DE19652920A1 - Passives Antwortgerät für eine optronische Freund-Feind-Erkennungseinrichtung - Google Patents
Passives Antwortgerät für eine optronische Freund-Feind-ErkennungseinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Antwort gerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Ein solches auch sogenanntes IFF-Antwortgerät ist etwa aus der DE 31 50 642 C2
bekannt. Dort ist vorgesehen, einen einzigen vertikal nach oben orientierten opti
schen Retroreflektor von einem potentiellen Freund-Abfragestrahl über einen zur
Azimut-Abtastung rotierenden Umlenkspiegel zu beaufschlagen. Dessen Refle
xionsfähigkeit ist durch Anlegen eines elektrischen Signales steuerbar, etwa als
optische Oberflächeneffekt-Modulation mittels einer flexiblen Spiegelmembran, so
daß die Antwort-Modulation in einer Variation des Streuverhaltens liegt. Die opti
sche Antwort auf eine optische Freund-Abfrage weist zwar den Vorteil einer höhe
ren Eigenverratssicherheit und Mithörsicherheit im Vergleich zu einem Hochfre
quenzsystem auf, bei dem die Antwort auf eine optronische Abfrage oder sogar
auch die Abfrage selbst schon im Millimeterwellenspektrum mit seiner zwangsläu
fig breiten Strahlungscharakteristik arbeiten. Eine solche Modulation des optischen
Streuverhaltens schränkt allerdings die Betriebsreichweite ein, und das Erfordernis
eines mechanisch zu drehenden Umlenkspiegels setzt der wünschenswerten Dy
namik einer Freund-Feind-Erkennungseinrichtung unter Einsatzbedingungen im
Feld mit ständig umspringenden Ortungsrichtungen konstruktiv bedingt relativ
enge Grenzen.
Aus der US 4 983 021 ist es bekannt, den retroreflektierten Abfragestrahl durch
eine elektrooptische Flüssigkristall-Blende zu modulieren, was aber insbesondere
bei niedrigen Umgebungstemperaturen aufgrund der LCD-Schaltträgheiten die
Modulationsfrequenz begrenzt.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein passives optronisches Ant
wortgerät gattungsgemäßer Art für die Freund-Feind-Kennung in Hinblick auf eine
höhere Operationszuverlässigkeit bei breiterem Einsatzspektrum weiterzubilden.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß das gat
tungsgemäße Antwortgerät auch gemäß den übrigen Merkmalen des Hauptanspru
ches ausgelegt ist.
Nach dieser Lösung besteht die Antwort-Modulation in einem zeitlich gesteuerten
Wechsel zwischen Einschalten und Ausschalten der Retroreflexionsbedingungen.
Das Antwortgerät ist zweckmäßigerweise ringsum mit Tripelreflektoren ausgestat
tet, deren Öffnungscharakteristiken den Azimut lückenlos überdeckend erfassen.
Im Interesse der Eigenverratssicherheit sind deren Einstrahl-Öffnungen normaler
weise abgedeckt, und es wird immer nur gerade derjenige der Tripelreflektoren zur
Modulation eines zurückzusendenden Abfragestrahles freigegeben, der momentan
noch in die aktuelle Abfragerichtung orientiert ist. Diese Richtung wird laufend von
wenigstens einem Detektor für den Abfragestrahl erfaßt, der dann auch einen gera
de aufgenommenen Abfrageimpuls daraufhin analysiert, ober dieser vor Beginn
eines stationären Teiles eine Amplitudentastung gemäß vorgegebener, aktuell noch
gültiger IFF-Kennung führt. Dieser dadurch autorisierte Abfragestrahl wird dann
und nur dann vom Tripelreflektor in die Einfallsrichtung (also nur zum abfragenden
Objekt hin) zurückgestrahlt, allerdings moduliert durch ein Zerhacken zwecks
Identifikation des antwortenden Freund-Objektes. Für diese Antwortmodulation
werden die Retroreflexionsgegebenheiten in einem vorbestimmten Antwort-Zeitra
ster unterbrochen, was mittels der schnellen Piezo-Aktuatoren durch räumliches
Verschwenken eines Reflektors oder durch Beeinflussung seiner Totalreflexionsei
genschaften infolge rückwärtigen Anlegens einer Absorberscheibe erfolgen kann.
Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vortei
le der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch unter Be
rücksichtigung der Darlegungen in der abschließenden Zusammenfassung, aus
nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das
Wesentliche stark abstrahiert und nicht ganz maßstabsgerecht skizzierten bevor
zugten Realisierungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung. In der Zeichnung
zeigt:
Fig. 1 in abgebrochener Längsschnittdarstellung den Aufbau des optischen Modu
lators mit Spiegel-Tripelreflektor unter Berücksichtigung zweier unterschiedlicher
Modulationsmöglichkeiten im Antwortgerät,
Fig. 2 das Antwortgerät mit Empfänger und Modulator in Blockdarstellung und
Fig. 3 das Antwortgerät in überhöhter Seitenansicht einer konstruktiven Ausfüh
rungsform.
Das Antwortgerät 11 weist eine im wesentlichen flach-zylinderhutförmige Gestalt
mit entlang seiner Mantelfläche 12 azimutal gegeneinander versetzt orientierten
Tripelreflektoren 13 auf. Die haben bekanntlich aufgrund der in einem Punkt mit
rechtem Winkel 9 zusammenstoßenden Reflektoren 24 die Eigenschaft, daß sie
einen unter beliebigem Winkel zur Zentralachse einfallenden Strahl 14 in sich selbst
reflektieren. Da somit der Einfallsstrahl 14 und der Ausgangs- oder Antwortstrahl
15 zusammenfallen, wird der Antwortstrahl 15 wieder genau und nur auf das gera
de abfragende Objekt gerichtet, von dem der Einfallsstrahl 14 herrührt.
Zur leichteren Veranschaulichung ist in Fig. 1 und Fig. 2 lediglich ein seitlicher
Elementarstrahl eines parallelen ein- und wieder austretenden Strahlenbündels 14-15
eingezeichnet, und aus gleichem Grunde ist der Tripelreflektor 13 in Fig. 1 und
Fig. 2 (im Gegensatz zu Fig. 3) nicht dreidimensional sondern nur für eine Einfalls
ebene dargestellt.
Um den vollen Azimut lückenlos zu erfassen, sind vier bis acht Tripelreflektoren
13, die sich in ihrer Orientierung abwechseln, längs der Mantelfläche 12 umlaufend
nebeneinander vorgesehen. Um zu vermeiden, daß der Tripelreflektor 13 jede auch
nicht-freundliche Bestrahlung reflektiert und dadurch den Standort des Objektes,
das mit diesem Antwortgerät 11 ausgestattet ist, einer gegnerischen Abfrage ver
rät, sind die Spiegel-Öffnungen 16 normalerweise durch eine elektrisch umsteuer
bare Filterscheibe oder Blende 17 optisch verschlossen. Die muß nicht gemäß Fig.
2 der Kontur der Mantelfläche 12 folgen, bezogen auf den Querschnitt kann sie
auch nach Art von Sehnen in die Abschnitts-Bögen eingesetzt sein.
Nur und erst dann, wenn der Detektor 18 eines optischen Empfängers einen Abfra
ge-Strahl 14 aufnimmt, in dem mittels eines Abfrage-Dekoders 21 eine vorgegebe
ne Freund-Kennung feststellbar ist, wird die Blende 17 (in Form etwa eines me
chanischen Verschlusses oder eines elektrisch umsteuerbaren Flüssigkristall-Fen
sters) zur Freigabe des gerade in diese Richtung orientierten Tripelreflektors 13
geöffnet, die anderen bleiben vorsorglich verdeckt. Die Blende 17 dient aber nur
der Funktions-Freigabe eines ausgesuchten Tripelreflektors 13, nicht bereits einer
Antwortmodulation, weshalb ihr zeitliches Schaltverhalten weitgehend unkritisch
ist.
Um mit einer beschränkten Anzahl von Detektoren 18 für den gesamten von den
Tripelreflektoren 13 erfaßten Azimut auszukommen - und möglichst mit der glei
chen Anzahl wie Tripelreflektoren 13, weil das die Richtungszuordnung schal
tungsmäßig erleichtert - ist in jedem Empfänger ein Detektor 18 hinter einer Auf
weitungslinse 20 angeordnet, die einen räumlichen Öffnungswinkel 19 von wenig
stens angenähert 90° erzielen läßt. Wie in Fig. 1 und Fig. 2 skizziert ist die Aufwei
tungslinse 20 vorzugsweise als Immersionslinse ausgestaltet, also im Längsschnitt
bestehend aus einer Halbkugel vor einem Zylinder, hinter dem der im Querschnitt
dagegen kleine Detektor 18 koaxial angeordnet ist. Um gegeneinander azimutal
versetzt orientierte Detektoren 18 einander vorsorglich breit überlappen zu lassen,
sind trotz des großen Öffnungswinkels 19 nicht nur vier sondern wenigstens sechs
und vorzugsweise acht Detektoren 18 gleichmäßig längs des Umfangs des Ant
wortgerätes 11 verteilt und somit den acht einzelnen Tripelreflektoren 13 räumlich
zugeordnet, wie aus Fig. 3 ersichtlich.
Das Steuergerät 22 für die Modulation der vom Detektor 18 aufzufassenden Ab
frage-Strahlen 14 kann eine Amplituden- oder eine Frequenztastung bewirken.
Vorzugsweise handelt es sich bei jedem Abfrage-Strahl 14 um einen langen Impuls,
der zu Beginn eine vom Dekoder 21 zu erfassende Freund-Kennungsmodulation
aufweist und dann im weiteren Verlauf unmoduliert ist. Wenn der vom Detektor 18
gespeiste Dekoder 21 für die Demodulation und Analyse der Kennungsmodulation
darin eine Freund-Abfragekennung verifiziert, dann wird über das Antwort-Steuer
gerät 22 nicht nur wie schon erwähnt die Blende 17 vor demjenigen Tripel
reflektor 13 geöffnet, der richtungsmäßig dem erwähnten Detektor 18 zugeordnet
ist, sondern außerdem erfolgt aus dem Steuergerät 22 der zeitvariante Betrieb eines
Reflexions-Modulators 23 bzw. 23' am Tripelreflektor 13, um wenigstens den un
modulierten (auf die Kennungsmodulation folgenden) Teil des Abfrageimpulses
(14) nun im Zuge der Reflexion seinerseits zu modulieren. Diese
Freund-Antwortmodulation besteht in einem Zerhacken des Impulses durch zeitli
che Variation der relevanten optischen Eigenschaften der Reflektoren 24 gemäß
einem vorbestimmten Impulsmuster.
Bei den Reflektoren 24 kann es sich um ein Prisma oder um (wie in Fig. 1 verein
facht skizziert) rechtwinklig angeordnete planare Spiegel handeln. Die Modulation
der Reflexionseigenschaften besteht im Falle des Modulators 23 in einer vorüber
gehenden geometrischen Verschwenkung aus der Winkelstellung für die Retrore
flexion heraus, im Falle des Modulators 23' um eine vorübergehende Aufhebung
der Totalreflexion infolge sogenannter frustrierter totaler interner Reflexion
(FTIR). In beiden Fällen führt das zu einer vorübergehenden Unterbindung der
Retroreflexion im Tripelreflektor 13. Dieses zeitliche Unterbrechungsmuster im
zum Antwort-Strahl 15 reflektierten Abfrage-Impuls (Strahl 14) stellt die aktuell
geltende Freund-Kennung des mit diesem Antwortgerät 11 ausgestatteten Objektes
dar.
Die aus dem Steuergerät 22 bestimmte, vorübergehende Aufhebung der räumlich
geometrischen Retroreflexionsbedingungen erfolgt dadurch, daß wenigstens ein
Linearaktuator 25 (vorzugsweise ein Piezo-Stellelement) am Reflektor 24 (einem
Spiegel oder einem Prisma) angreift und dieses um eine Lagerstelle 26 aus der
Winkelstellung für Retroreflexionsstrahlengang heraus und wieder in diese hinein
schwenkt. Vorzugsweise ist der Reflektor 24 nach Art eines symmetrisch
zweiarmigen Hebels um eine Drehachse (26) gelagert, um von zwei an den Hebe
lenden angelenkten und gegensinnig angesteuerten Linearaktuatoren 25 ver
schwenkt zu werden, so daß Zugbeanspruchungen und dadurch Umschalthyste
resen vermieden werden.
Im Falle des Modulators 23' dagegen erfolgt die gesteuerte Unterbrechung der
Retroreflexionsgegebenheiten im Tripelreflektor 13 nicht konstruktiv-geometrisch,
sondern über die optischen Eigenschaften des Reflektors 24, indem vorübergehend,
in einem vorgegebenen Rhythmus, eine Absorberplatte 27 der Strahleinfallsrich
tung gegenüber flächig gegen den Reflektor 24 angelegt wird. Dadurch wird die
Totalreflexion am Reflektor 24 vorübergehend aufgehoben, so daß es in diesem
Rhythmus nicht zur Abstrahlung eines Antwort-Strahles 15 kommt, also zu einem
zeitlichen Unterbrechungsraster des zurückzusendenden Abfrageimpulses (Strahl
14).
Im Interesse der Abhör- und Verratssicherheit, also eines hohen Bündelungsgrades
des Abfragestrahles 14 und des Antwortstrahles 15, und in Zusammenhang damit
im Interesse möglichst genauer Ausrichtbarkeit des Abfragestrahles 14 auf ein und
nur ein einziges ausgewähltes entferntes Objekt (mit der Folge der Retroreflexion
auf genau und nur das abfragende Objekt) wird für den Abfrage-Strahl 14 vor
zugsweise sehr kurzwellige Strahlung eingesetzt, vorzugsweise aus Gründen der
Augensicherheit ein Laserstrahl im Wellenlängenbereich eines ramanverschobenen
Nd.YAG-Lasers, eines Festkörperlasers mit einer Wellenlänge über 1.400 nm, oder
eines Lasers auf der Basis von optischen parametrischen Oszillatoren im Wellen
längenbereich bei 1.550 nm. Auf diesen Wellenlängenbereich ist der Halbleiter-Detektor
18 abgestimmt, der eine Ge- oder InGaAs-Fotodiode aufweist. Der Tri
pelreflektor 13 kann dann aus Silizium bzw. Siliziumprismen erstellt sein, und auch
die mittels der Piezo-Aktuatoren 25 - zur Verlängerung des optischen Weges für
das momentane Aufheben der Totalreflexion - dagegen angedrückten Absorber
platte 27 besteht dann vorzugsweise aus Silizium. Denn Silizium ist billiger als
Germanium, außerdem ist Germanium nur oberhalb 2 µm transmittierend.
Durch die Erfindung ist also ein passives optronisches IFF-Antwortgerät 11 mit
modulierbarem Reflektor 24 für den Abfragestrahl 14 geschaffen, das die Vorteile
einer schnellen Rundum-Reaktion, wie sie an sich für funkgestützte Systeme ty
pisch ist, mit den Vorteilen der geringen Verrats-Wahrscheinlichkeit eines optroni
schen Systemes vereint, indem eine Anzahl von azimutal gegeneinander versetzt
angeordnete Tripelreflektoren 13 mit richtungsmäßig zugeordneten Detektoren 18
zur richtungsabhängigen Freigabe einer der die Tripelreflektoren 13 verdeckenden
Blenden 17 vorgesehen ist, um den einfällenden Abfrage-Strahl 14 bei zutreffender
Kennungsmodulation dadurch zum Antwortstrahl 15 zu modulieren, daß die Retro
reflexionsbedingung im richtungsselektiv freigegebenen Tripelreflektor 13 gemäß
einem vorgegebenen Muster zeitgesteuert durch Winkeländerungen oder im Wege
der FTIR unterbrochen wird, wofür mittels Piezo-Linearaktuatoren 25 ein Reflek
tor 24 entweder räumlich aus der Retroreflexionsorientierung heraus verschwenkt
oder infolge rückwartigen Anlegens einer Absorberplatte 27 hinsichtlich seiner
Totalreflexionseigenschaften verändert werden kann.
Claims (10)
1. Passives Antwortgerät (11) mit modulierbarem Reflektor (24) für den Abfra
ge-Strahl (14) einer optronischen Freund-Feind-Erkennungseinrichtung,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Modulator (23, 23') für zeitgesteuert-vorübergehendes Aufheben der
Retroreflexionsbedingungen eines aus Prismen oder aus Spiegeln als den Re
flektoren (24) kombinierten Tripelreflektors (13) vorgesehen ist.
2. Antwortgerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine optische Veränderung der Totalreflexionsbedingungen am Reflektor
(24) vorgesehen ist.
3. Antwortgerät nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine mechanische Veränderung des Reflexionswinkels an einem der Re
flektoren (24) vorgesehen ist.
4. Antwortgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Modulator (23, 23') für die Beeinflussung der Retroreflexionsgege
benheiten mit einem auf den Reflektor (24) einwirkenden Linear-Aktuator
(25) arbeitet.
5. Antwortgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Linear-Aktuator (25) einen Reflektor (24) verschwenkt.
6. Antwortgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Absorberplatte (27) der Strahleinfallsrichtung entgegen hinter einem
Reflektor (24) andrückbar ist.
7. Antwortgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Strahleintritts- und -austritts-Öffnung (16) eines Tripelreflektors (13)
von einer aufsteuerbaren Blende (17) verschlossen ist.
8. Antwortgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Detektor (18) für das Vorliegen und die Richtung eines einfallenden
autorisierten Abfrage-Strahles (14) vorgesehen ist.
9. Antwortgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere Tripelreflektoren (13) und Detektoren (18) azimutal gegenein
ander versetzt orientiert längs der Mantelfläche eines Zylinders angeordnet
sind.
10. Antwortgerät nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß für die Aufnahme eines eintreffenden Abfrage-Strahles (14) ein rich
tungsunabhängig wirkender Detektor (18) hinter einer Aufweitungslinse (20)
angeordnet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19652920A DE19652920C2 (de) | 1996-10-22 | 1996-12-19 | Passives Antwortgerät für eine optronische Freund-Feind-Erkennungseinrichtung |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19643508 | 1996-10-22 | ||
DE19652920A DE19652920C2 (de) | 1996-10-22 | 1996-12-19 | Passives Antwortgerät für eine optronische Freund-Feind-Erkennungseinrichtung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19652920A1 true DE19652920A1 (de) | 1998-04-30 |
DE19652920C2 DE19652920C2 (de) | 2003-07-10 |
Family
ID=7809409
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19652920A Expired - Fee Related DE19652920C2 (de) | 1996-10-22 | 1996-12-19 | Passives Antwortgerät für eine optronische Freund-Feind-Erkennungseinrichtung |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE19652920C2 (de) |
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- 1996-12-19 DE DE19652920A patent/DE19652920C2/de not_active Expired - Fee Related
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