DE19745971C1 - Meßkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Meßkopf für einen Simulator zur Schußsimulation von insbesondere weitreichenden Waffen, wie ballistischen Rohrwaffen oder Abschußvorrichtungen für Raketen und Lenkflugkörper, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Bei einem bekannten Meßkopf dieser Art (DE 31 14 000 A1) weist der einen gepulsten Laserstrahl aussendende Beleuchtungssender eine Reihe von z. B. fünf Laserdioden, die durch ein Steuergerät ansteuerbar sind, eine fokussierende Optik und ein Paar von gegenläufig um die optische Achse rotierenden Keilprismen auf. Der gepulste Laserstrahl wird durch sequentielle Ansteuerung der Laserdioden horizontal und durch die rotierenden Keilprismen vertikal so abgelenkt, daß er ein in einem Raumwinkelsektor liegendes Meßfeld - Punkt für Punkt zeilenweise abtastet. Mittels des Steuergeräts kann auch eine pulscodierte Ansteuerung der einzelnen Laserdioden zwecks Aufprägung einer Information auf den Laserstrahl erfolgen. Das am Ziel reflektierte Laserlicht gelangt über einen im Strahlengang der Optik angeordneten Strahlteiler auf ein Empfängerelement. An dem Empfängerelement ist eine Einrichtung zur Bestimmung der Laufzeit des vom Ziel reflektierten Laserlichts und damit zur Berechnung der Zielentfernung angeschlossen. Außerdem ist an dem Empfängerelement eine Einrichtung zur Bestimmung der horizontalen Winkelablage des Ziels aufgrund der Zuordnung des reflektierten Laserlichts zur jeweils angesteuerten Laserdiode angeschlossen. Daraus und aus der momentanen Drehposition der Keilprismen berechnet ein Rechner die Ablage des Ziels von der optischen Achse - und damit von der Rohrseelenachse der ballistischen Waffe - in Elevation (Aufsatz) und Azimut (Vorhalt).

Ein solcher Meßkopf ist nicht geeignet, ein oder mehrere Ziele in einen großem Meßfeld bei großer Entfernung, z. B. 4 -5 km, mit einer hohen Auflösung in Azimut und Elevation schnell zu erfassen. Durch die sequentielle Abtastung des Meßfelds Punkt für Punkt in jeder der vertikal untereinanderliegenden Zeile benötigt der Meßkopf eine recht große Abtastzeit, da die folgende Laserdiode immer erst dann aktiviert werden kann, wenn das von der vorhergehenden Laserdiode ausgesendete Licht nach Reflexion im Ziel zu dem Empfängerelement gelangt ist. Außerdem ist die horizontale und vertikale Auflösung des Meßkopfs gering, da sie unmittelbar vom Öffnungswinkel des Laserstrahls abhängt und läßt sich bei großer Zielentfernung von z. B. 5 km selbst bei kleinem Öffnungwinkel von z. B. 1 mrad nicht unter 5 m drücken, was für Zwecke der Schießsimmulation mit Trefferanzeige nicht den gestellten Anforderungen genügt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Meßkopf der eingangs genannten Art hinsichtlich Auflösung bei großer Zielentfernung und schneller Zielerfassung von mehreren Zielen in einem relativ großen Meßfeld zu verbessern.

Die Aufgabe ist bei einem Meßkopf für einen Simulator zur Schußsimulation der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 gelöst.

Der erfindungsgemäße Meßkopf hat den Vorteil, daß das Meßfeld in vertikaler Richtung von dem Laserstrich des Beleuchtungssenders ausgeleuchtet und der Laserstrich nur horizontal ausgelenkt wird. Damit reduziert sich die Abstastzeiten für ein komplettes Meßfeld in großer Entfernung drastisch. Die Ortsauflösung der Ziele durch den Meßkopf ist unabhängig von dem Öffnungswinkel des Laserstrahls und wird im Azimut durch den Zeitabstand aufeinanderfolgender Sendepulse und in Elevation von der Anzahl der vertikal übereinanderliegenden Detektorelemente in der Detektorzeile bestimmt, die z. B. bei der bevorzugten Verwendung von Siliziumdioden 60 und mehr betragen kann. Da jedem Detektorelement ein eigenständiger Kanal für die Signalverarbeitung zugeordnet ist, kann einerseits die Zielablage in Elevation von der optischen Achse des Meßkopfs aufgrund der Lage des lichtempfindlichen Detektorelements in der Detektorzeile hochgenau online bestimmt werden und beeinflussen andererseits Verzögerungszeiten in der Signalverarbeitung nicht die Sendefrequenz des Beleuchtungssenders und damit die horizontale Auflösung der Zielablagen durch den Meßkopfs.

Insgesamt läßt sich mit dem erfindungsgemäßen Meßkopf in großer Entfernung ein großes Meßfeld auf Ziele hin überwachen und mehrere Ziele im Meßfeld schnell erfassen. Die Auflösung ist extrem hoch, z. B. kleiner als 1 m bei 4-5 km Entfernung, so daß auch dicht benachbarte Ziele getrennt werden.

Zweckmäßige Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Meßkopfs mit vorteilhaften Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der optische Strahlengang von Sender und Empfänger über ein gemeinsames Objektiv geführt und dem Objektiv zur Horizontalablenkung von Sende- und Sichtwinkel zwei konstant gegenläufig um die Objektivachse rotierende Keilplatten zugeordnet, die vorzugsweise von einem Gleichstrommotor angetrieben und deren Drehstellungen mittels eines Encoders oder Resolvers erfaßt werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung arbeitet der Sender mit polarisiertem Laserlicht und die Zusammenfassung der optischen Strahlengänge von Sender und Empfänger sind mittels eines Polarisations-Strahlteilers vorgenommen und im Strahlengang des gemeinsamen Objektivs von Sender und Empfänger ist eine λ/4 Platte angeordnet. Durch die Verwendung von polarisiertem Licht werden einerseits Streulichtprobleme im optischen Strahlengang minimiert und andererseits der Anteil des auf den Empfänger auftreffenden Fremdlichts z. B. Sonnenlicht halbiert. Durch die λ/4-Platte ist das reflektierte und empfangene Laserlicht in der Ebene des Polarisations-Strahlteilers um 90° zum gesendeten Laserlicht gedreht und wird über den Polarisiations-Strahlteiler fast vollständig zur Detektorzeile umgelenkt, während das empfangene unpolarisierte Fremdlicht nur zu 50% zur Detektorzeile umgelenkt wird.

Zur weiteren Reduzierung des zu dem Empfänger gelangenden Fremdlichts ist der Dektorzeile ein Inteferenzfilter vorgeschaltet, das auf die Wellenlänge des gesendeten Laserlichts, Wellenlängentoleranzen und Öffnungswinkel des Strahlengangs in der Ebene des Interferenzfilters abgestimmt ist. Durch die mit diesen Maßnahmen erreichte extreme Fremdlichtreduktion können in der Detektorzeile hochempfindliche Detektorelemente verwendet werden, wodurch wiederum die Senderleistung des Beleuchtungssenders reduziert werden kann und der Meßkopf auch im hellen Sonnenlicht voll funktionsfähig bleibt. Das Interferenzfilter kann dabei auch direkt auf die Detektorzeile aufgedampft werden.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der vertikale Laserstrich des Beleuchtungssenders, also der Sendewinkel und der Sichtwinkel der Detektorzeile, zusätzlich schrittweise vertikal ablenkbar, wozu im Strahlengang des gemeinsamen Objektivs kippbare Linsen oder zwei gegenläufig um die Objektivachse rotierende Keilplatten angeordnet sind, die durch einen Schrittmotor angetrieben werden. Durch diese zusätzliche, vertikale Ablenkung des Laserstrichs wird ein munitions- und waffenspezifischer, vertikaler Aufsatz der Waffe sowie eine maximal zulässige vertikale Zielablage, z. B. bei Vorbeischuß oder Lenkflugkörpersimulation, kompensiert, wozu der Laserstrich aus seiner Normallage nach oben oder unten verschoben wird.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist dem Beleuchtungssender eine Monitordiode zugeordnet, die vom Beleuchtungssender ausgesendetes Licht erfaßt. Die Monitordiode kann dabei so angeordnet sein, daß sie das über den Polarisations-Strahlteiler reflektierte Laserstreulicht oder das vom Beleuchtungssender rückwärts abgestrahlte Laserlicht (Backlight) mißt. Die Monitordiode dient zur Feststellung des Sendezeitpunkts und der Überwachung der emittierten Energie des Beleuchtungslasers.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dem Beleuchtungssender ein Codesender zugeordnet, der mittels eines gepulsten Laserstrahls Daten an einen am Ziel angeordneten Zielempfänger überträgt. Der Codesender besteht aus mindestens einer Sendezeile mit mehreren unabhängig voneinander ansteuerbaren Codesendezellen, die so nebeneinander angeordnet sind, daß ihre aneinander gereihten Strahlaustrittsflächen sich rechtwinklig und vorzugsweise mittig zu dem vom Beleuchtungssender erzeugten vertikalen Laserstrich erstrecken. Mittels des Codesenders ist die Möglichkeit gegeben, Daten und Informationen lichtoptisch zu einem oder mehreren ausgewählten Zielen zu senden, die von dem Zielempfänger empfangen und ausgewertet werden. Die Daten für ein bestimmtes Ziel werden - um den Raumwinkel des vom Codesender ausgesandten Laserpulses zu minimieren - nur über ein bis zwei Codesendezellen gesendet. Bevorzugt werden der Beleuchtungs- und Codesender zu einem Lasermodul mit einem gemeinsamenm optischen Strahlengang zusammengefaßt.

Durch diese Ausbildung des Codesenders wird eine zeitlich längere Datenübertragung zum Ziel gewährleistet, auch bei fortschreitender horizontaler Strahlablenkung. Dabei wird jeweils nur die Codesendezelle aktiviert, d. h. in Sendebereitschaft versetzt, in deren Abstrahlraumwinkel sich das Ziel aktuell befindet. Die Geschwindigkeit mit der die Codesendezellen, ausgehend von der dem vertikalen Laserstrich am nächsten liegenden Codesendezelle, nacheinander einzeln in Betriebsbereitschaft versetzt werden, resultiert aus der aktuellen horizontalen Strahlablenkgeschwindigkeit und der Relativbewegung des ausgewählten Ziels zum Meßkopf.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im folgenden näher beschrieben. Es zeigen jeweils in schematischer Darstellung:

Fig. 1 den optomechanischen Aufbau eines Meßkopfes für einen Simulator zur Schußsimulation von weitreichenden Waffen,

Fig. 2 eine Draufsicht der Strahlaustrittsfläche des Lasermoduls in der Brennebene des Sendeobjektivs im Meßkopf gemäß Fig. 1.

Der in Fig. 1 in seinem optomechanischen Aufbau schematisch skizzierte Meßkopf für einen Simulator zur Schußsimulation von weitreichenden Waffen, z. B. ballistischen Rohrwaffen oder Abschußvorrichtungen für Raketen und Lenkflugkörper, besitzt einen Beleuchtungssender 10, der zur Schußsimulation ein Ziel mit einem gepulsten Laserstrahl beleuchtet, einen Empfänger 11 für das im Ziel reflektierte Laserlicht und eine Signalverarbeitungseinheit 12 zur Bestimmung der räumlichen und zeitlichen Zielposition und Definition der Zielablage in Azimut und Elevation von der optischen Achse 13 des Meßkopfs sowie der Zielentfernung zum Meßkopf. Der Beleuchtungssender 10 sendet als Laserstrahl einen langgestreckten vertikalen Laserstrich aus, der einen definierten Raumwinkel, den sog. Sendewinkel, homogen ausleuchtet und horizontal kontinuierlich abgelenkt wird, so daß sich der vertikale Laserstrich über ein in der Zielebene aufgespanntes Meßfeld horizontal bewegt. Der Empfänger 11 besitzt eine vertikal ausgerichtete, hochauflösende Detektorzeile 14, die aus einer Vielzahl von übereinander angeordneten Detektorelementen 141 zusammengesezt ist und einen mit dem Sendewinkel identischen räumlichen Sichtwinkel aufweist. Die Detektorelemente 141 sind vorzugsweise als Siliziumdioden ausgeführt, und jedem Detektorelement 141 ist ein eigenständiger Kanal 121 der Signalverarbeitung nachgeordnet. Über die Optik des Meßkopfs ist der Empfänger 11 mit dem Beleuchtungssender 10 so synchronisiert, daß zu jedem Zeitpunkt Sendewinkel und Sichtwinkel deckungsgleich sind, die Detektorzeile 14 also immer das vollständige Abbild des vertikalen Laserstrichs in dem Meßfeld erfaßt.

Im einzelnen weist der Beleuchtungssender 10 einen hier nicht weiter dargestellten impulsbetriebenen Beleuchtungslaser auf, der eine in Längsrichtung homogen leuchtende Laserzeile bildet, die durch eine Optik definiert aufgeweitet wird. Die Strahlaustrittsfläche des Beleuchtungslasers, die in Fig. 2 mit 15 gekennzeichnet ist, wird durch einen oder mehrere Lichtleiter 16 oder innen verspiegelte Lichtleitkanäle gebildet, wobei hinter jedem Lichtleiter 16 bzw. Lichtleitkanal sich eine Laserdiode befindet. Der Beleuchtungslaser ist zusammen mit einer triggerbaren Energieversorgung, einer Ansteuerschaltung und einer programmierbaren Hochspannungsquelle in einem Lasermodul 17 integriert. Dem Lasermodul 17 ist ein Senderobjektiv 18 vorgeordnet, dessen optische Achse mit der optischen Achse 13 des Meßkopfs zusammenfällt.

Der Detektorzeile 14 ist ein Empfängerobjektiv 19 und ein Interferenzfilter 20 vorgeordnet. Mittels eines Planspiegels 21 wird der optische Strahlengang des Empfängers 11 um 90° umgelenkt und mittels eines Strahlteilers 22 mit dem Strahlengang des Beleuchtungssenders 10 vereinigt. Beide Strahlengänge sind dann über ein gemeinsames Hauptobjektiv 23 geführt. Die Achse des Hauptobjektivs 23 bildet die optische Achse 13 des Meßkopfs. Dem Hauptobjektiv 23 ist zur horizontalen Ablenkung des vom Beleuchtungssenders 10 ausgesendeten Laserstrichs ein Keilpaar 24 zugeordnet, das zwei konstant gegenläufig um die optische Achse 13 des Meßkopfs rotierende Keilplatten 241, 242 oder Keilprismen aufweist, die von einem Gleichstrommotor 25 angetrieben werden. Die momentane Drehstellung der Keilplatten 241, 242 wird von einem Encoder 26 erfaßt. Anstelle eines Encoders 26 kann auch ein Resolver verwendet werden. Zur Reduzierung von Streulichtproblemen und zur Verringerung des auf die Detektorzeile 14 fallenden Fremdlichts, z. B. Sonnenlicht, arbeitet der Beleuchtungslaser mit polarisiertem Laserlicht und der Strahlteiler 22 ist als Polarisations-Strahlteiler 22 ausgebildet. Außerdem ist im Strahlengang des Hauptobjektivs 23 eine λ/4-Platte 27 angeordnet. Das vom Lasermodul 17 ausgesendete Laserlicht ist nach Durchgang durch den Polarisations-Strahlteiler 22 definiert linear polarisiert und wird durch die λ/4-Platte zirkular polarisiert. Das vom Ziel reflektierte und über das Hauptobjektiv 23 empfangene zirkular polarisierte Laserlicht wird von der λ/4-Platte 27 linear polarisiert. Dieses Laserlicht ist in der Ebene des Polarisiations- Strahlteilers 22 um 90° zu dem gesendeten Laserlicht gedreht linear polarisiert und wird über den Polarisations- Strahlteiler 22 fast vollständig zur Detektorzeile 14 umgelenkt. Über das Hauptobjektiv 23 empfangenes, unpolarisiertes Fremdlicht wird dagegen nur zu 50% zur Detektorzeile 14 umgelenkt. Durch das Interferenzfilter 20 im Strahlengang des Empfängers 11, das abgestimmt ist auf die Wellenlänge des Beleuchtungslasers, Wellenlängentoleranz und Öffnungswinkel des Strahlengangs in der Ebene des Interferenzfilters 20, wird der Restanteil des in Richtung Detektorzeile 14 umgelenkten Fremdlichts weiter reduziert.

Im Meßkopf ist noch eine Monitordiode 28 angeordnet, die die Aussendung von Laserlicht durch das Lasermodul 17 detektiert. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist die Monitordiode 28 so angeordnet, daß sie das über den Polarisiations-Strahlteiler 22 reflektierte Laserstreulicht mißt. Alternativ kann die Monitordiode 28 im Lasermodul 17 angeordnet sein und das rückwärts abgestrahlte Laserlicht (Backlight) messen. Die Monitordiode 28 dient zur Feststellung des Sendezeitpunkts des Beleuchtungssenders und zur Überwachung der emittierten Laserenergie.

Um einen munitions- und waffenspezifischen vertikalen Aufsatz der Originalwaffe sowie eine maximal zulässige vertikale Zielablage bei Vorbeischuß oder Lenkflugkörpersimulation zu kompensieren ist eine schrittweise Ablenkung des vom Beleuchtungssender 10 ausgesendeten Laserstrichs in Vertikalrichtung nach oben oder unten vorgesehen. Hierzu ist im Strahlengang des Hauptobjektivs 23 ein weiteres Keilpaar 29 aus zwei gegenläufig rotierenden Keilplatten 291, 292 vorgesehen, die durch einen Schrittmotor 30 angetrieben sind. Damit kann der Laserstrich um einen definierten Betrag vertikal nach oben oder unten verschoben werden. Anstelle des Keilplattenpaars kann auch mindestens eine kippbare Linse verwendet werden.

Die Wirkungsweise des Meßkopfs zur Zielvermessung ist wie folgt:

Die Ziele werden mit dem kontinuierlich horizontal abgelenkten und vertikal ausgerichten Laserstrich des Beleuchtungssender 10 beleuchtet. Die vertikal ausgerichtete Detektorzeile 14 sieht über den gemeinsamen Strahlengang mit dem Beleuchtungssender 10 immer in denselben Raumwinkel wie der Beleuchtungssender 10. Sendewinkel und Sichtwinkel der Detektorzeile 14 sind also zu jedem Zeitpunkt der Horizontablenkung des Laserstrichs deckungsgleich. Nach einer der Lichtlaufzeit über die doppelte Zielentfernung entsprechenden Verzögerung empfängt die in den Sendewinkel des Beleuchtungssenders 10, also in den Beleuchtungsraumwinkel des Beleuchtungslasers, sehende Detektorzeile 14 den von einem Retroreflektor am Ziel reflektierten Laserstrahl, der durch das Hauptobjektiv 23 und das Empfängerobjektiv 19 scharf auf der Detektorzeile 14 abgebildet wird. Jedem einzeln ansteuerbaren Detektorelement 141 ist ein eigener elektrischer Kanal 121 für die Signalaufbereitung und -verarbeitung und ein eigener niederohmiger Ausgang zugeordnet. Die elektrischen Kanäle 121 sind in einem ASIC zusammengefaßt. Die vertikale Position des Ziels zur optischen Achse 13 des Meßkopfs wird aus der Position des bestrahlten Detektorelements 141 der Detektorzeile 14 errechnet. Die erreichbare Ortsauflösung ist dabei durch die Anzahl der Detektorelemente 141 bestimmt. Die horizontale Position des Ziels zur optischen Achse 13 des Meßkopf wird aus der Position der horizontalen Strahlablenkung errechnet, wozu auf die Ausgangssignale des Encoders 26 zurückgegriffen wird. Die erreichbare horizontale Ortsauflösung wird u. a. von den zeitlichen Laserpulsabständen des impulsbetriebenen Beleuchtungslasers bestimmt. Die horizontale Breite des Laserstrichs hat dabei keinen Einfluß auf die erreichbare horizontale Ortsauflösung. Zu einer eindeutigen Zielzuordnung der nach Reflexion empfangenen einzelnen Beleuchtungslaserpulse muß der minimale zeitliche Laserpulsabstand aufeinanderfolgender Laserpulse des Beleuchtungslasers länger als die Lichtlaufzeit über die doppelte maximale Zielentfernung sein. Durch das beleuchtete Detektorelement 141 der Detektorzeile 14 wird der Empfangszeitpunkt des reflektierten Beleuchtungslaserstrahls bestimmt. Der Sendezeitpunkt des Beleuchtungslaserstrahls wird von der Monitordiode 28 festgestellt. Aus der Zeitdifferenz zwischen Sende- und Empfangszeitpunkt wird in Verbindung mit der Lichtgeschwindigkeit die Zielentfernung berechnet.

Dem Beleuchtungssender 10 ist noch ein Codesender zugeordnet, der mittels eines gepulsten Laserstrahls Daten zu einem am Ziel angeordneten Zielempfänger lichtoptisch überträgt. Der Code ist puls-pausenmoduliert. Der Codesender weist einen hier ebenfalls nicht gesondert dargestellten Codesenderlaser auf, der im Lasermodul 17 integriert ist und benutzt im übrigen die Sendeoptik des Beleuchtungssenders 10, also Sendeobjektiv 18, Polarisations-Strahlteiler 22, Hauptobjektiv 23, die rotierenden Keilpaare 24, 29 sowie die λ/4-Platte 27. Der Codesendelaser ist aus mehreren individuell ansteuerbaren Codesendezellen 33 (Fig. 2) aufgebaut, wobei der rechteckförmige Querschnitt der Strahlaustrittsfläche 32 einer Codesendezelle 33 durch einen oder mehrere Lichtleiter bzw. einem innen verspiegelten Lichtleitkanal gebildet ist. Hinter jedem Lichtleiter bzw. innen verspiegelten Lichtleitkanal einer Codesendezelle 33 befindet sich eine Laserdiode. Die in Fig. 2 mit 31 angedeutet Strahlaustrittsfläche des Codesendelasers setzt sich aus den rechteckförmigen Strahlaustrittsflächen 32 der einzelnen individuell ansteuerbaren Codesendezellen 33 zusammen. Die nebeneinander angeordneten Codesendezellen 33 bilden eine Sendezeile, wobei die Codesendezellen 33 so nebeneinander angeordnet sind, daß die Aneinanderreihung ihrer Strahlaustrittsflächen 32 sich rechtwinklig zu der Strahlaustrittsfläche 15 des Beleuchtungslasers erstreckt. Im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 werden zur Erzeugung der rechteckförmigen Strahlaustrittsfläche 32 einer Codesendezelle 33 zwei Lichtleitfasern mit je einer Laserdiode verwendet, wobei die beiden Laserdioden immer gleichzeitig angesteuert werden. Die beiden Lichtleitfasern einer Codesendezelle 33 sind mit 331 und 332 angedeutet. Die Strahlaustrittsfläche 31 des Codesendelasers und die Strahlaustrittsfläche 15 des Beleuchtungslasers, deren gegenseitige Zuordnung unveränderlich ist, bilden ein liegendes T. Um eine sicheren Datenübertragung zu gewährleisten, erfolgt die Datenübertragung nur während derjenigen horizontalen Ablenkrichtung, bei welcher der Beleuchtungslaser zuerst den Kontakt zu dem ausgewählten Ziel erhält. Bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung der Strahlaustrittsflächen 31, 15 erfolgt die Datenübertragung also bei einer Ablenkrichtung des Beleuchtungslasers nach rechts. Dadurch wird unmittelbar vor der Datenübertragung die Zielposition kontrolliert, und über die vertikale Strahlablenkung ist eine vertikale Positionskorrektur des Codesendelasers möglich. Die Daten für ein bestimmtes Ziel werden, um den Raumwinkel des Laserstrahls des Codesenders zu minimieren, nur über eine bis zwei Codesendezellen 33 gesendet.

Um eine zeitlich längere Datenübertragung zum Ziel bei fortschreitend horizontaler Strahlablenkung zu gewährleisten, wird zur Datenübertragung jeweils die Codesendezelle 33 aktiviert, in deren Abstrahlraumwinkel sich das Ziel aktuell befindet. Die Codesendezellen 33 werden entgegengesetzt zur horizontalen Strahlablenkung, beginnend mit der der Strahlaustrittsfläche 15 des Beleuchtungslasers nächstliegenden Codesendezelle 33, aktiviert. Die Aktivierung erfolgt also ähnlich einem Lauflicht, wobei beim Übergang von einer Codesendezelle 33 zur nächsten beide Codesendezellen aktiviert sind. Die Geschwindigkeit mit der die Codesendezellen 33 nacheinander einzeln zur Datenübertragung aktiviert werden, resultiert aus der aktuellen horizontalen Strahlablenkgeschwindigkeit und der Relativbewegung des ausgewählten Ziels zum Meßkopf, die zum Beginn der Datenübertragung errechnet wird. Die Aktivierung einer Codesendezelle 33 bedeutet die Sendebereitschft dieser Codesendezelle 33. Ob und zu welchem Zeitpunkt eine aktivierte Codesendezelle 33 einen codierten Laserstrahl sendet hängt bei der hier verwendeten Puls-Pausen-Modulation vom zu sendenden Dateninhalt und dem verwendeten Code ab.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So können die Strahlaustrittsflächen 15 und 31 von Beleuchtungssender 10 und Codesender in der quer zur Meßkopfachse 13 sich erstreckenden Ebene auch kreuzförmig angeordnet sein. Alternativ kann der Beleuchtungssender 10 zwei im Parallelabstand voneinander angeordnete, jeweils einen vertikalen Laserstrich erzeugende Strahlaustrittsfläche 15 aufweisen, wobei die Strahlenaustrittsfläche 31 des Codesenders sich zwischen den beiden Strahlaustrittsflächen 15 erstreckt. Dabei ergibt sich insgesamt eine H-förmige Anordnung der Strahlaustrittsfläche 15 und 31. Während bei der T-förmigen Anordnung der Strahlaustrittsflächen 15, 31, und zwar in liegender Form, eine Datenübertragung zum Ziel nur während einer Schwenkrichtung des vertikalen Laserstrichs erfolgt, können bei den zuvor beschriebenen beiden alternativen Anordnungen der Strahlaustrittsflächen 15, 31 sowohl bei der Hin- als auch bei der Rückbewegung des schwenkenden Laserstrichs Daten zu ausgewählten Zielen übertragen werden, da nunmehr der Beleuchtungssender 10 in beiden Schwenkrichtungen immer zuerst Kontakt zu dem ausgewählten Ziel erhält. Allerdings ist der Hardwareaufwand etwas größer, da bei der kreuzförmigen Anordnung immer nur eine Hälfte der Strahlaustrittsfläche 31 des Codesenders genutzt werden kann und bei der H-förmigen Anordnung zwei identisch ausgebilete Strahlaustrittsflächen 15 des Beleuchtungssenders bereit gestellt werden müssen.

Claims (12)

1. Meßkopf für einen Simulator zur Schußsimulation von insbesondere weitreichenden Waffen, wie ballistischen Rohrwaffen oder Abschußvorrichtungen für Raketen und Lenkflugkörper, mit einem Beleuchtungssender (10), der zur Schußsimulation ein Ziel mit einem gepulsten Laserstrahl beleuchtet, mit einem Empfänger (11)für das im Ziel reflektierte Laserlicht und mit einer Signalverarbeitung (12) zur Bestimmung der räumlichen und zeitlichen Zielposition und Definition der Zielablage in Azimut und Elevation von der optischen Achse des Meßkopfs und der Zielentfernung zum Meßkopf, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl ein horizontal ablenkbarer, vertikaler Laserstrich ist, der einen definierten Raumwinkel (Sendewinkel) homogen ausleuchtet, daß der Empfänger (11) eine vertikal ausgerichtete, aus einer Vielzahl von einzelnen, übereinander angeordneten Detektorelementen (141), vorzugsweise Siliziumdioden, bestehende, hochauflösende Detektorzeile (14) mit einem dem Sendewinkel identischen räumlichen Sichtwinkel aufweist, daß Beleuchtungssender (10) und Empfänger (11) so miteinander synchronisiert sind, daß zu jedem Zeitpunkt Sendewinkel und Sichtwinkel der Detektorzeile (14) deckungsgleich sind, und daß jedem Detektorelement (141) der Detektorzeile (14) ein eigenständiger Kanal (121) zur Signalverarbeitung nachgeordnet ist.

2. Meßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Strahlengang von Beleuchtungssender (10) und Empfänger (11) über ein gemeinsames Objektiv (23) geführt ist und daß zur Horizontalablenkung von Sendewinkel und Sichtwinkel dem Objektiv (23) zwei konstant gegenläufig um die Objektivachse rotierende Keilplatten (241, 242) zugeordnet sind.

3. Meßkopf nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilplatten (241, 242) von einem Gleichstrommotor (25) angetrieben sind und die Drehstellung der Keilplatten (241, 242) mittels eine Encoders (26) oder Resolvers erfaßt ist.

4. Meßkopf nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Beleuchtungssender (10) polarisiertes Laserlicht aussendet, daß die Zusammenfassung der optischen Strahlengänge von Beleuchtungssender (10) und Empfänger (11) mit einem Polarisiations-Strahlteiler (22) vorgenommen ist und daß im Strahlengang des gemeinsamen Objektivs (23) eine λ/4-Platte (27) angeordnet ist.

5. Meßkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im optischen Strahlengang des Empfängers (11) ein Interferenzfilter (20) angeordnet ist und vorzugsweise, daß das Interferenzfilter (20) direkt auf die Detektorzeile (14) aufgedampft ist.

6. Meßkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der vertikale Laserstrich zusätzlich schrittweise vertikal ablenkbar ist und hierzu dem gemeinsamen Objektiv (23) mindestens eine kippbare Linse oder ein Keilpaar (29) von gegenläufig rotierenden Keilplatten (291, 292) zugeordnet ist, die durch einen Schrittmotor (30) angetrieben sind.

7. Meßkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Beleuchtungssender (10) eine Monitordiode (28) zugeordnet ist, die vom Beleuchtungssender (10) gesendetes Laserlicht detektiert.

8. Meßkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Beleuchtungssender (10) ein Codesender zugeordnet ist, der mittels eines gepulsten Laserstrahls Daten an einen am Ziel angeordneten Zielempfänger überträgt, und daß der Codesender eine Mehrzahl von unabhängig voneinander ansteuerbaren Codesendezellen (33) aufweist, die so nebeneinander angeordnet sind, daß ihre aneinanderliegenden Strahlaustrittsflächen (32) sich rechtwinklig und vorzugsweise mittig zu der den Laserstrich erzeugenden Strahlaustrittsfläche (15) des Beleuchtungssenders (10) erstrecken.

9. Meßkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Codesender in den Beleuchtungssender (10) integriert ist.

10. Meßkopf nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Code des Codesenders puls­ pausenmoduliert ist.

11. Meßkopf nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Datenübertragung nur die Codesendezelle (33) bzw. Codesendezellen (33) in Sendebereitschaft versetzt wird bzw. werden, in deren Abstrahlwinkel sich das Ziel momentan befindet.

12. Meßkopf nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Codesender mit dem Beleuchtungssender (10) derart synchronisiert ist, daß die Codesendezellen (33) nur dann aktiviert werden, wenn zuvor der Beleuchtungssender (10) Zielkontakt hat.