DE1623399B1

DE1623399B1 - System zur automatischen zielverfolgung bei direkter sicht des zieles

Info

Publication number: DE1623399B1
Application number: DE1967C0043588
Authority: DE
Inventors: Jean Dansac; Robert Picciotto
Original assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Current assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Priority date: 1966-10-18
Filing date: 1967-10-17
Publication date: 1971-12-09
Also published as: GB1169640A; NL139081B; FR1504656A; NL6713914A

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur automatischen Zielverfolgung bei direkter Sicht des Zieles und durch elektronische Korrelation unter Bestimmung eines die Winkelverschiebung zwischen der optischen Achse des Systems und der Visierlinie ausdrückenden und ein Nachstellglied beaufschlagenden Fehlersignals, mit mindestens einer das erfaßte Zielbild an ein es in ein Impulsbild umwandelndes elektrooptisches Gerät übertragenden Fernsehkamera, das Impulsbild mindestens in einer Richtung abtastenden Kippschaltungen und einer die aufeinanderfolgenden Impulsbilder des Zielbildes mit einem zuvor gespeicherten Impulsbild desselben vergleichenden Korrelationsschaltung.

Ein solches System eignet sich zur Ortung, Navigation sowie zur automatischen Nachführung und ermöglicht unter anderem die Erkundung eines Geländeabschnittes oder einer Gruppe von Sternen sowie die automatische Nachführung einer Plattform oder eines Raketenkörpers auf ein vorher ausgemachtes Ziel. Auch läßt sich ein derartiges System in Luft-Boden-Einrichtungen, bei denen sich die Nachführorgane an Bord und die Ziele am Boden befinden, sowie in Boden-Luft-Einrichtungen verwenden, die auf Raumfahrzeuge ausgerichtet werden.

Es ist bereits ein System der eingangs genannten Art bekannt (USA.-Patentschrift 3 163 098), bei dem die Korrelation analog erfolgt, was die Aufnahme des Bezugsbildes in einer Bildröhre und den Vergleich der von der Fernsehkamera nacheinander aufgenommenen Bilder mit diesem Bezugsbild durch Verschiebung dieser Bilder bedingt, die mittels zusätzlicher Ablenkspannungen erzielt wird. Unter diesen Bedingungen erfolgt somit die Korrelation durch Verschiebung des gesamten Bildes. Durch den Wechsel der Bilder entsteht eine erhebliche Verzögerung und damit verhältnismäßig geringe Betriebsgeschwindigkeit bei oft nicht ausreichender Genauigkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System der einleitend erwähnten Art so auszugestalten, daß eine wesentlich höhere Genauigkeit und eine weitaus größere Betriebsgeschwindigkeit erzielt wird. Dies gelingt erfindungsgemäß dadurch, daß eine Stückelungsschaltung vorhanden ist, die elektrische Impulszüge liefert, welche die Helligkeitsverteilung des Bildes wiedergeben und an die eine oder andere zweier gleicher Speicherschaltungen angelegt werden, je nachdem, welche zuvor das einem Zusammenfallen von Ziellinie und Visierlinie entsprechende elektrische Signal gespeichert hat, und daß die beiden Speicherschaltungen die Korrelationsschaltung speisen, deren Ausgangsspannung das der Fernsehkamera zugeordnete Nachstellglied regelt. Das Korrelationssystem nach der Erfindung arbeitet also digital und läßt höhere Betriebsgeschwindigkeiten zu und größere Genauigkeit erreichen. Hierbei wird die Lage des angepeilten Zielbildes auf optischem Wege im Verhältnis zu den Bezugsachsen ständig bestimmt. Weiterhin wird hierbei über Entfernungsmessung durch elektronische Korrelation eine etwaige Abweichung durch eine Verzögerung oder Voreilung eines Impulses oder einer elektrischen Impulsfolge ausgedrückt, deren Ursprung dem der Bezugskoordinaten der optischen Bildebene entspricht. Schließlich wird ein Fehlersignal bestimmt, das der Abweichung der Visierlinie entspricht, und das automatisch arbeitende Nachstellglied bewirkt eine Ausrichtung der Visierlinie mit der ZieUinie..D.urch Ausnutzung der Direktsicht prüft die Fernsehkamera sofort den Zielpunkt sowie dessen Umgebung zum Zeitpunkt der Beobachtung. Auf diese Weise erstellt die Nachführautomatik optisch das Zielbild und projiziert es auf den tatsächlichen Hintergrund, und zwar mit Hilfe der Nachführung unter ständiger Einbeziehung der entsprechenden Abweichungen und Relativbewegungen im Verhältnis zur gleichförmigen und kontrastarmen Umgebung.

Vorzugsweise ist bei einem solchen System nach der Erfindung das Zielbild über ein Lichtaufnahmegerät reproduzierbar, dessen Bildebene durch ein Feld flacher Photozellen gebildet ist, die nach einem Spezialcode elektronisch abgetastet werden. Die elektronische Aufteilung dieser Bildebene stellt die entsprechende Raumwiedergabe der optischen Bildebene dar, und eine Abtasteinrichtung setzt die räumliche Aufteilung der elektronischen Bildebene in eine Anzahl Impulsfolgen um, deren Zeitdauer, Abstand und Amplituden Größenverhältnisse, Entfernungen und Abschattungen der in der abgetasteten Zone befindlichen Ziele ausdrücken. Eine Gruppe von elektronischen Geräten wirkt einerseits auf einen elektronischen Speicher ein, der im Augenblick der Messung den Zustand wiedergibt, zu dem sich das angepeilte Objekt in der optischen Achse befindet, andererseits ermöglicht die elektronische Korrelation durch genauen Vergleich des gegenwärtigen mit dem vorherigen Zustand die Bildung des Fehlersignals, das elektrisch die Winkelverschiebung der optischen Achse gegenüber der Ziellinie ausdrückt.

Zweckmäßig besteht das System nach der Erfindung aus zwei getrennten Baugruppen, von denen die eine Gruppe den Beobachtungsteil des Sichtkontrollgeräts und die andere die optische Nachführautomatik umfaßt, und zwar dergestalt, daß diese Automatik als Ganzes an Bord eines selbststeuernden Flugkörpers, wie beispielsweise einer Rakete, untergebracht werden kann und später getrennt wird, d. h. nach der Vorbereitungsphase der Ausrichtung auf das Ziel, wobei diese Vorbereitüngsphase an .Bord des Trägers, also in einem Flugzeug, Schiff, U-Boot oder in einer anderen Leitzentrale ablaufen kann. Beide Baugruppen können aber auch miteinander über Funk in Verbindung stehen, so daß eine optische Nachführautomatik für den Einbau in Flugzeugen sich bilden läßt, mit der sich mittels Leitsignale eine Rakete auf ein Bodenziel richten läßt.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen des Systems gemäß der Erfindung ergeben sich aus den nachstehenden Unteransprüchen.

Zur näheren Erläuterung der technischen Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nunmehr beispielhaft Anwendungsformen gegeben, und zwar mit Hilfe der Zeichnungen, wobei

Fig. 1 den Funktionsaufbau der optischen Nachführautomatik gemäß der Erfindung,

Fig. 2 die Abtastrücklaufzeit einer abgetasteten und mit einer Auswahlperiode verglichenen Zeile,

F i g. 3 A ein schematisches Beispiel eines von einer bipolaren Impulsfolge gebildeten Signals,

F i g. 3 B das Diagramm der gleichen verzögerten Impulsfolge,

Fig. 4 eine Dämpfungskurve des Richtungsnachführkreises,

Fig. 5 die Nachführautomatik mit zwei unabhängigen Abtastleitungen gemäß der Erfindung,

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• Fig. 6A und 6B die Funktionsweise des EIe- Speicherröhre 21 geleitet. Diese Rohre bildet auf mentarkorrelators zum Gegenstand haben. ihrer Scheibe mit induzierter Leitfähigkeit eine Im vorgenannten wurde bereits erwähnt, daß die Ebene, auf der jeder Punkt die aufgenommenen neuen verwendeten Einrichtungen die Schaffung von Elektronen sammelt. Die Röhren 1 bis 21 wirken als Nachführeinrichtungen ermöglichen, die sich be- 5 Lichtempfänger und besitzen die Eigenschaft, auf sonders durch Unverwundbarkeit und hohe Genauig- einer elektronischen Verteilebene Ladungen zu keit auszeichnen und die sowohl für selbstlenkende speichern, die sich zur Lichtenergie der Photoais auch für durch Leitbündel gesteuerte Flugkörper kathode 10 proportional verhalten. Diese. Ebene er^ verwendet werden können. möglicht auf diese Weise eine elektronische Raum-Aus den genannten Einzelheiten geht zudem her-io wiedergabe der auf der Photokathode gebildeten vor, daß das erfindungsgemäße Verfahren mit Hilfe optischen Bildebene. Die auf der Speicherscheibe der ■der Direktsicht arbeitet, wonach eine eventuelle Ab- Röhre 21 eingeschriebenen elektronischen Bilder •weichung des Zieles im Verhältnis zur optischen werden von der Röhre 22 abgetastet. Diese Abtast-Systemachse ermittelt wird. Diese Abweichung wird röhre 22 liefert Bildsignale an das Auswahlgerät 23, anschließend durch Entfernungsmessung definiert, 15 dem wiederum die elektronischen Speicher 3 nachdie auf der elektronischen Korrelation beruht, mit geschaltet sind. Die durch das Abtastbündel der Hilfe derer es. möglich ist, das Zusammenfallen zweier Röhre 22 durchgeführte Abtastung liefert Bildsignale, gleicher Elemente mit großer Genauigkeit zu be- die zeitliche Entsprechungen der Ladungen dar-'Stimmen. stellen, die räumlich auf die elektronische Ebene der Zu diesem Zweck wird eine Ebene mit Verteilung no Röhre 21 auflaufen. Jedes Bildsignal besteht aus der elektrischen Ladungen geschaffen, wobei diese einem Impuls oder einer elektrischen Impulsfolge.

• Ebene ein Abbild darstellt, das dem beobachteten Wie bereits erwähnt, entsprechen Zeitdauer, Abstand optischen Feld entspricht. Auf dieser Ebene wird ein und Amplituden dieser Impulsfolgen den Größenelektronischer Kreuzungspunkt dargestellt, der aus Verhältnissen, Entfernungen und Farbschattierungen «den beiden unabhängigen und zueinander senk- 25 von Zielen, die im optischen Feld aufgenommen rechten Linien entsteht, deren Mittelpunkt der Spur wurden.

<der optischen Achse entspricht. Fällt dieser mit der Die Nachführung erfordert keineswegs die elek-Ziellinie zusammen, so bildet sich das angepeilte tronische Abtastung des gesamten vom optischen Ziel im Zentrum des Kreuzungspunktes. Gerät erfaßten optischen Feldes. Es genügt bereits, Tritt eine Abweichung auf, so bildet das Ziel ein 30 die das Ziel umgebende und in zwei senkrechten elektronisches Bild außerhalb des Kreuzungs- Linien liegende Zielgegend abzutasten, wobei der Zentrums. Um mit Hilfe der Korrelation die entstan- Schnittpunkt der senkrechten Achsen mit der Spur dene Abweichung zu definieren, muß dieses elek- der optischen Achse zusammenfällt. Fällt, wie gesagt, tronische. Bild mit einem Bezugsbild verglichen die Visierrichtung mit der Ziellinie zusammen, so werden, das den genauen vorherigen Zustand wieder- 35 bildet sich das Zielbild oder ein Detail dieses Bildes gibt. Hierbei handelt es sich um einen Vergleich mit im Mittelpunkt der beiden erwähnten Abtastlinien dem Zielbild zu dem Zeitpunkt, zu dem sich dieses in aus, wobei diese Linien einen elektronischen Kreuder Ziellinie des optischen Systems befindet. Zum zungspunkt bilden. Der Hub jeder Abtastlinie kann Zeitpunkt der Abweichung wird dieses Bezugsbild den Umständen entsprechend manuell oder autovon einem Speicher geliefert, der dieses in dem 40 matisch veränderbar gestaltet werden. Bei großer Augenblick gespeichert hat, zu dem sich das Entfernung erstreckt sich die Abtastung auf eine •optische System in der Zielachse befand. große Anzahl das Ziel umgebende Details. Bei kleiner ^ Die Nachlaufeinheit stabilisiert die Ziellinie und Entfernung beschränkt sich die Abtastung vor-φ korrigiert die Richtungsabweichungen, d. h., sie wirkt wiegend auf das Ziel selbst und erlaubt eine genauere auf das Richtungssteuergerät des Trägers des Nach- _45 Analyse des eigentlichen Zielkörpers,
laufsystems, ferner korrigiert sie die Lageabweichun- Es bleibt immerhin zu bemerken,, daß in vielen gen und arbeitet hierzu entsprechend der Angaben Fällen die Speicherröhre 21 entfalten kann und matt einer Kreiselzentrale auf eine Stabilisierungsplattform. Somit die Bildsignale direkt am Ausgang der Vidicon-Um zu verhindern, daß die veränderliche Entfer- röhre verarbeitet. Die Speicherung in der Röhre 21 nung zwischen Ziel und Nachführsystem zu einem 50 führt in die Nachlaufsteuerung eine gewisse Vermerklichen Maßstabunterschied der beiden zu korre- zögerung ein, die besonders bei einer großen Arbeitslierenden Bilder führt, arbeitet das Richtungsnach- geschwindigkeit eine Rolle spielt. Die bisherige Beführgerät mit einer angemessenen Dämpfung und Schreibung zeigt, daß bei dem verwendeten Verfahren bewirkt somit sehr häufig das Zusammenfallen zwei gleiche Bilder mit einer Winkelverschiebung zwischen Rieht- und Zielachse und darüber hinaus 55 von 90° auf die Vidiconröhre projiziert werden, eine oftmalige Erneuerung des elektronischen Be- wovon jedes auf der Scheibe die Hälfte der Fläche ■zugsbildes. Eine ähnliche Anordnung berücksichtigt einnimmt. Die Bildsignale der Vidiconröhre können ebenfalls einen Maßstabwechsel durch einen Wechsel demnach direkt verarbeitet werden,
von Speichern, deren Zellenanzahl sich, nach der Jede von der anderen unabhängig verarbeitete Nähe des Zieles richtet, 60 Bildzeile wird im Gerät 23 gefiltert, beschnitten, aus-F i g. 1 zeigt den Funktionsaufbau der Nachführ- gewählt, digital verarbeitet und verstärkt. Die Filteautomatik mit Direktsicht, deren Aufnahmeeinheit rung unterdrückt jedes dem Nutzsignal überlagertes aus einer Fernsehkette besteht. Störsignal, die Beschneidung beseitigt jede Ampli-Die Aufnahmekamera 1 (z. B. Vidicon) erfaßt mit tudenveränderung, die auf Störsignale zurückgeführt Hilfe des optischen Geräts L auf ihrer Photokathode 65 werden könnte. Die auf diese Weise behandelten 10 den vom beobachteten optischen Feld zurück- Signale besitzen konstante Amplitudenwerte und geworfenen Lichtfluß 11. Die auf der Photokathode -können entsprechend den Erfordernissen in zwei 10 gebildeten elektronischen Ladungen werden zur Ebenen digital verarbeitet werden (Null und plus

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•Eins) und bilden somit einpolige Impulse. Die digitale eine oder andere Verschiebungsregister eingescErie-

Verarbeitung dieser Signale in drei Ebenen (minus ben. Im Augenblick des Zusammenfallens zwischen

Eins, Null und plus Eins) ermöglicht die Bildung Visier- und Zielrichtung wirken die Kreise 50 des

von zweipoligen Impulsfolgen. Im letzten Fall ent- Richtungsnachführgeräts 5 auf den Steuerkreis des

■spricht die Ebene Null dem mittleren Farbwert der ^5 Registers 32, der über den schematisch dargestellten

das Ziel umgebenden Region. Umschalter/2 das Register 31 auf Speichern und das

Im vorgenannten wurde vorausgesetzt, daß die Register 30 auf Betrieb schaltet. Von diesem Zeit-Aufnahmeeinheit durch eine Fernsehkette; gebildet punkt an wird die aufgenommene und bei jeder elekwird. Die vorangegangene Erklärung dürfte ver- tronischen Zeilenabtastung geformte Information in anschaulicht haben, dal3 diese Einheit ebenso durch io das Register 30 eingeschrieben, und zwar mit einer irgendein anderes optoelektrisches Gerät gebildet Geschwindigkeit, die mit der des elektrischen und im werden kann» Bei einem solchen Gerät kann es sich Register 31 gespeicherten Signals synchron verläuft, beispielsweise um eine photographische Aufnahme- Wird bei einer etwaigen Abweichung ein erneutes einheit handeln, die in ihrer optischen Bildebene ein Zusammenfallen durch die Nachführeinheit erforder-FeId von flachen Photozellen besitzt, die elektronisch 15 lieh, so bewirkt die Einheit 32 ein erneutes Umabgetastet werden und zeitliche Signale aussenden, schalten von 12, wobei diesmal das Register 30 auf die den Ausleuchtungsunterschieden der genannten Speichern und das Register 31 auf Betrieb geschaltet optischen Bildebene entsprechen. wird, d. h. nach dem Löschen der früheren Daten.

Die vom Gerät 23 abgegebenen Impulsfolgen Die beiden Register der Einheit 3 speisen gleichwerden zur Einheit 3 geleitet, die mit elektronischen 20 zeitig das mit elektronischer Korrelation arbeitende Speichern 30 und 31 eines bekannten Typs ausge- Verzögerungsanzeigegerät 4, das das Fehlersignal ε rüstet ist. Zur näheren Erläuterung und als Beispiel an das Richtungsnachführgerät 5 weiterleitet. Wie können diese Speicher durch Verschiebungsregister bereits vorher beschrieben, bewirkt jegliche Abweigebildet werden, die mehrere bistabile Kippstufen chung von der Zielachse eine Verzögerung oder eine besitzen. 25 Voreilung der Impulsfolge im auf Betrieb geschal-

Den Verschiebungsregistern sind in sich bekannte teten Register, und zwar im Verhältnis zu. dem Signal,

,Gruppe zugeordnet, wie beispielsweise Auswahlkreise das in dem auf Speichern geschalteten Register um-

und ein Zeitwerk. Die Aufgabe dieses Zeitwerks läuft.

besteht darin, eine Folge kurzer Impulse mit gleich- Fig. 3A zeigt schematisch und in Form eines bleibender frequenz abzugeben. Dieses Zeitwerk 35 Beispiels eine digital verarbeitete, zweipolige Impulsbesteht hauptsächlich aus einem gesteuerten Impuls- folge. Dieses beim Zusammenfallen zum Zeitpunkt to generator, der Rücklaufimpulse erzeugt, derer; als gespeichert betrachtetes Signal wird von einem Phasenbeziehung von einer sinusförmigen Welle Zeitwerk ausgewählt,. dessen Dienstimpulse eine einer stabilisierenden Frequenz abhängt. Diese Rück- Rücklaufperiode T besitzen. Wie dargestellt, beträgt lauiimpulse werden parallel auf alle Registerstufen 35 die Gesamtdauer der Impulsfolge 32 Proben, die unübertragen,· wobei das Register mit Hilfe seiner abhängig voneinander bestimmt wurden, und zwar bistabilen Eingangsstufe gleichermaßen die vom durch Verlängerung der Abtastlinie zum Zeitpunkt Gerät 23 abgegebenen elektrischen Signale empfängt. des Zusammenfallens von Visier- und Zielachselnfolge der Dienstimpulse des Zeitwerks gelangen Fig. 3B zeigt ein ähnliches Signal, das vom gleichen die impulse der elektrischen Signalfolge entsprechend 40 Zeitpunkt to an betrachtet und vom in Betrieb beihrem Eintreffen nacheinander von einer Register- findlichen Register (Register30 Fig. 1 z.B.) abgestufe m die andere. Auf diese Weise wird am Ende geben wird. Kommt es zum Zeitpunkt to zu einer einer Impulsfolge die über das elektrische Signal ge- schwachen Abweichung, so wird das in Fig. 3B leiete Information in das vom Gerät 23 gespeiste dargestellte Signal im Verhältnis zur Verzögerung in Register eingeführt und gespeichert. Dieser Fall ist 45 Fig. 3A um einen Betrage* verzögert. Diese beiden durch Speicher 30 dargestellt, der mit dem Gerät 23 im später beschriebenen Gerät .4 korrelierten Signale elektrisch verbunden ist. ' - ergeben eine Fehlerspannung ε proportional zur Ver-. Eine in ein Register eingeschriebene Information zögerung ö und demnach zur Abweichung von der kann in der Weise gespeichert werden, daß man Aus- Achse des Nachführsystems. ' -.
gang und Eingang dieses Registers elektrisch ver- 50 Das Fehlersignal ε speist das Gerät S, das' auf das bindet. Ein solcher Fall ist in Fig. 1 bei Register 31 Richtungssteuergerät 51 des Trägers der Aufnahmegegeben. Unter diesen Voraussetzungen läuft das in kamera 1 einwirkt.

das Register eingeschriebene Signal in diesem ständig Die Einwirkung auf den Träger erfolgt als Trans-

um. Steht andererseits die Wiederholfrequenz des lation, vorzugsweise entsprechend den karthesischen

Zeitwerks mit den Abtastvorgängen der Röhren 1, 55 Koordinatenachsen, die die beiden Freiheitsgrade des

21 und 22 in Verbindung, so läuft die im Register 31 Trägers darstellen, d. h. die beiden unabhängigen

enthaltene Information in diesem Register mit der Veränderlichen (x, y) der Ebene, die senkrecht zur

gleichen Geschwindigkeit um wie der Abtastpunkt verfolgten Bahn oder der Visierrichtung verläuft,
.auf der Photokathode 10 der Vidiconröhre 1. Zur Erreichung einer für zahlreiche Anwendungs-

Fig. 2 zeigt als Beispiel das Abtastsignal der Auf- 60 fälle erforderlichen hohen Präzision ist das Nachnahmeröhre 1 im Vergleich mit der Dienstimpuls- führgerät mit einer Kreiselzentrale ausgerüstet, die folge des Zeitwerks, das die Auswahlzeitpunkte der über ein Steuergerät 61 auf die Stabilisationsplattvom Gerät23 (Fig. 1) gelieferten zeitlichen Signale form7 der Aufnahmekamera 1 einwirkt. Entsteht festlegt. Insbesondere geht hieraus hervor, das die beispielsweise bei Kurs- oder Rollfehlern eine Abtastrücklaufzeit wesentlich geringer als die Rück- 65 Winkelabweichung, so wirkt die mit Gyroskopen laufzeit der vom Zeitwerk ausgesendeten Impulse ist. oder Beschleunigungsmessern ausgerüstete Zentrale 6 ' Wie bereits bemerkt, werden die über die Abtast¹ auf die- Stab'iüsationsplattform 7 und fixiert somit die leitungen erhaltenen zeitlichen Signale*/ständig in das Richtachse. .

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Bei einer wichtigen Anwendungsvariante des mit die Ausrichtung genau nach z. B. ex erfolgt, damit Korrelation arbeitenden Nachführsystems ist es not- die entsprechende Abtastzeile über ihr Zeitsignal wendig, den Maßstab des gespeicherten Signals an gespeichert wird. Die Abtastung entsprechend der den der zu jedem Zeitpunkt gelieferten Impulsfolge Zeile cy erfolgt unabhängig von der der Zeile ex. anzugleichen. Eine solche Situation entsteht bei einer 5 Obwohl F i g. 5 zeigt, daß die beiden Kanäle durch selbstgeführten Rakete, von der man aus Gründen unterschiedliche Fernsehketten mit elektrostatischen der Wirksamkeit und Sicherheit eine hohe Aufschlag- oder magnetischen Ablenkröhren gebildet sind, ist genauigkeit verlangt. Nähert sich die Rakete dem es dennoch leicht erkennbar, daß eine einzige bezeichneten Ziel, so nimmt der Maßstab des in Vidiconröhre mit zwei Abtastkanälen verwendet Echtzeit aufgenommenen Signals zu, da die Land- io werden kann, ohne daß hierbei die Aussage der Erschaftsdetaüs sich vergrößern. Bei einem unveränder- findung abgewandelt würde. Jeder Kanal wertet lieh gespeicherten Signal verändert sich die im hierbei eine Kreuzungszeile unabhängig von der anGerät 4 gebildete Korrelationsfunktion, und die Am- deren aus. Das Sichtkontrollgerät 8 ist hierbei natürplitude wird fühlbar schwächer. lieh mit einer getrennten Empfangskette ausgerüstet,

Um diesem Nachteil entgegenzuwirken, ist das 15 die mit einer herkömmlichen Fernsehabtastung im

Richtungssteuergerät Sl mit einem Verstärker und Dauerbetrieb arbeitet, wodurch es möglich ist, die

einem Nachführmotor ausgerüstet, wovon letzterer Anpeilung durchzuführen und gleichzeitig auf einem

eine Übergabefunktion erfüllt, deren Dämpfung Projektionsschirm die Nachführung auf das Ziel zu

schwächer als die kritische Dämpfung ist. Hieraus verfolgen.

folgt, daß die erzielte Nachführung eine sehr ge- 20 Fig. 6A zeigt als Beispiel ein zur Bildung des

dämpfe Wellenform annimmt und der Einstellfehler Korrelators 4 verwendetes Aufbauschema. Dieser

mit einer sehr schwachen Amplitude um den Null- Aufbau umfaßt insbesondere den Multiplikator 40,

punkt pendelt. Eine solche Kurve ist in Fig. 4 sehe- den Integrator 41, das Verzögerungselement 42 und

matisch dargestellt. Durch Ausschaltung der kri- das Vergleichsgerät 43.

tischen Dämpfung erwirkt man für das Fehlersignal 25 wie bereits näher erläutert, wird der elektronische die Durchgänge durch den Nullpunkt, und mit Hilfe Korrelator gleichzeitig durch die vom Speicherdes Geräts 50 erzielt man eine häufige Erneuerung register 31 und Arbeitsregister 30 (F i g. 1) gelieferten der gespeicherten Signale. Zwischen zwei Nulldurch- Bildsignale / (t) und f(t) ± δ) gespeist/Nimmt man gangen wechseln die Maßstäbe der in Echtzeit aus an, daß die Dauer des die Bildsignale bildenden dem Speicher entnommenen Signale nur sehr 30 Grundelementarimpulses den Wert τ besitzt, so wird schwach, und die Korrelation kann somit fortgesetzt das Element 42 vorzugsweise durch ein solches gewerden, ohne daß sich hierdurch Schwierigkeiten bildet, das eine Verzögerung von r/2 besitzt. Fig. 6 B durch eine störende Amplitudenschwankung des zeigt die Korrelationsfunktion des in Fig. 6A sche-Fehlersignals ergeben, könnten. matisch dargestellten Korrelators. Fehlt das Element

Im Vorwort wurde bereits erwähnt, daß das korn- 35 42, so ergeben die Geräte 40 und 41 die Korrelationsplette Richtsystem mit einem Sichtkontrollgerät aus- funktion ρ (δ), die durch die Kurve RST dargestellt gerüstet ist, das Vorteile für die einem Raketen- wird. Diese Kurve ist in Abhängigkeit der Verzögeabschuß vorausgehende^ Vorbereitungsphase bietet rung δ aufgezeichnet, die das in Echtzeit ermittelte oder ganz allgemein die automatische Betriebsweise Bildsignal anzeigt. Handelt es sich bei dieser der optischen Nachführautomatik günstig beeinflußt. 40 Kurve um eine geradzahlige Funktion, so kann Ein solches Gerät ist bei 8 in den F i g. 1 und 5 sehe- diese nur ein Signal PN (P₁N₁) der gleichen Polarität matisch dargestellt. Die vom Aufnahmegerät 1 abge- wie die Verzögerung δ liefern, d. h. positiv oder gebenen und über den Unterbrecher /1 eingeschalte- negativ.

ten Signale speisen die Bildkreiseinheit 80 und die Das Element 42 hat die Aufgabe, die Verzöge-

Speicher- und Abtaströhren 81 und 82, bevor sie die 45 rung δ um einen festen und bekannten Betrag zu

Projektionsröhre 83 erreichen. Zum geeigneten Zeit- verschieben, der beispielsweise gleich dem Wert r/2

punkt, d. h. wenn sich das bezeichnete Ziel in der sein kann. In diesem Falle arbeitet der Korrelator

Zielachse befindet, wird das Kontrollgerät 8 vom nicht in der Nähe des Scheitels OR, sondern auf der

vorher beschriebenen optischen Nachlaufgerät abge- Flanke RT der Kurve, d. h. um den Punkt M. Eine

schaltet. 5° Verzögerung von (±<5) des Bildsignals verursacht

Die in Fig. 1 gezeigte Abtastung des elektro- demnach eine Verringerung oder ein Anwachsen ±ε nischen Kreuzungspunktes, der durch zwei senkrecht des mittleren Pegels MK gleich ρ (τ/2). Das Ververlaufende Linien gebildet wird, wird als wechsel- gleichsgerät 43 bewirkt die Amplitudendifferenz zwiweise angenommen d h. eine Zeile nach der anderen _h ix_ Λ _{d (/2) d nrf A das} Zur schnelleren Aufnahme der Achsendeckung tastet 55 U j " ^v" > ^{6 &}
man entsprechend der Erfindung gleichzeitig und un- Fehlersignal ε, dessen Polarität vom Vorzeichen der abhängig voneinander die beiden senkrecht ver- Verzögerung δ am Eingang abhängt und dessen Wert laufenden Linien des Kreuzungspunktes ab, die ent- sich in der ersten Annäherung proportional zur Höhe sprechend den Bezugsachsen χ und y ausgerichtet der Verzögerung selbst verhält,
sind. Fig. 5 zeugt den entsprechenden Funktions- 60 Jede andere Aufbauform des elektronischen Korreaufbau. Geräte, die die gleichen Funktionen zu er- lators, mit der sich ein Fehlersignal ε aufstellen läßt, füllen haben, tragen die gleichen Bezugsziffern wie dessen Polarität vom Vorzeichen der Verzögerung δ in F i g. 1 angegeben. Um darüber hinaus die beiden abhängt, gehört gleichermaßen zur Erfindung.
Kanäle untereinander unterscheiden zu können, sind Die Beschreibung und die daraus entwickelten Abdie Bauelemente mit den Kennziffern χ und y be- 65 leitungen zeigen, daß das Verfahren und die Geräte zeichnet. Jeder Kanal besitzt sein selbständiges Korre- zur optischen Nachführung sowohl die Direktsicht Iationsgerät4x oder 4y, das das Richtungssteuergerät als auch die elektronische Korrelation benutzen und Sx oder Sy steuert. Auf diese Weise genügt es, daß daß die Schwierigkeiten, die sich bisher bei der Be-

handlung von Bildsignalen ergaben, überwunden werden.

Die erfindungsgemäße Nachfuhrautomatik bietet insbesondere den Vorteil der Unverwundbarkeit durch Fehlen jeglicher Abtaststrahlung und bietet in der Vorbereitungsphase im Fluge dem Trägerfahrzeug die Sicherheit, daß dieses in ausreichender Entfernung vom Ziel ausklinken kann. Diese Nachführautomatik besitzt infolge der elektronischen Korrelation und der Direktsicht eine erhöhte Präzision gegenüber dem Zielpunkt, dessen Beobachtung weder durch Tarnung noch durch einen Umgebungswechsel gestört werden kann.

Um die der automatischen und selbständig ablaufenden Betriebsweise vorausgehende Vorbereitungsphase zu sichern, ist die Nachführautomatik mit einem Sichtkontrollgerät ausgerüstet, mit dessen Hilfe die Peilung sowie die Verfolgung des Zieles auf einem Projektionsschirm durchgeführt werden kann.

Claims

20 Patentansprüche:

1. System zur automatischen Zielverfolgung bei direkter Sicht des Zieles und durch elektronische Korrelation unter Bestimmung eines die Winkelverschiebung zwischen der optischen Achse des Systems und der Visierlinie ausdrückenden und ein Nachstellglied beaufschlagenden Fehlersignals, mit mindestens einer das erfaßte Zielbild an ein es in ein Impulsbild umwandelndes elektrooptisches Gerät übertragenden Fernsehkamera, das Impulsbild mindestens in einer Richtung abtastenden Kippschaltungen und einer die aufeinanderfolgenden Impulsbilder des Zielbildes mit einem zuvor gespeicherten Impulsbild desselben vergleichenden Korrelationsschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stückelungsschaltung (23) vorhanden ist, die elektrische Impulszüge liefert, welche die Helligkeitsverteilung des Bildes wiedergeben und an die erne oder andere zweier gleicher Speicherschaltungen (30, 31) angelegt werden, je nachdem welche zuvor das einem Zusammenfallen von Ziellinie und Visierlinie entsprechende elektrische Signal gespeichert hat, und daß die beiden Speicherschaltungen die Korrelationsschaltung (4) speisen, deren Ausgangsspannung (E) das der Fernsehkamera (1) zugeordnete Nachstellglied (5) regelt.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastung des Impulsbildes des Zielbildes nach zwei zueinander senkrechten Richtungen erfolgt, deren Schnittpunkt den Ursprung der Bezugsachsen bildet.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zielbild über ein Lichtaufnahmegerät reproduzierbar ist, dessen Bildebene durch ein Feld flacher Photozellen gebildet ist, die nach einem Spezialcode elektronisch abgetastet werden.

4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das Zielbild analysierende Fernsehkamera (1) mit einer Schreib- und/oder Speicherröhre (21) gekoppelt ist, die von einer elektronischen Abtaströhre (22) abgefragt wird.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Korrelator (4) für jede Abtastrichtung ermittelte Fehlersignal dem Nachstellglied (5) zugeführt wird, das einerseits einen Richtungssteuerkreis (51) besitzt, der über einen Stellmotor auf die Fernsehkamera (1) durch Übertragung entlang der abgetasteten Richtung einwirkt, andererseits mit einem Steuerkreis (50-32) des Umschalters (12) ausgerüstet ist, der die Speicherschaltungen (30-31) bei Zusammenfallen zwischen optischer Achse und Ziellinie in Zusammenarbeit mit dem Korrelator umschaltet.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die von den beiden Speicherschaltungen (30-31) ausgehenden Impulsfolgen gleichzeitig empfangende Korrelator (4) mit einem Verzögerungskreis (42) ausgerüstet ist, der eine zusätzliche Verzögerung r/2 in der Form einführt, daß die Korrelation unter Einbeziehung der Korrelationskurvenflanken erfolgt, und das erhaltende Fehlersignal ein Vorzeichen aufweist, das wiederum vom Vorzeichen der Verzögerung abhängt, die zwischen den korrelierten Impulsfolgen besteht.

7. System nach einem der vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Speicherschaltungen (30-31) Verschiebungsregister sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen