DE19716526A1 - Multispektrale Flugkörperdetektion - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur multispektralen Flugkör­ perdetektion gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die bisher bekannten Einrichtungen beziehen sich vorwiegend auf monospek­ trale IR-Detektion, die jedoch mit hohen Falschalarmraten behaftet ist. Die Vorrichtungen hierzu arbeiten sowohl im ultravioletten als auch im infraroten Bereich. Treten nun aber im Suchbereich des Detektors sehr viele Objekte auf, so ist selbst bei Verwendung von abbildenden Sensoren eine einwandfreie Ent­ deckung und Identifizierung sehr schwierig.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flugkörperdetek­ tions-Einrichtung der vorgenannten Art zu schaffen, deren Detektionssicherheit und Detektionsleistung wesentlich optimiert ist und die Falschalarmrate im sel­ ben Umfange minimiert wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgezeigten Maßnahmen gelöst. Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben und in der nachfolgenden Beschreibung sind Ausführungsbeispiele erläutert. Die Figuren der Zeichnung ergänzen diese Erläuterungen. Es zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm bezüglich der spektralen Unterschiede zwischen Hin­ tergrund und Leuchtsatz in dem erfindungsgemäß in mehrere Ab­ schnitte aufgeteilten Spektralbereiche,

Fig. 2 ein Schaubild bezüglich des Triebwerksstrahls in Seiten- und Rück­ frontsicht schematisch dargestellt,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel bezüglich der Aufteilung der benutzten Spektralbereiche,

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung mit nur einem abbildenden Sensor,

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel einer Streifenfilterkombination mit Ausrich­ tung zu einem Pixelraster,

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel einer Multispektralanordnung mit einem Filterrad,

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung mit nur einem abbildenden Sensor in einer UV-IR-Einrichtung,

Fig. 8 ein Ausführungsbeispiel einer Anordnung mit zwei abbildenden Sen­ soren in einer UV-IR-Einrichtung.

Der allgemeine Erfindungsgedanke geht von der Tatsache aus, daß Trieb­ werksstrahlen ein ganz charakteristisches Spektrum aufweisen, das sich vom Spektrum anderer Strahlungsquellen im Detektionsbereich signifikant unter­ scheidet, wie aus den Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist. Die Hintergrundstrah­ lung zeigt ein eher flaches Spektrum, während Triebwerke in einem wesentlich engeren Spektralbereich - gewissermaßen "farbig" - strahlen. Zur Auswertung dieser "Farbigkeit" muß nun erfindungsgemäß der Spektralbereich in zwei oder mehr "Abschnitte" aufgeteilt werden, die in geeigneter Weise einem oder meh­ reren Detektoren zugeführt werden. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel ist aus der Fig. 3 zu entnehmen, wobei hier abbildende Sensoren - zum Bei­ spiel CCD - verwendet werden und das in seiner Konzeption einer Fernsehka­ mera entspricht.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in der Fig. 4 veranschaulicht. Da die Optik, Sensorik und die Kühlung bei einer Ausführungsform für den IR-Be­ reich wirtschaftlich sehr aufwendig ist, wird hier eine Lösung mit nur einer Sensoranordnung aufgezeigt. Die Aufteilung der Spektralbereiche erfolgt über Streifenfilter die direkt vor dem Sensor angeordnet sind, wobei diese Strei­ fenfilter kantengenau zu einem Pixelraster ausgerichtet sind. Zur Ausnutzung polarisierter Strahlung können hier auch Polarisationsfilter eingesetzt werden. Ferner muß hier die Anzahl der Detektorpixel mit der Anzahl der "Farbauszüge" (Band I bis III) multipliziert werden und die Optik ist so auszu­ legen, daß die Größe des Lichtfleckes größer als eine Filterkombination ist, um bei kleineren Objekten keine Reduzierung beziehungsweise Beeinträchtigung der Detektionswahrscheinlichkeit hinnehmen zu müssen. Dies ist in Fig. 5 veranschaulicht. Eine geeignete Methode hierfür ist die entsprechende Ausnut­ zung der Dispersionseigenschaften der Optik. Diese Ausführungsform hat den großen Vorteil, daß sie absolut synchrone Farbauszüge liefert und eine beacht­ lich geringere Baugröße ermöglicht. Der Abgleich erfolgt vor dem homogenen Hintergrund mit spektraler Gleichverteilung (schwarzer Körper), so daß jedes Pixel jedes Farbauszuges auf den gleichen Wert gebracht wird. Die resultie­ renden Korrekturwerte werden pixelweise gespeichert und bei der Auswertung eingerechnet.

Die Fig. 6 veranschaulicht ein weiteres Ausführungsbeispiel unter Verwen­ dung eines bildsynchron rotierenden Filterrades.

Bei der Kombination von UV- und IR-Detektion darf angenommen werden, daß sich ein gemeinsamer Strahlengang nur schwer realisieren läßt, da der UV-Be­ reich mit sehr steilen Filtern und Bildverstärkern arbeitet. Wenn das für IR verwendete Sensorelement auch im sichtbaren Spektrum empfindlich ist, wird der Ausgang des Bildverstärkers über Strahlteiler in den IR-Strahlengang ein­ gekoppelt. Für die Harmonisierung sind dann Ausführungsformen vorzusehen, wie sie in den Fig. 7 und 8 für jeden Fachmann verständlich offenbart sind.

Claims (6)

1. Einrichtung zur multispektralen Flugkörperdetektion im IR-Bereich unter Ausnutzung des charakteristischen Strahlungsspektrums des Flugkörper- Triebwerksstrahles, dadurch gekennzeichnet, daß der Spektralbereich der Triebwerksstrahlung in zwei oder mehrere Abschnitte (Band I bis III) aufgeteilt wird und die Strahlung zur Auswertung jeweils einem oder mehreren Detekto­ ren, die im IR-Bereich und gegebenenfalls in Kombination mit dem UV-Be­ reich arbeiten, zugeleitet wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auf­ teilung der Spektralbereiche mittels vor dem Detektor angeordneter Streifen- oder Polarisationsfilter durchführbar ist, wobei die Optik einen Lichtfleck er­ zeugt, der größer als eine Filterkombination ist und gleichzeitig die Dispersi­ onseigenschaften der Optik genutzt werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Streifenfilter ein Pixelraster zugeordnet und mit diesem kantengenau aus­ gerichtet ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Abgleich vor homogenen Hintergrund mit spektraler Gleichvertei­ lung erfolgt, wobei jedes Pixel der Farbauszüge auf den gleichen Wert ge­ bracht werden und die resultierenden Korrekturwerte pixelweise gespeichert und bei der Auswertung in einer Bildverarbeitungseinheit eingerechnet werden.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Aufteilung der Spektralbereiche Strahlteiler oder Filterräder ein­ setzbar sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das IR-Sensorelement auch für den sichtbaren Spektrumsbereich empfindlich ist und der Ausgang des Bildverstärkers über Strahlteiler in den IR-Strahlengang erfolgt.