 occurs as a function of the ratio of the target signal 32 to clutter. This ratio S / C is in 5 schematically plotted against the wavelength λ. In the 2 indicated by the central point central wavelength of the recording spectral range 26 is in 5 reproduced in several wavelength positions λ. For example, at the central wavelength, λ ₁ becomes the recording spectral range 26 the target image 22 corresponding 3 generated. A corresponding shift to the new central wavelength λ ₂ leads to a significant increase in the ratio S / C of the target signal 32 to clutter in the overall signal 34 ,

Zu sehen ist außerdem, dass das Verhältnis bei einer zentralen Wellenlänge λ₄ noch weiter deutlich verbessert werden könnte. Allerdings muss hierfür ein lokales Minimum des Verhältnisses S/C bei einer spektralen Wellenlänge λ₃ durchtreten werden. In diesem Teil liegt ein atmosphärisches Absorptionsband, das in der Steuereinheit 10 oder einem angegliederten Speicher hinterlegt ist. Wird durch eine Spektralverschiebung des Aufnahmespektralbereichs 26 die zentrale Wellenlänge λ in Richtung zu einem solchen atmosphärischen Absorptionsband verschoben, so versucht die Steuereinheit 10 - durch weiteres Verschieben und ein hierdurch verursachtes Hindurchtauchen durch das atmosphärische Absorptionsband - das Verhältnis S/C zu einem größeren oder absoluten Maximum zu führen. Dies ist durch den rechten der beiden punktierten Pfeile in 5 angedeutet. Zwar sinkt das Verhältnis S/C zunächst bei Hindurchtauchen durch das Absorptionsband ab, steigt jedoch beim Austreten aus dem Absorptionsband wieder an und erreicht ein absolutes Maximum bei λ₄. Um diese Wellenlänge pendelt die Steuereinheit 10 den Aufnahmespektralbereich 26, wie in 5 durch den gekrümmten Doppelpfeil angedeutet ist. Das Maximum wird hierdurch zweifelsfrei bestimmt und der Aufnahmespektralbereich 26 bzw. dessen zentrale Wellenlänge kann in das Maximum gelegt werden.It can also be seen that the ratio at a central wavelength λ ₄ could be further improved significantly. However, a local minimum of the ratio S / C at a spectral wavelength λ _{3 must be passed} through for this purpose. In this part lies an atmospheric absorption band, which is in the control unit 10 or an attached memory is deposited. Is caused by a spectral shift of the recording spectral range 26 the central wavelength λ is shifted towards such an atmospheric absorption band, the control unit tries 10 - By further shifting and thereby causing immersion through the atmospheric absorption band - to lead the ratio S / C to a greater or absolute maximum. This is through the right of the two dotted arrows in 5 indicated. Although the ratio S / C initially decreases when it passes through the absorption band, it rises again when it leaves the absorption band and reaches an absolute maximum at λ ₄ . The control unit oscillates around this wavelength 10 the recording spectral range 26 , as in 5 indicated by the curved double arrow. The maximum is thereby determined unequivocally and the recording spectral range 26 or whose central wavelength can be placed in the maximum.

Durch die Möglichkeit der Veränderung des Aufnahmespektralbereichs 26 kann eine Spektralverteilung des Zielsignals 32 bestimmt werden. Dies ist in 6 beispielhaft dargestellt.By the possibility of changing the recording spectral range 26 can be a spectral distribution of the target signal 32 be determined. This is in 6 exemplified.

6 zeigt ein Diagramm, in dem der Helligkeitsverlauf des Zielsignals 32 in einem Punkt oder einem anderen Bereich des Zielbilds 22 über die Wellenlänge λ aufgetragen ist. Es ist zu sehen, dass diese Spektralverteilung um die Wellenlänge λ_b ein Maximum aufweist und beidseitig gegen Null abflacht. Weiter sind in 6 zwei andere Spektralverteilungen 40 dargestellt von zwei anderen im Infraroten strahlenden Gegenständen, die im Zielbild 22 ebenfalls abgebildet sind. Die Spektralverteilungen 40 unterscheiden sich von der Spektralverteilung 38 deutlich. Beispielsweise liegen deren Intensitätsmaxima bei den Wellenlängen λ_a und λ_c. 6 shows a diagram in which the brightness of the target signal 32 in one point or another area of the target image 22 is plotted over the wavelength λ. It can be seen that this spectral distribution has a maximum around the wavelength λ _b and flattens to zero on both sides. Next are in 6 two other spectral distributions 40 represented by two other infrared radiating objects in the target image 22 are also shown. The spectral distributions 40 differ from the spectral distribution 38 clear. For example, their intensity maxima are at the wavelengths λ _a and λ _c .

Insbesondere in Situationen, in denen das Zielsignal 32 nur schlecht aus einem oder mehreren Zielbildern bei unverändertem Aufnahmespektralbereich 26 ermittelbar ist, kann durch ein Verschieben des Aufnahmespektralbereichs 26 durch eine Vielzahl von Zielbildern 22 die Spektralverteilung 38 des Zielsignals 32 ermittelt werden. Selbst wenn nun umgebende Clutter deutlich stärker strahlen, als das Zielsignal 32 selbst, wie in 6 angedeutet ist, kann durch ein erneutes spektrales Abrastern die Abbildung des Ziels 16 im Zielbild 22 eindeutig gefunden werden. Die mehreren Spektralverteilungen 38, 40 werden hierbei verglichen und der bekannte Verlauf der Spektralverteilung 38 des Zielsignals 32 wird in dieser Weise gefunden.Especially in situations where the target signal 32 only bad from one or more target images with unchanged recording spectral range 26 can be determined by shifting the recording spectral range 26 through a variety of target images 22 the spectral distribution 38 of the target signal 32 be determined. Even if now surrounding clutter radiate much stronger than the target signal 32 myself, as in 6 is indicated by a new spectral scanning the image of the target 16 in the target image 22 be found clearly. The multiple spectral distributions 38 . 40 are compared here and the known course of the spectral distribution 38 of the target signal 32 is found in this way.

Hierbei muss nicht der gesamte Verlauf der Spektralverteilungen 38, 40 ausgewertet werden, denn es reicht, ein oder mehrere einzelne Merkmale als Charakteristika der Spektralverteilungen 38, 40 als Diskriminierungsmerkmale zu verwenden. Bei dem Beispiel aus 6 werden die Maxima der Spektralverteilungen 38, 40 bei den Wellenlängen λ_a, λ_b und λ_c verwendet. Da deren Abstand ausreichend groß ist, wird derjenige Punkt im Zielbild 22 als Ziel 16 verfolgt, dessen Spektralverteilung 38 in oder in der Nähe der Wellenlänge λ_b liegt. Auch ein schwach strahlendes Ziel 16 kann auf diese Weise zuverlässig verfolgt werden.This does not have to be the entire course of the spectral distributions 38 . 40 be evaluated, because it is enough, one or more individual characteristics as characteristics of the spectral distributions 38 . 40 as discrimination features. In the example off 6 become the maxima of the spectral distributions 38 . 40 used at the wavelengths λ _a , λ _b and λ _c . Since their distance is sufficiently large, that point in the target image 22 as goal 16 pursues its spectral distribution 38 is in or near the wavelength λ _b . Also a weak beaming target 16 can be tracked reliably in this way.

Während des Anflugs zum Ziel 16 wird die atmosphärische Störung der Zielstrahlung kontinuierlich verringert. Hierdurch wird auch das Zielsignal 32 im Zielbild 22 verändert, wie auch in der Regel die Umgebungsstrahlung 34. Meist wird das Maximum der Zielstrahlung 32 heißer, verschiebt sich also in Richtung einer kleineren Wellenlänge. Ist der Abstand des Flugkörpers 2 zum Ziel 16 jedenfalls in ausreichendem Umfang bekannt, so kann die Veränderung des Aufnahmespektralbereichs 26 anhand der Entfernung zum Ziel 16 gesteuert werden. Mit wachsender Annäherung wird der Aufnahmespektralbereich 26 in Richtung einer kleineren Wellenlänge λ verschoben. During the approach to the destination 16 the atmospheric disturbance of the target radiation is continuously reduced. This will also cause the target signal 32 in the target image 22 changed, as well as the ambient radiation in the rule 34 , Most of the time the maximum of the target radiation 32 hotter, so shifts towards a smaller wavelength. Is the distance of the missile 2 to the goal 16 in any case sufficiently known, the change in the recording spectral range 26 based on the distance to the destination 16 to be controlled. As the approach approaches, the recording spectral range becomes 26 shifted in the direction of a smaller wavelength λ.

Einer durch atmosphärische Absorptionen verursachte Verringerung des Zielsignals 32 im Zielbild 22 wird entgegengewirkt.A reduction of the target signal caused by atmospheric absorption 32 in the target image 22 is counteracted.

Es kann vorkommen, dass sich das Ziel 16 gegen den anfliegenden Lenkflugkörper 2 durch den Abwurf von Täuschkörpern, auch Flares genannt, verteidigt. Dessen Strahlung ist jedoch in der Regel deutlich heißer, als das Ziel 16 selbst. Der Abwurf von Flares äußert sich im Zielbild durch Abruptes Erscheinen von einem oder mehreren sehr starken Strahlern bzw. Signalen. Täuschkörper tauchen als neue Alarmzonen im Zielbild 22 auf, also Zonen, deren Intensität einen Grenzwert übersteigt und die hierdurch mit dem Zielsignal 32 verwechselt werden könnten. Ein solches Erkennen kann von der Steuereinheit 10 als Trigger zum Verändern des Aufnahmespektralbereichs 26 verwendet werden, beispielsweise wird dieser in Richtung zu einer längeren Wellenlänge verschoben, um das Signal der Täuschkörper zu verringern. Dies kann automatisiert beim Auftauchen von Strahlung von Täuschkörpern im Zielbild 22 geschehen, auch ohne einen Test, ob das Verhältnis S/C von Signal zu Clutter hierdurch verbessert wird oder nicht.It may happen that the goal is 16 against the approaching guided missile 2 defended by the ejection of decoys, also called flares. However, its radiation is usually much hotter than the target 16 The drop of flares is reflected in the target image by the sudden appearance of one or more very strong emitters or signals. Decoys appear as new alert zones in the target image 22 on, ie zones whose intensity exceeds a limit and thereby the target signal 32 could be confused. Such detection may be by the control unit 10 as a trigger for changing the recording spectral range 26 used, for example, this is shifted towards a longer wavelength to reduce the signal of the decoys. This can be automated on the appearance of radiation from decoys in the target image 22 done, even without a test, whether the ratio S / C from signal to clutter is thereby improved or not.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22: Flugkörpermissile
44: Wirkkörpersubmunitions
66: Raketenmotorrocket engine
88th: Lenkflügelsteering wings
1010: Steuereinheitcontrol unit
1212: bildgebendes Systemimaging system
1414: optisches Systemoptical system
1616: Zielaim
1818: Detektordetector
2020: Spektralfilterspectral
2222: Zielbildtarget image
2424: AufnahmespektralbereichAufnahmespektralbereich
2626: AufnahmespektralbereichAufnahmespektralbereich
2828: FilterspektralbereichFilterspektralbereich
3030: Spektralfilterspectral
3232: Zielsignaltarget signal
3434: Gesamtsignaltotal signal
3636: Teilbereichsubregion
3838: Spektralverteilungspectral
4040: Spektralverteilungspectral

Claims

Method for controlling a missile (2), in which a target (16) is picked up by an imaging system (12) of the missile (2) and the missile (2) is scanned by means of the target images (22) taken in this direction ( 16), characterized in that a recording spectral range (26) in which the target images (22) are recorded is changed during the flight to the target (16).

Method according to Claim 1 , characterized in that the recording spectral range (26) by means of a liquid crystal element as a spectral filter (20) is changed.

Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that the recording spectral range (26) is spectrally shifted by means of a spectral filter (20) as a whole.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a ratio (S / C) of target signal (32) to clutter in at least one target image (22) is determined and the acquisition spectral range (26) in dependence on this ratio (S / C) is changed.

Method according to Claim 4 , characterized in that the recording spectral range (26) is adjusted so that the ratio (S / C) increases and is then set to a maximum by oscillating the recording spectral range (26) by the maximum.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that when adjusting the recording spectral range (26) at least one absorption band of the atmosphere is taken into account in such a way that it is traversed as a local minimum to an adjacent maximum.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the target (16) is recorded in two differently colored recording channels and the recording spectral range (26) of only the second recording channel is varied and the recording spectral range (24) of the first recording channel at least during the variation of the second recording channel remains constant.

Method according to Claim 7 , characterized in that the two Recording spectral regions (24, 26) of the differently colored recording channels are spectrally overlap-free.

Method according to Claim 7 or 8th , characterized in that the variable recording spectral range (26) spectrally at least twice as wide as the fixed recording spectral range (24).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the target (16) is recorded in two differently colored recording channels, in both recording channels a ratio (S / C) of the target signal (32) to clutter in at least one target image (22) is determined , and the recording spectral range (26) is varied as a function of the ratios (S / C) in both recording channels.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the recording spectral range (26) is changed as a function of the distance to the target (16).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the recording spectral range (26) is changed as a function of the appearance of hot alarm zones adjacent to the target (16).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a spectral distribution of the radiation of the target (16) is determined by means of the change of the recording spectral range (26) and at least one characteristic of the spectral distribution to delimit a tracking of the target (16) against at least one other alarm zone is used.

Method according to Claim 13 , characterized in that a maximum of the spectral distribution is used as a feature.

A missile (2) comprising an imaging system (12) comprising a detector (18) and a spectral filter (20) and a controller (10) prepared to use a target image (22) of an environmental scene of a target (16) Flight to the target (16) to control, characterized in that the spectral filter (20) in the transmission spectrum is variable and the control unit (10) is prepared to the transmission spectrum of the spectral filter (20) and thus a recording spectral range (26) of a target image (22 ) to change.