DE1548404A1

DE1548404A1 - Kombinierte Radar-Laser-Ausrichtvorrichtung

Info

Publication number: DE1548404A1
Application number: DE19661548404
Authority: DE
Inventors: Raymond Rocherolles
Original assignee: Compagnie Generale dElectricite SA
Current assignee: Alcatel Lucent SAS
Priority date: 1965-08-04
Filing date: 1966-08-02
Publication date: 1970-04-16
Also published as: BE684616A; NL6611023A; LU51658A1; FR1454451A; GB1088337A; CH455574A

Description

DR. MÜLLER-BORg DlPL.-lNG. GRALFS DR. MANITZ PATENTANWÄLTE 15Α8Λ04

2. Aug, 1966

Il/pö - C 735

Compagnie GönSrale d.'Electricity 54, rue La BoStie, Paris 8^e, Frankreich

Kombinierte Radar-Laser-Ausrichtvorrichtung

Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung zur präzisen Ausrichtung einer Radareinrichtung auf ein bewegliches Luftziel durch die Zuordnung eines Laser-Turms zu einem Radar-Turm.

Es ist bekannt, daß eine Radarantenne, die einmal das Ziel (Flugzeug, Satellit...) erfaßt hat, auf das Objekt gerichtet bleibt, und zwar mittels eines Emissionsdiagramms mit zwei sich auf der Antennenachse überschneidenden feinen Keulen durch eine Regelanordnung, der die Überschneidungsachse der Keulen und damit die Antennenachse auf das Ziel gerichtet hält. Das ist der Vorgang der Verfolgung (im Englischen: "tracking").

Dieser Vorgang erfolgt in den besten modernen Radaranlagen mit großer Präzision, der jedoch auch Grenzen gesetzt sind.

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Bei der Verfolgung eines Flugobjektes durch eine Radarantenne räumt man ein, daß ein Fehler drei Ursachen haben kann:

1. - Ausrichtfehler. Der Servomechanismus, der den Ausrichtfehler ausgleichen soll, hat ein endliches Durchlaßgebiet. Daraus ergibt sich eine Abweichung zwischen der augenblicklichen Lage des Ziels und der augenblicklichen Lage der Antennenachser Dieser sogenannte Ausrichtfehler wird mit S₁ bezeichnet.

2. - Ortungsfehler. Das Bezugstrieder, inbezug auf das sich die verfolgende Antenne verschiebt, besteht tatsächlich aus einer Vorrichtung aus Material,das nicht vollkommen steif und formbeständig ist, sondern sich unter dem Einfluß der Beschleunigungen, der Temperaturschwankungen, der äußeren Kräfte usw. deformiert. Daraus ergibt sich der Ortungsfehler 6₂.

3. - Analysenfehler. Es ist dies der Fehler, der sich

bei der übertragung der augenblicklichen Werte der Seiten- und Höhenwinkel in elektrischen Größen ergibt. Er beruht auf der begrenzten Definition der Codierorgane, auf dem Spiel der Zahnräder und auf der Tatsache, daß die kinematischen Rekopier-Ketten nicht vollkommen homokinetisch sind, Dieser Fehler wird mit S₃ bezeichnet.

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In den besten bekannten Radaranlagen wurden diese Fehler auf folgende Weise verringert:

= 5 · 10"⁵ Rad; δ₂ = !θ"⁶ Rad; δ₃ = !θ"⁶ Rad.

Es steht fest, daÄ diese Werte Minima sind, die offensichtlich nicht mehr verringert werden können und mit Zentimeterwellen von z.B. λ = 5 cm erreicht werden.

Man sieht also, daß von den drei grundlegenden Fehlerquellen der Ausrichtfehler bei weitem der größte ist.

Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung, durch die der bei der Erkennung der Richtung des Ziels auftauchende Fehler beträchtlich verringert wird.

Gemäß der Erfindung ordnet man einen Radar-Turm über einen Servomechanismus einem Laser-Turm zu, der einen Laserprojektor und ein Beobachtungsgerät umfaßt.

Dadurch"wird nicht versucht, die Genauigkeit der Verfolgung zu verbessern. Ganz im Gegenteil: Es ist angebracht anzunehmen, daß die Rekopie der Lage des Radar-Turms durch den Laser-Turm von einem unvermeidlichen ■Genauigkeitsverlust hegleitet Ost. Man nimmt z.B. an, daß der Fehler ^₁ bei der Ausrichtung des Laser-Turms 10~ Rad

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erreichen kann, statt S₁ « 5 ·'10 Rad für den Radar-Turm.

In der Brennpunktebene des Empfängers isoliert man ein

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Feld von 10 Rad, das das Lichtecho enthalten wird,

das z.B. von einem Licht mit der Wellenlänge 6943 8 geliefert wird; in diesem Feld richtet man die Lage des Lichtechos inbezug auf den Mittelpunkt (d.h. die Spur der Achse des Hauptbrennpunkts des Beobachtungsgeräts) aus.

Diese Abweichung ist eine Korrektur der Seiten- und Höhenwinkel, die direkt auf die Achse des Laser-Turms rekopiert werden. Die Korrektur ist statischer Art und stellt keine zusätzlichen Bedingungen an die Ausrichtungs-Servomechanismen.

Solange die atmosphärischen Bedingungen die optische Beobachtung erlauben, ist es zweckmäßig, nicht die Analyse der Lage des Radar-Turms, sondern die der Lage des Laser-Turms vorzunehmen. Dadurch wird der unvermeidliche ι sich aus dem Nachlauf ergebende Präzisionsverlust vermieden.

Die Verbesserung der Winkelgenauigkeit beruht auf dem besseren Trennvermögen, das durch Δ β = 1,22 λ D zum Ausdruelc

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kommt, wobei λ die Wellenlänge und D der Durchmesser der Eintritts- und Austrittsfenster des Lasersenders und des Beobachtungsgerätes ist. Es sind z.B. λ = 6943 und D =* 0,40 m. Für die Radareinrichtung sind die ent-* sprechenden Werte 5 cm bzw. 3,50 m.

♦ Der Lasereinrichtung kann eine bekannte Vorrichtung zur Entfernungsmessung zugeordnet werden: Die Zuordnung einer Laser-Abtastung zu einer Verfolgungs-Radarvorrichtung erlaubt eine wesentliche Verbesserung der Genauigkeit in der Entfernungsmessung/ da die Entfernungsmessung durch Laser, die die kurze der Anstiegszeit der Abtastimpulse (einige Nanosekunden) ausnützt, bekanntlich eine Entfernungsgenauigkeit von -Im mit einem Zeitabstandzähler mit einfacher Skala, und von - 0,10 m mit einem Zähler mit doppelter Nonius-Skala liefert.

Die Auswertung und die Empfindlichkeit einer Radareinrichtung guter Qualität und einer Lasereinrichtung, wie sie in der Erfindung verwendet wird, zeigen, daß die höchste Reichweite der Radareinrichtung 350 km beträgt, während die des Lasers viel höher liegt, etwa in der Größenordnung von 3000 km.

In der vorliegenden Anwendungeform kann die vorrichtung, die den Nachlauf des Laserturms hinter dem Rad*r-Turra

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bewirkt, natürlich nur innerhalb der Reichweite des Radars einwandfrei arbeiten; es ist jedoch nicht ausgeschlossen, die Anpeilung eines mehr als 35O km entfernten Ziels mit dem Laser alleine vorzunehmen, der dann von Hand gesteuert wird, wobei der Nachlauf der Radareinrichtung abgeschaltet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben. In dieser ist:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Radar- und eines Laser-Turms, die durch einen Nachlauf miteinander verbunden sind;

Fig. 2 eine Ansicht des Beobachtungsorgans einer Vorrichtung zur Analyse der Lage.

In Fig. 1 richtet ein Radar-Turm 2 auf einem Sockel 1 in der Ausführung der Verfolgung eines nicht dargestellten und in Richtung 4 sich befindenden Ziels die Achse seiner Antenne in eine Richtung 5 aus, die mit der Richtung 4 einen Winkel α bildet (Fehlerwinkel).

Ein Laser-Turm 12 auf einem Sockel 11 richtet die Achse 15 seines Laser-Zielgeräts 13 in eine Richtung aus, die mit der Richtung 14, die parallel zur Richtung 4 ist,

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einen Winkel β bildet:, der im allgemeinen größer ist als a . Ein Nachlauf des Lasers 13 hinter der Radarantenne 3 wird durch einen übertrager 6, der mit dem Turm 2 verbunden ist, durch eine übertragungsleitung 7 und einen Empfänger 8, der mit dem Turm 11 verbunden ist, gewährleistet. Der Laser arbeitet nicht in selbständiger Verfolgung; die Erfassung des Ziels ist durch die öffnung des Laserbündels gewährleistet.

Bei 16 ist eine mit dem Turm 12 verbundene Vorrichtung zur Analyse schematisch dargestellt.

Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Beobachtungskreises eines Änalysators. Der Punkt 0 ist der Kreismittelpünk-t- und entspricht der Fluchtlinie Ziel-Laserachse. Die Länge eines Durchmessers entspricht dem maximlen Fehler, der in der Praxis zwischen der Laserachse und der Richtung-

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des Ziels auftauchte, z.B. 10 Rad. In P ist die Lage eines Laser-Echos dargestellt.

'Sine solche &nalysenvorr-ichtung kann z.B. aus einem Mosaik aus ll^iszl^i-i-Zellexi bestehen.^ " ■

~ Patentansprüche -

OC BB l-x f.-¹J^ 9 7

Claims

Patentansprüche ,

1. Vorrichtung zur Ortung der Lage eines Luftziels, die
eine Radarvorrichtung, welche eine selbständige Verfolgung vornimmt und eine Laser-Anpeilvorrichtung, die
einen Projektor und ein Beobachtungsgerät einschließt, umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß

sie Mittel umfaßt, die die Richtung der Laserachse
gemäß der Richtung der Antennenachse der Radarvorrichtung steuert.

2. Vorrichtung zur Ortung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine Vorrichtung zur Analyse der Lage umfaßt, die vorzugsweise dem Laser zugeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vorrichtung zur Entfernungsmessung umfaßt.

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ORiG/NAL INSPBOTED