DE1773219A1

DE1773219A1 - Verfahren und Einrichtung zur Lagebestimmung eines optischen Geraetes im Raum

Info

Publication number: DE1773219A1
Application number: DE19681773219
Authority: DE
Inventors: Pierre Poubeau
Original assignee: Nord Aviation Societe Nationale de Constructions Aeronautiques
Current assignee: Nord Aviation Societe Nationale de Constructions Aeronautiques
Priority date: 1967-04-17
Filing date: 1968-04-17
Publication date: 1972-01-13
Also published as: US3574465A; DE1773219B2; GB1231102A; DE1773219C3; FR1527072A

Description

Anmelder: 110ED-AYIAl¹IOil SOOIEEE MATIOHAlE DE CONSTRUCTIONS AERONAUTIQUES, Paris (Frankreich).

Verfahren und Einrichtung zur LagebeStimmung eines optischen Gerätes im Raum.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Meßverfahren für die Lagebestimmung eines optischen Gerätes in bezug auf einen angezielten Gegenstand und betrifft insbesondere einen Sternsucher für künstliche Satelliten und die zugehörige Meßeinrichtung.

In dem älteren patent ... (Patentanmeldung IT 32 017 IZb/42c) sind bereits ein Verfahren und eine dafür bestimmte Einrichtung vorgeschlagen worden, mit der die augenblickliche Winkelabweichung zwischen der Richtung auf ein angezieltes Objekt und der optischen Achse des Gerätes geschätzt wird, die auch durch die Ablage des in der Bildebene des Gerätes entworfenen Bildes dieses Objektes von dem Punkt ausgedrückt werden kann, den dieses Bild einnehmen würde, wenn die optische Achse exakt mit der Richtung des angezielten Objektes zusammenfallen würde.

Ψβηη diese Einrichtung auch gestattet, jede zwischen der iüchtune zum Objekt und der optischen Achse auftretende

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Brief vom 1 6 . 4. 1968 Blatt* Dipl.-Ing. Q. Schild»

an das Deutsche Patentamt, München Patentanwalt

Winkelabweichung zu bestimmen zu dem Zweck, ein Paar von Korrekturwerten zu liefern, mit denen die Koinzidenz zwischen Richtung und Achse herbeigeführt werden kann, so weist sie doch den Mangel auf, daß man die räumliche Orientierung des zur optischen Einrichtung gehörenden Bezugsdreibeins nicht kennt, da die Richtung zum Objekt definitionsgemäß als Bezugsrichtung gewählt ist.

So vermag man z.B. nicht die Richtung eines Sternsuchers für astronomische Satelliten mit Bezug auf eine Gruppe von Sternen anzugeben, deren örter an sich bekannt sind. Erst recht würde die Lösung der Aufgabe, die Abweichung mindestens zweier bezüglich ihrer örter bekannter Objekte in der Weise zu messen, daß durch die Analyse der Koordinaten ihrer Bilder in der Bildebene die Lage des mit der Einrichtung verbundenen Dreibeins gegenüber den beiden vom Zentrum zu den Objekten gedachten Strahlen bestimmt wird, dadurch ungenau, daß Fehler oder Unbestimmtheiten bezüglich der Lage der Bilder der beiden Objekte als Folge von Verwechselungen bei der Identifizierung der Objekte während der Bildanalyse auftreten können.

Verallgemeinernd läßt sich dies so ausdrücken, daß es nicht möglich ist, die Stellungen zweier angezielter feststehender Objekte mit Bezug auf die optische Achse des Gerätes zu messen, weil es nicht möglich ist, ihre beiden Bilder während der Bestimmung ihrer Polarkoordinaten in der Bildebene zu unterscheiden, sei es, daß es nicht gelingt, eine passende Korrelation zwischen der Messung der radialen Koordinate eines ersten Bildes und seiner Winkelkoordinate herzustellen, die daher auch dem zweiten Bilde zugehören kann, sei es, daß es -

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Dlpl.-lng. G. Schilebe

Patentanwalt

bei dem Verfahren mit Verdoppelung des Bildes und Messung in zwei Meßfeldern - nicht gelingt, die Winkelmessung en in "beiden Feldern mit Sicherheit demselben Bild zuzuordnen.

Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Lage eines optischen Apparates mit Bezug auf wenigstens zwei von ihm angezielte Objekte zu entwerfen, die es erlauben, die lage der Objekte zugleich und absolut mit Bezug auf ein mit I

dem optischen Apparat verbundenes Dreibein als Bezugssystem zu bestimmen»

Das Verfahren nach der Erfindung ist im v/es ent liehen dadurch gekennzeichnet, daß von jedem der angezielten Ob-

/zwei Bilder jekte, insbesondere Fixsterne/erzeugt und auf zwei nahe der Bildebene des Gerätes liegende und mit je einem Photodetektor ausgerüstete Meßfelder projiziert werden, daß an jedem der Bilder in dem ersten PeId zwei Messungen vorgenommen v/erden, von denen die eine in das zweite PeId auf das zweite Bild desselben Objektes übertragen wird, und daß dort die andere (zweite) Messung wiederholt wird« ,

Weiter hat die Erfindung eine Einrichtung zum Ausmessen der Bilder zum Gegenstand, die mit zwei konzentrischen, mit gleichmäßiger Geschwindigkeit synchron drehenden Scheiben unterhalb der Bildebene des optischen Zielsuchers ausgestattet ist, von denen die eine eine Magnetspur mit regelmäßigen Marken trägt, die von Leseköpfen gelesen werden (Taktgeber), und die andere stellenweise optisch durchlässig ist und der zwei Photodetektoren zugeordnet sind« Erfindungsgemäß werden durch eine über den beiden Scheiben angeordnete Kappe mit zwei Öffnungen zwei orthogonal zueinander liegende Ueßfelder in der Bildebene definiert,

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Dlpl.-lng. G. Schlteb· Patentanwalt

die optisch durchlässige Scheibe (Lochscheibe) ist mit schlitzförmigen Penstern versehen, während die Magnetscheibe zwischen den Zeitmarken ihrer Magnetspur in Abständen den Fenstern zugeordnete Index-Marken trägt, die von zwei im Winkel gegeneinander versetzte Leseköpfen gelesen werden. Vorteilhaft sind die schlitzförmigen Fenster radial gestellt und in gleichmäßigen Abständen längs einer Spirale auf der Lochscheibe verteilt. Die lichtempfindliche Fläche der Photodetektoren entspricht " dem Bildfeld des Sternsuchers.

Gemäß weiterer Erfindung werden die von den Leseköpfen und Photodetektoren gelieferten Signale in einer elektronischen Einrichtung bearbeitet und ausgewertet, in der jedem Detektor und Lesekopf für die Index-Impulse ein Impulszähler zur Zählung der zwischen jedem Anfangssignal und jedem Detektorsignal ablaufenden Impulsfolge zugeordnet ist. Dem ersten Impulszähler ist ein Addierer nachgeschaltet, der zu einer dem den ersten Detektor auslösenden Fenster zugeordneten Konstante den Winkelwert der Ablage dieses Fensters im Augenblick der Auslösung von einem Bezugsstrahl addiert und das Ergebnis in den zweiten Impulszähler eingibt, und die Ausgänge der beiden Zähler und des Addierers sind mit einem Rechner D verbunden, der die gesuchten Koordinaten liefert.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, die sich mit den Grundzügen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Lagebestimmung eines optischen Apparates und mit der bevorzugten Ausführungsform der entsprechenden Meßeinrichtung für einen Sternsuoher für künstliche Satelliten oder Raumfahrzeuge befaßt. Die Beschreibung erfolgt anhand einer Zeichnung; in dieser neigen in 3chematischen Darstellungen:

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Dlpl.-lng. Q. Schileb«

Patentanwalt

Fig. 1 das Meßverfahren zur Bestimmung der lage eines optischen Apparates mit Bezug auf zwei Objekte,

die in seiner Bildebene ihre Bilder entwerfen; Pig. 2 die von einer Sterngruppe in zwei Meßfeldern

des Apparates erhaltenen Bilder; Pig. 3 das Prinzip einer Meßvorrichtung für die BiId-

punkte in den Feldern nach Pig. 2; Pig. 4a
und 4b eine vereinfachte Himmelskarte, in die der von der Einrichtung angezielte Sektor eingezeichnet |

ist j
Pig. 5 die perspektivische, teilweise aufgeschnittene

Ansioht eines erfindungsgemäßen Meßgerätes; Fig. 6 das Diagramm einer möglichen Auswahl unter den aus den aufgefangenen Lichtstrahlen gebildeten

Signalen;
Pig. 7 ein Diagramm der für die Lagebestimmung der Sternbilder verwendeten Signale und

Pig. 8 ein Blockschaltbild der die Signale auswertenden elektronischen Einrichtung mit synoptischer Darstellung ihrer Verarbeitung.

Zunächst sei das Verfahren anhand der Pig. 1-3 erläutert, ( mit dem die Koordinaten der punktförmigen Bilder zweier ferner Objekte O₂, 0„ bestimmt v/erden, die von einer (nicht dargestellten) Optik O^ in zwei längs der Achsen ax' und ay· ausgerichteten, d.h. orthogonal zueinander und im gleichen Abstand vom Zentrum a des Bezugssystems liegenden Meßfeldern H1 und H2 (Pig. 2) entworfen werden. Diese Meßfelder sind die empfindlichen Schichten zweier Photodetektoren. Es entstehen also zweimal zwei punktf örmige Bilder £*.., £ ₂ ^von zwei angezielten Objekten 0„ und 0„„

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Dipl.-Ing. Q. Schlteb· Patentanwalt

Die Meßvorrichtung für die radialen Koordinaten besteht aus einer lichtundurchlässigen Scheibe G' (Fig. 3) mit dem Mittelpunkt a mit schlitzförmigen, längs Radien ausgerichteten Fenstern j, die sich um die im gleichen Abstand von den Mittelpunkten der Meßfeider H1 und 112 liegende optische Achse zz¹ der Meßeinrichtung dreht. Radial liegen die Fenster j auf einer zwischen Kreisen mit den Radien r-, r₂ verlaufenden Spirale und auf dieser wiederum in gleichmäßigen Winkelabständen.

Eine konzentrische Scheibe G" (Fig. 3) trägt an ihrem Umfang je Millimeter zweitausend Läagnetzeichen, bei einem Durohmesser von 50 mm also 310.000 Zeichen. Sie erzeugt in einem Lesekopf T, eine Sinusfrequenz von 31O0OOO Perioden pro Umdrehung, d.i. hinter einem Gleichrichter 620.000 Impulse. Bei 2,5 U/s ist das Zeitintervall zwischen zwei solchen Taktimpulsen 0,6 Ais und der Winkelabstand zwischen ihnen * 2 Bogen-Sekunden. Weiter sind, ausgehend von einem charakteristischen IndBx-Zeichen C₀, nach beiden Seiten des Scheibenumfanges weitere Index-Zeichen C in gleiohen Abständen verteilt, die von zwei auf den zueinander senkrechten Achsen ax' und ay¹ stehenden Köpfen T« und Tp gelesen werden. Mit diesen Signalen kann man an die Leseköpfe angesohlossene Torschaltungen öffnen, die dann von anderen Signalen geschlossen werden, die nicht von der Drehung dieser Magnetscheibe abhängen, sondern von anderen Signalquellen, z.B. von den Photodetektoren geliefert werden. Die während der Durchlaßzeit jeder Torschaltung gezählte Anzahl Impulse I liefert aloo einen Winkel <X zwischen dem Ereignis, in den die

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Dlpl.-lng. Q. Schllebs Patentanwalt

Marke O an einem Kopf auftritt und dem späteren Ereignis, in dem das Detektorsignal auftritt. - Die Scheiben G' und G" können wie in Pig. 3 fest miteinander verbunden sein und drehen sich mit gleicher Geschwindigkeit

Die Messung läuft nach diesem Verfahren wie folgt ab: Die Scheibe G" erzeugt in den Köpfen T₁, T₂, T, verschiedene Impulsfolgen mit der Frequenz und .Amplitude der aufgezeichneten Magnetzeichen. Die Köpfe T- und Tp liefern Index-Signale C⁺.., G~... und C (Pig. 3» 5 und 7), die den Radius eines ein Meßfeld durchlaufenden Fensters definieren, so daß man schließlich den Radius des Abstandea eines Bildes von der Drehachse der Scheiben kennt, während der Kopf T, Impulse I liefert, die am Schluß erlauben, das mit einem Index versehene Azimut eines Bildes mit Bezug auf das mit dem optischen Apparat verbundene Bezugssystem zu bestimmen.

sich in Fig. 2 und 3 die Lochscheibe G' und die Magnetzeichen tragende Scheibe G" um die gemeinsame Achse a in Richtung des Pfeiles F drehen, so wird zu einer bestimmten Zeit ein Fenster 0-2 das Licht eines Bildpunktes £ ₂ auf die empfindliche Schicht des Meßfeldes H1 fallen lassen und so ein Signal mit einer bestimmten Amplitude erzeugen, die eine Funktion der Belichtung des zugehörigen Detektors DH1 ist. Man erhält also drei Angaben:

die Nummer des Fensters durch seinen Strahl 0-2, den Winkel -<A ~ als die Zahl der Impulse I, die zwischen dem Auftreten des Signales £ ~ im Detektor und dem Durchgang des Fensters 0-2 durch die Achse ay¹ gezählt werden,
die Amplitude des Signales £ „.

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Dlpl.-lng. O. Schlletw

Patentanwalt

Damit kennt man also die radiale Koordinate des gegebenen Bildes mit einer gev/issen Annäherung, die eine Punktion der Fenstergröße"ist, und seine genaue Winkelkoordinate. Das Fenster wird man deshalb so klein wie möglich machen. Aus den Angaben kann man einen Y/ert -1_? bestimmen, der dem Sinus des Winkels -Ct₂ proportional ist, den der zum Fenster C-2 gehörende Radius mit der Achse ay' durch 0' bildet.

Im Meßfeld H2 wird sich unter gleichen optischen Bedingungen das Bild £ ρ im gleichen Abstand -I₂ von 0" wiederfinden, und durch algebraische Addition von -Ip und G wird man leicht die Nummer des neuen Fensters C ermitteln, das durch Abzählen der Impulse zwischen dem Durchgang dieses Fensters C₀ durch die Achse 0"x und dem Auftreten des Signales ζ, ρ im zweiten Detektor diesmal einen genauen Winkel +öf " von £, mit Bezug auf die Achse ax liefert. Auf die gleiche Weise kann man die gleiche Messung für £ ^ ausführen, ohne daß die Gefahr einer Verwechselung zwischen £ ₂ und £* besteht.

Mithin kann man durch passende Wahl der Amplitude der elektronischen Signale der Bilder £ ^ und £. ₂ und genaue Bestimmung der Winkel Oi ., Ck ' und 01" die gesuchten karthesischen Koordinaten x1, x2, y1, y2 der Bilder £,+ und £~ erhalten, wie dies im älteren Patent (Fig. 8) im einzelnen beschrieben ist.

In Fig. 4a ist als Beispiel angenommen, daß der Sternsucher auf die südliohe Himmelshälfte im Bereich "Phönix-Cetus·' gerichtet ist. Sein öffnungswinkel sei 60°. Wie das Diagramm nach Fig. 6 veranschaulicht, lassen sich die in den Detektoren DH1, DH2 (Fig. 8) nacheinander entgegen dem Uhrzeigersinn

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Dipl.· Ing. Q. Schllebs

Patentanwalt

gemessenen Sterne voneinander durch die Signalamplitude M unterscheiden, z.B. für ')", ß M >-3,

für α (für S _Λ) M ;>1,5, für ß (für£~ ₂) M 3-1*5

und schließlich für t M ^="3.

Mittels eines elektronischen Filters lassen sich die den Bildern € * und <5"₂ zugehörigen Signale von einer Amplitude M zwischen 1,5 und 3 aussieben. Damit'lassen sich für die in den Meßfeldern H1, H2 (Fig» 2

und 3) untersuchte Himmelsrichtung aus der Kenntnis I

der Werte x1, x2 und yi , y2 die Koordinaten der Sternbilder £* .j und £"p bestimmen, wie dies anhand der pig. 1 bereits erläutert wurde, und damit die Lage der optischen Achse des Gerätes mit Bezug auf die angezielten Objekte abschätzen.

Bezüglich der Empfindlichkeit der Meßeinrichtung läßt sich folgende zahlenmäßige Abschätzung als Beispiel angeben: für die Bilder von Sternen der Größe 1,5^M<3 sei die Zahl der an jeder Photokathode der Detektoren DH1 und DH2 (Durchmesser 10 mm) ausgelösten Elektronen

(Γ Ο

3 · 10 Elektronen/cm /s im Wellenbereich 0,4 - 0,8 yu. i

Ein Apparat nach Pig. 5 habe eine Optik von 5 cm Durchmesser (ca. 12 cm ) mit einem öffnungswinkel von 60°, die lochscheibe G' habe einen Durchmesser von 60 mm und die Magnetscheibe G" einen Durchmesser von 50 mm. Beide drehen sich mit 2,5 U/s. Die lochscheibe habe gleichmäßig auf einer zwischen r.. = 20 mm und r,> = 30 nun liegenden Spirale angeordnete Fenster, und die öffnung eines Fensters sei radial 4°, d.i« 10 mm χ 1° _ q 66 mm

60° und im Winkel 18», d.i. 10 mm χ 18' _ _{0 0}5 mm.

3600»

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Dipl.-Ing. O. Schllebs

Patentanwalt

AO

Dann ist die Zeit für das Überstreichen eines Bildpunktes duroh ein Fenster

t - 10⁶ x 18' _ ^t 00«

^t - 2,B χ 21.600« Die Zahl H der detektierten Elektronen läßt sich dann "bei einem mittleren Yftrkungsgrad der Riotokathode von 15 i» und der Optik von 80 # wie folgt abschätzen:

U/s = 3.1O⁵ χ 12 χ 0,8a* 3.10 Elektronen/s oder

N/Bildpunkt = »100 Elektronen.

10^b

Die Anzahl der während der Belichtung duroh ein Fenster C gezählten Impulse I ist (nach Gleichrichtung) I - 620.000 x 18' ₅₀₀

Mithin werden im Diagramm nach Fig. 7 die Zacken +C^₁ (durch algebraisches Abzählen der Impulse zwischen dem Index-Signal C+1 und dem Anfangssignal O₀) und das Ende des vom Photodetektor gelieferten Signales C^ mit einer Winkelgenauigkeit von 500 Impulsen I oder 0,05 mm erhalten, und dieselbe Genauigkeit gilt dann auch für die Messung von -Cl₂ in C-2, während die radiale Genauigkeit in beiden Fällen bei 0,66 mm liegt.

In Fig. 5 ist nun eine Ausführungsfonn eines Sternsuchers nach der Erfindung dargestellt. Im Oberteil ist ein nicht näher dargestelltes optisches System 1 untergebracht, das in der xy-Ebene duroh den Zentralpunkt a zwei reelle Bilder entwirft, und zwar fallen die von Objekten O₂ und 0, eintreffenden und gebündelten

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Dlpl.-lng. Q. Schlleb·

Patentanwalt

Lichtstrahlen durch zwei Öffnungen 3a und 3b in der Kappe B'dec Gehäuses auf die Detektoren DH1 und DII2. I"j3 sind alle optischen Systeme brauchbar, die das gleiche Ergebnis liefern, also auf jedem der Detektoren DH1 und DH2 ein Bild ein und desselben Objektes entwerfen· es können also auch Teleskope der Bauart "Gassegrain" oder "Gregory" verwendet werden.

Die Lochscheibe G¹ und die Magnetscheibe G" (Pig« 3) sind um die Achse zz' drehbar gelagert und werden "

gemeinsam durch ein von den beiden Spulen M induziertes Magnetfeld synchron oder asynchron in Drehung versetzt. Sie sind in zwei Rubinlagern oder in prazisions-Doppelkugellagern 2a, 2b gelagert, um jede mögliche Blockierung auszuschließen» Die Lager sind in dem trommelartigen Gehäuse 3 angeordnet, das in seinem Deckel die Fenster 3a, 3b für den Durchtritt der Lichtstrahlenbündel aufweist und außerdem die drei Leseköpfe T-, Tp, T, aufnimmt, die unterhalb der Magnetscheibe G" angeordnet sind. Ein zylindrischer Support nimmt die Optik 1 und das Gehäuse 3 auf, zentriert diese Teile und ermöglicht deren leichte Demontage. Am | Gehäuse 3 befinden sich die elektrischen Stecker, die zum Anschluß an das elektronische Gerät dienen, das die unten beschriebene Weiterverarbeitung der Signale und Impulse übernimmt.

Um das endgültige Ergebnis zu erhalten, müssen die von den Leseköpfen und den Photοdetektoren gelieferten Signale, v/ie sie von einer Meßeinrichtung entsprechend Pig. geliefert werden, ausgewertet und dazu entsprechend aufbereitet werden. Pig. 8 zeigt das Blockschaltbild einer möglichen elektronischen Schaltung. DH1 und DH2 sind die Photodetektoren, T^ und T₂ die Leseköpfe für die Index-Signale C, T, der Lesekopf für die Zählimpulse I,

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Dipl.-Ing. Q. SchNeta

Patentanwalt

B₁ enthält einen Impulszähler für die Impulse I, die zwischen jeweils einem Index-Zeichen und einem photoelektrischen Signal auftreten, der also einen Azimutwert liefert, und einen Rechner, der aus dem Azimutwert und der Stellung des betreffenden Pensters in der Leiter den Wert 1 liefert. Ein Addierer A fügt die Konstante C zu dem Wert 1 hinzu, B« besteht wieder aus einem Impulszähler für die Impulse I zwischen dem vom Addierer A ermittelten Index-Signal und dem vom Detektor DH2 für das ausgewählte zugehörige Pen- . ster gelieferten photoelektrischen Signal (der wieder einen Azimutwert liefert), und D schließlich ist ein Rechner, der die gesuchten Koordinaten xy liefert, wie dies im älteren Patent beschrieben ist.

Ausgehend von dem zuvor erläuterten Beispiel, liefern also die Detektoren DH1 und DH2 die Signale C ₂ (von geeigneter Amplitude) und die Köpfe T-, T₂ die Signale ...0+1, 00, 0-1..., während der Lesekopf T, die auf die Zähler-Rechner-Einheiten B₁ und B₂ gegebenen Impulse I liefert. Der Addierer A erhält vom Block B₁ den Wert -Ip und gibt den aus C-Ip ausgezogenen Wert C^ in Block Bp ein, und der Rechner erhält von B₁ -(J^ g und von Bp +et" und C von A und berechne t daraus y., = 0- (CtgoC ₂) und

X₁ = 0± (CtgcA"),

die eindeutig die Lage von £ ρ mit Bezug auf die optische Achse zz¹ definieren. So kann man durch aufeinanderfolgende Messungen von ^₂* ^i ··· (die Zahl der Bildpunkte ist nicht begrenzt) die Lage der optischen Achse gegenüber den angezielten Objekten bestimmen.

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Dipl.- Ing. Q. Schllebs

Patentanwalt

vf3

Die Erfindung erlaubt also, die Lage eines künstlichen Satelliten mit Bezug auf eine Gruppe von als ortsfest angenommenen Objekten zu "bestimmen, wie es die Fixsterne sind, deren Örter in der Himmelskarte genau bekannt sind β

Eine solche Messung erlaubt entweder die Winkelabweichung eines Teleskopes oder eines von einem Satelliten getragenen Observatoriums von einer vorgegebenen Richtung zu bestimmen oder diesen Satelliten mittels Steuer düsen über beispielsweise eine offene Steuerschleife nachzusteuern« So können in diesem letzteren Falle mehrere erfindungsgemäße Sternsucher, deren öffnungswinkel den ganzen optischen Bereich des Satelliten überdecken, derart auf diesem Satelliten angeordnet sein, daß er immer einen Teil des Himmels identifizieren und danach seine Lage im Räume nachrichten kann. Ebenso kann eine Kombination mehrerer Sternsucher mit unterschiedlichen Öffnungswinkeln benutzt werden, um gröbere, feinere und ganz genaue Ortsbestimmungen vorzunehmen.

Die Bezugsinformationen wie die Himmelskarte können an Bord des Satelliten gespeichert sein oder ihm von einer Basis auf irgendeine V/eise, z.B. mit drahtlosen Wellen, einem Laserstrahl o.dgl., mitgeteilt werden. Daraus ergibt sich bereits, daß der Anwendungsbereich der Erfindung nicht auf das geschilderte Beispiel beschränkt ist. Ia übrigen ist es beim erfindungsgemäßen Meßverfahren, besonders wenn es sich um die Bestimmung von Lichtquellen oder Sternen mit sehr geringer Helligkeit handelt, von großem Vorteil, eine Messung duroh Integration einer großen Zahl von Einzelmessungen durchzuführen, um den Fehler bei der Lagestimmung des Bildes zu vermindern, wie dies im älteren Patent im einzelnen erläutert ist.

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Claims

Dlpl.-lng. G. SchlMM

Patentanwalt

4*

Patentansprüche

1. Verfahren zur Bestimmung der räumlichen Lage eines optischen Gerätes als Augenblickswert der Abweichung zwischen seiner optischen Achse und der Richtung eines angezielten Objektes durch Ausmessen des in der Bildebene des Gerätes entworfenen Bildpunktes als Y/inkel zu einer Anfangslage, indem das Zeitintervall gemessen wird, welches zwischen dem Auftreten des Anfangsimpulses einer Folge von Taktimpulsen und dem Auftreten des von einem Detektor beim Erreichen des Bildpunktes gelieferten Anzeigesignales vergeht, dadurch gekennzeichnet, daß zur Lagebestimmung gegenüber mindestens zwei Objekten ( £ *_t €n) deren Bilder verdoppelt und auf zwei nahe der Bildebene des Gerätes liegende und mit je einem Photodetektor (DH1, DH2) ausgerüstete Meßfelder (H1, H2) projiziert werden, daß an jedem der Bilder in dem ersten Feld zwei Messungen vorgenommen werden, von denen die eine in das zweite Feld auf das zweite Bild desselben Objektes übertragen wird, und daß dort die andere (zweite) Messung wiederholt wird·

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit zwei konzentrischen, alt gleichmäßiger Geschwindigkeit synchron drehenden Scheiben unterhalb der Bildebene des optischen Zielsuchers, von denen die eine eine Magnetspur mit regelmäßigen Marken trägt, die von Leseköpfen gelesen werden (Taktgeber), und die andere stellenweise optisch durchlässig ist und der awei Photodetektoren zugeordnet sind, gekennzeichnet durch tine über den Scheiben (G¹, G") angeordnete Kappe (B) mit zwei öffnungen (3a, Jb), die zwei orthogonal zueinander liegende Meßfelder (H1, H2)in der Bildebene definieren, durch eine Lochscheibe (G¹) mit schlitzförmigen ftnsttrn

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Dlpl.-lng. Q. Schltebs

und durch zwei im Winkel gegeneinander versetzte, der llagnetScheibe (G") zugeordnete Leseköpfe (T.., Tp) für den Fenstern zugeordnete, in Abständen zwischen den Zeitmarken (i) der Magnetspur liegende Index-Marken (C)o

3ο Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schlitzförmigen Fenster (j) radial gestellt und in gleichmäßigen Abständen längs einer Spirale auf der Scheibe (G¹) verteilt sind. "

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Fläche der Phoitodetektoren (DH1, DH2) dem Bildfeld des Sternsuchers eni^richt.

5. Einrichtung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Detektor (DH1, DH2) und Lesekopf (T., T„) für die Index-Impulse ein Impuls zäher (Bh, Bp) zur Zählung der zwischen jedem Anfangssignal (C) und jedem Detektorsignal (£ ) ablaufenden Impulsfolge (i) zugeordnet, daß dem ersten i Impulszähler (B..) ein Addierer (A) nachgeschaltet ist, der zu einer dem den ersten Detektor (DH1) auslösenden Fenster (j) zugeordneten Konstante (C) den Y/inkelwert der Ablage dieses Fensters im Auslösemoment von einem Bezugsstrahl addiert und das Ergebnis in den zweiten Impulszähler (Bp) eingibt und daß die Ausgänge der beiden Zähler und des Addierers mit einem Rechner (D) verbunden sind, der die gesuchten Koordinaten liefert.

■1ÜB;,.

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