DE1294042B

DE1294042B - Zielverfolgungsgeraet

Info

Publication number: DE1294042B
Application number: DEB67341A
Authority: DE
Inventors: Astheimer Robert William
Original assignee: Barnes Engineering Co
Current assignee: Barnes Engineering Co
Priority date: 1961-05-25
Filing date: 1962-05-21
Publication date: 1969-04-30
Also published as: BE617950A; CH448548A; US3090869A; GB936287A; NL278853A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Zielverfolgungsgerät, durch Streifung der Felder der Zerhackermusterung welches Signale entsprechend der Abweichung eines anzuwenden. Zu diesem Zweck wird vorgesehen, daß leuchtenden Zieles von einer Bezugsrichtung zu die Bänder der Zerhackermusterung parallel zu den liefern vermag. geneigten Randlinien in gleich breite undurchlässige

Ein bekanntes Zielverfolgungsgerät enthält eine 5 und durchlässige Streifen unterteilt sind und daß die Optik, die zunächst das Beobachtungsfeld in der Durchlässigkeit der zwischen den Bändern befind-Ebene einer Gesichtsfeldblende und einer dort ange- liehen Felder 50 % der Durchlässigkeit der durchordneten Zerhackereinrichtung abbildet und sodann lässigen Streifen beträgt.

die von der Zerhackereinrichtung durchgelassene Mit dem erfindungsgemäßen Gerät ist auch die

Strahlung auf einen Strahlungsdetektor projiziert, an io bekannte Grob-Fein-Verfolgung möglich. Zu diesem den eine elektronische Einrichtung zur Bildung von Zweck wird das Gerät so weitergebildet, daß in an der Lage des Zielbildes gegenüber der Geräteachse sich bekannter Weise zwei Strahlungsempfänger soentsprechenden Abweichungssignalen angeschlossen wie zwei parallele optische Systeme und eine einzige ist, wobei die Zerhackereinrichtung eine auf einem Zerhackereinrichtung vorgesehen sind, wobei die bewegten Träger befindliche Musterung aufweist, die 15 Blendenöffnungen an verschiedenen Stellen der Zeraus aneinandergrenzenden, sich jeweils bis zum Rand hackereinrichtung angeordnet sind und eine Blendenerstreckenden Feldern unterschiedlicher Durchlässig- Öffnung ein weites Gesichtsfeld und die andere ein keit besteht, deren quer zur Bewegungsrichtung ge- schmales Gesichtsfeld ausblendet, messene Breite sich abwechselnd in gegenläufigem An Hand der Figuren wird die Erfindung näher

Sinne ändert, so daß die in Bewegungsrichtung auf- ao erläutert.

einanderfolgenden Grenzlinien die Zielstrahlung in Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch den beweglichen

Meßimpulse zerhacken, deren Länge und deren im Teil des Gerätes;

Vergleich mit einem Bezugssignalgeber festgestellte F i g. 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine

Phase der Lage des Zielbildes entsprechen. kreisförmig verlaufende Zerhackermusterung;

Das Gerät wird so orientiert, daß die in Bewe- 25 F i g. 3 zeigt eine Einzelansicht eines Teils der gungsrichtung der Zerhackermusterung verlaufende Musterung gemäß Fig. 2, wobei die Musterung aus Abweichung des Zielbildes der Azimutabweichung Gründen der Übersichtlichkeit nicht kreisförmig dardes Zieles entspricht, während die quer dazu ver- gestellt ist;

laufende Zielbildabweichung der Höhenabweichung F i g. 4 zeigt ein Blockschaltschema der elektro-

des Zieles entspricht. Es ist aber auch eine andere 30 nischen Einrichtung; Orientierung möglich. Fig. 5 zeigt eine Reihe von Wellenformen des

Bei dem bekannten Gerät erfolgt die Bestimmung Höhenabweichsignals;

der Azimutabweichung durch Phasenvergleich zwi- Fig. 6 zeigt eine ähnliche Darstellung für die

sehen den Meßimpulsen und den Bezugsimpulsen, Wellenformen des Azimutabweichsignals; während zur Bestimmung der Höhenabweichung nur 35 F i g. 7 zeigt eine Reihe von Wellenformen für die die Länge der Meßimpulse in Betracht gezogen wird. Abweichsignale bei gleichzeitiger Höhen- und Azi-Hierbei sind unterschiedliche elektronische Bauein- mutabweichung.

heiten erforderlich. Der in F i g. 1 dargestellte bewegliche Teil des

Durch die Erfindung wird unter Inkaufnahme eines Gerätes ist in einem richtbaren Gehäuse 1 angeordnet, weiteren Bezugssignalgebers erreicht, daß die für die 40 In diesem Gehäuse ist ein langbrennweitiges Objek-Bestimmung der beiden Abweichungskomponenten tiv2 mit einem kleinen Gesichtsfeld und ein kurzerforderlichen elektronischen Baueinheiten von glei- brennweitiges Weitwinkelobjektiv 3 angeordnet. Wie eher Bauart sein können. dargestellt, sind die Gesichtsfeldwinkel 2° X 4° bzw.

Zur Erzielung dieses Ergebnisses ist das eingangs 10° X 20°. Jedes Objektiv bildet sein entsprechendes genannte bekannte Zielverfolgungsgerät erfindungs- 45 Gesichtsfeld auf der Ebene einer Zerhackerscheibe 4 gemäß dadurch gekennzeichnet, daß die weniger ab, die durch einen Antriebsmotor 5 üblicher Bauart durchlässigen Felder der Zerhackermusterung Bänder gedreht wird. Auf der Rückseite der Zerhackerscheibe sind, welche bezüglich der Bewegungsrichtung ab- sind zwei Blenden angeordnet, eine Blende 12 für das wechselnd vorwärts und rückwärts unter Winkern kleine Gesichtsfeld und eine Blende 13 für das weite geneigt sind, die sich zu 180° ergänzen; daß neben 50 Gesichtsfeld. Hinter den Blendenöffnungen sind FeIddem Bezugssignalgeber, der ein mit der Periode des linsen 7 und 9 angeordnet, welche die Eingangsöff-Felderzyklus alternierendes Bezugssignal liefert, ein nungen der Objektive auf Detektoren 6 und 8 abweiterer Bezugssignalgeber vorgesehen ist, der ein mit bilden. Die in Fig. 1 dargestellten Detektoren beder halben Periode des Felderzyklus alternierendes stehen aus Bleisulfid und sind für die Infrarotstrah-Bezugssignal liefert, wobei die Wechselstellen der 55 lungen, die von Raketenantrieben ausgehen, geeignet. Bezugssignale mit den Stellen der Zerhackermuste- Andere Detektoren können für andere Strahlungen rung zusammenfallen, an denen die gegenläufige verwendet werden, beispielsweise Photoröhren im Änderung der quer zur Bewegungsrichtung gemes- sichtbaren Bereich.

senen Felderbreite wechselt; und daß die zur Bildung Der Detektor 6 ist mit einem Transistorvorver-

der Abweichungssignale dienende elektronische Ein- 60 stärker 10 gekoppelt und gleicherweise ist der Detekrichtung aus zwei polaritätsumkehrenden Schaltern tor 8 mit einem Vorverstärker 11 verbunden, besteht, denen die Signale der Bezugssignalgeber als Die bevorzugte Form der Zerhackereinrichtung,

Schaltsignale zugeführt werden und deren Schaltwege nämlich die einer rotierenden Scheibe, ist in Fig. 2 von den Meßimpulsfolgen mit anschließender Mittel- dargestellt. In F i g. 3 ist die Zerhackermusterung wertbildung in einem Tiefpaßfilter durchlaufen werden. 65 vergrößert und aus Gründen der Übersichtlichkeit Bei dem erfindungsgemäßen Gerät ist es möglich, gestreckt gezeigt. Dieses Muster würde auf einem als das bekannte Prinzip der Ausschaltung einer even- endloses Band statt einer Scheibe ausgebildeten Trätuell vorhandenen starken Hintergrundstrahlung ger erscheinen.

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Der Teil der Zerhackerscheibe, welcher vor den 24 ist mit dem Höhenmeßschalter und Filter 26 sobeiden Blendenöffnungen vorbeigeführt wird, die ein- wie mit dem Azimutmeßschalter und Filter 27 verander diametral gegenüber an dem äußeren Rand bunden. Diese Schalter empfangen ihre Schaltder Zerhackerscheibe angeordnet sind, ist aus Bän- impulse von den Bezugsphasenabgriffen 22 bzw. 20. dem von strahlungsundurchlässigen Streifen 14 und 5 Die Ausgangssignale der Filter werden über Schalter durchlässigen Streifen 15 zusammengesetzt. Die Bän- 29 und 30 geleitet und bilden die Abweichsignale der sind um 45° zur Bewegungsrichtung der Muste- für das Azimut und die Höhe. Da die Filter Tiefpaßrung geneigt und im rechten Winkel zueinander filter sind, besitzen die Ausgangssignale die Form angeordnet. In F i g. 3 sind die Bänder als Par- von Gleichspannungen.

allelogramme und in F i g. 2 in den äquivalenten io F i g. 5 zeigt die Wellenform für drei Stellungen Polarkoordinaten dargestellt, wobei die Streifen der des Raketentreibsatzbildes, die mit a, b und c be-Gleichung ρ = K Θ gehorchen. Als Folge dieser zeichnet sind und die den markierten Stellungen auf Anordnung sind die Bänder durch durchlässige drei- der Blendenöffnung in F i g. 3 unten entsprechen, eckige Felder voneinander getrennt, deren Durch- Auf jede Stellung folgen zwei Wellenformen, von lässigkeit überdies so gewählt ist, daß sie der durch- 15 denen die obere Rechteckwelle die Hüllkurve des schnittlichen Lichtdurchlässigkeit des Bandes, d. h. vom Detektor gelieferten Meßsignals und die untere 50⁰Io, entspricht. Die große Blendenöffnung 13 ist in das Ausgangssignal des Höhenschalters 26 darstellt. F i g. 2 dargestellt und ist in F i g. 3 aus Gründen Es kann ersehen werden, daß, wenn keine Höhender" Übersichtlichkeit ebenfalls nochmals unter der abweichung (Stellungen α und c) vorliegt, nach dem Zerhackerscheibe gezeigt, um die verschiedenen Stel- 20 Schalten die unteren Wellen so verteilt sind, daß, lungen des Zielbildes, bezogen auf die Wellenformen wenn sie in den Tiefpaßfiltern integriert werden, in den F i g. 5 bis 7, zu demonstrieren. kein Gleichspannungsausgangssignal vorliegt. Die

Die dargestellten Blendenöffnungen besitzen ein Stellung c zeigt deutlich, daß eine Azimutabweichung Verhältnis ihrer linearen Abmessungen von 2:1. zwar eine Phasenverschiebung der Rechteckwelle, Dieses Verhältnis wurde für geeignet befunden, je- 25 jedoch keine Änderung des Gleichstromausgangs bedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. wirkt. Wenn jedoch eine Änderung der Höhe wie

Am äußeren Rand der Zerhackerscheibe sind zwei bei b gezeigt vorliegt, führt die Phasenschaltung Einteilungen mit Phasenbezugsmarkierungen ange- dazu, daß ein größerer Teil des Rechteckwellenzugs ordnet. Eine von ihnen ist für die Bestimmung der negativ als positiv ist, und es entsteht eine negative Höhenabweichung vorgesehen. Jeder undurchlässige 30 Gleichspannung am Ausgang. Die Stellung b entAbschnitt 16 und jeder durchlässige Abschnitt 17 spricht einem extrem großen Abweichsignal für die dieser Einteilung erstreckt sich über je 180° der Höhe.

Signalperiode und auch über eine Hälfte der Fre- Fig. 6 zeigt eine ähnliche Darstellung für die

quenz des Musterzyklus. Die andere Einteilung ist azimutale Abweichung. Diesmal jedoch kommt das für die Bestimmung der Azimutabweichung vor- 35 Phasenbezugssignal von dem Abgriff 20. Wiederum gesehen. Sie besteht aus undurchlässigen Abschnitten liegt eine ähnliche Situation wie in F i g. 5 vor. Wenn 18 und durchlässigen Abschnitten 19, die sich zwar der Raketenblitz in azimutaler Richtung zentriert wiederum über je 180° der Signalperiode erstrecken, ist (Stellungen α und b), wird kein Gleichspannungsjedoch nur halb so lang sind und ein Signal mit der ausgangssignal erzeugt, selbst wenn, wie in Stellung b, doppelten Frequenz der zyklischen Musterung er- 40 die Phase der Rechteckwelle versetzt ist. In Stelzeugen, lung c jedoch liegt eine Azimutabweichung vor, und Die Erzeugung des Bezugssignals ist schematisch es kann ersehen werden, daß ein Gleichspannungsin F i g. 1 dargestellt. Zwei Phototransistoren 20 und abweichsignal am Ausgang entsteht. 22 empfangen Licht von Lichtquellen 21 und 23, F i g. 7 zeigt zwei andere Stellungen, wobei sowohl wenn ein durchlässiger Abschnitt der Musterung 45 ein Höhen- als auch ein Azimutabweichsignal anzwischen das Licht und einen der Phototransistoren gezeigt wird. Dies resultiert in einem Gleichspankommt. nungssignal am Ausgang für beide Koordinaten.

F i g. 3 zeigt einige typische Höhen- und Azimut- Wenn das Bild des Raketenblitzes sich der Mittelabweichungen α bis d, wobei die jeweilige Ab- stellung nähert, kommt es in das kleinere Gesichtsweichung in Winkelgraden der Periode des zu- 5° feld und erzeugt ein Signal in dem Detektor 6, das gehörigen Bezugssignals ablesbar ist. durch den Vorverstärker 10 verstärkt wird. Ein Teil

Im Betrieb wird der bewegliche Teil des Gerätes von dessen Ausgangssignal betätigt ein Signalrelais in eine ausgewählte Bezugsrichtung, z. B. auf einen 25. Das Relais kann, wenn erforderlich, mit einer sich bewegenden oder stehenden Panzerkampfwagen, weiteren Verstärkungsstufe gekoppelt sein. Das Regerichtet. Wenn die Rakete, deren Abweichsignal 55 lais betätigt die Schalter 23, 29 und 30 und kehrt mit angezeigt werden soll, abgefeuert ist, kommt der Rücksicht auf die diametral gegenüberliegende Stel-Treibsatz in das weite Gesichtsfeld. Wenn die Rakete lung der Blende 12 auch die Phase in dem Begrenzersich weiter der Bezugsrichtung nähert, wird sie in verstärker 24 um. Auf diese Weise wird die Verdem kleinen Gesichtsfeld abgebildet und wird mit bindung von dem Vorverstärker 11 zu dem Verstärgrößerer Präzision gelenkt. Wie weiter unten be- 60 ker 24 unterbrochen und statt dessen die Verbindung schrieben werden wird, werden beim Eintritt des zwischen dem Vorverstärker 10 und dem Verstärker Zieles in das Feinsuchergesichtsfeld die elektroni- 24 hergestellt. Von da an wird die Steuerung über sehen Anordnungen von dem Weitwinkeldetektor das kleine Gesichtsfeld bewirkt, und dieses behält auf den Feinsucherdetektor umgeschaltet. diese Steuerung so lange bei, als die Rakete nicht

Aus F i g. 4 ist zu ersehen, daß der Ausgang des 65 zuviel von ihrer Bahn abweicht oder solange der Detektors 8 zu dem Transistorvorverstärker 11 führt bewegliche Teil des Gerätes beispielsweise einem sich und von da aus über einen Schalter 23 zu einem bewegenden Panzerkampfwagen nachgeführt wird Begrenzerverstärker 24. Der Ausgang des Verstärkers und das Bild nicht aus dem kleinen Gesichtsfeld

herauskommt. Sollte dies stattfinden, wird das Relais 25 entregt, und das Ausgangssignal des Detektors 8 für das weite Gesichtsfeld wird, wie eingangs beschrieben, wieder wirksam. Diese Signalleitung erfolgt so lange, bis das Bild des Raketenblitzes wieder ausreichend zentriert ist, um in das kleine Gesichtsfeld einzudringen.

In Fig. 1 ist das Objektiv für das kleine Gesichtsfeld wesentlich größer als das Objektiv 3 für das große Gesichtsfeld dargestellt. Dies ist zweckmäßig, da das Bild, das auf den Detektor 6 auffällt, sonst eine so geringe Energie hätte, daß das Detektorsignal zu nahe an dem Systemgeräusch läge und deshalb nicht mehr zuverlässig wäre. Die Steuerung wird am Ende des Raketenflugs durch das kleine Gesichtsfeld bewirkt, wenn sie am weitesten weg ist und der Energieeinfall am kleinsten ist.

Wenn von dem weiten Gesichtsfeld auf das kleine Gesichtsfeld umgeschaltet wird, erfolgt ein starker Sprung des Abweichsignals, da eine bestimmte Ver- ao Schiebung des Zielbildes einem größeren Prozentsatz des maximalen Abweichsignals entspricht. Deshalb begrenzen die Schalter 29 und 30 die Höhe der Abweichsignale, indem sie mit der mittleren Hälfte des Spannungsteilers verbunden sind, der aus Widerständen 31 und 32 in einem Fall und 33 und 34 in dem anderen Fall besteht.

Es kann ersehen werden, daß für die Abweichungsmessung ein Begrenzerverstärker, ein Azimutschalter und ein Höhenschalter sowie je ein Filter erforderlieh sind, unabhängig davon, ob das Gerät über das weite Gesichtsfeld oder über das kleine Gesichtsfeld erregt wird. Auf diese Weise kann ein beträchtlicher Teil der elektronischen Kreise eine doppelte Funktion ausüben, wodurch Gewicht und Baugröße eingespart wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Zielverfolgungsgerät mit einer Optik, die zunächst das Beobachtungsfeld in der Ebene einer Gesichtsfeldblende und einer dort angeordneten Zerhackereinrichtung abbildet und sodann die von der Zerhackereinrichtung durchgelassene Strahlung auf einen Strahlungsdetektor projiziert, an den eine elektronische Einrichtung zur BiI-dung von der Lage des Zielbildes gegenüber der Geräteachse entsprechenden Abweichungssignalen angeschlossen ist, wobei die Zerhackereinrichtung eine auf einem bewegten Träger befindliche Musterung aufweist, die aus aneinandergrenzenden, sich jeweils bis zum Rand erstreckenden Feldern unterschiedlicher Durchlässigkeit besteht, deren quer zur Bewegungsrichtung gemessene Breite sich abwechselnd in gegenläufigem Sinne ändert, so daß die in Bewegungsrichtung aufeinanderfolgenden Grenzlinien die Zielstrahlung in Meßimpulse zerhacken, deren Länge und deren im Vergleich mit einem Bezugssignalgeber festgestellte Phase der Lage des Zielbildes entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß die weniger durchlässigen Felder der Zerhackermusterung Bänder sind, welche bezüglich der Bewegungsrichtung abwechelnd vorwärts und rückwärts unter Winkeln geneigt sind, die sich zu 180° ergänzen; daß neben dem Bezugssignalgeber (22), der ein mit der Periode des Felderzyklus alternierendes Bezugssignal liefert, ein weiterer Bezugssignalgeber (20) vorgesehen ist, der ein mit der halben Periode des Felderzyklus alternierendes Bezugssignal liefert, wobei die Wechselstellen der Bezugssignale mit den Stellen der Zerhackermusterung zusammenfallen, an denen die gegenläufige Änderung der quer zur Bewegungsrichtung gemessenen Felderbreite wechselt; und daß die zur Bildung der Abweichungssignale dienende elektronische Einrichtung aus zwei polaritätsumkehrenden Schaltern (26 bzw. 27) besteht, denen die Signale der Bezugssignalgeber (22 bzw. 20) als Schaltsignale zugeführt werden und deren Schaltwege von den Meßimpulsfolgen mit anschließender Mittelwertbildung in einem Tiefpaßfilter durchlaufen werden.

2. Zielverfolgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger der Zerhackermusterung ein endloses Band oder eine Trommel ist und daß die geneigten Randlinien der Bänder der Musterung parallele Geraden sind.

3. Zielverfolgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger der Zerhackermusterung eine Scheibe ist und daß die geneigten Randlinien der Bänder der Musterung parallele Abschnitte von gleichen archimedischen Spiralen sind.

4. Zielverfolgungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bänder der Zerhackermusterung parallel zu den geneigten Randlinien in gleich breite undurchlässige Streifen (14, 15) unterteilt sind und daß die Durchlässigkeit der zwischen den Bändern befindlichen Felder 50% der Durchlässigkeit der durchlässigen Streifen (15) beträgt.

5. Zielverfolgungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise zwei Strahlungsempfänger sowie zwei parallele optische Systeme und eine einzige Zerhackereinrichtung vorgesehen sind, wobei die Blendenöffnungen an verschiedenen Stellen der Zerhackereinrichtung angeordnet sind und eine Blendenöffnung ein weites Gesichtsfeld und die andere ein schmales Gesichtsfeld ausblendet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen