DE2018799A1

DE2018799A1 - Arrangement for the location and tracking of air targets. Note United Flugtechnische Werke-Fokker GmbH, 2800 Bremen

Info

Publication number: DE2018799A1
Application number: DE19702018799
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr.-Ing. 2804 Lilienthal Staufenbiel
Original assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Current assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Priority date: 1970-04-20
Filing date: 1970-04-20
Publication date: 1971-11-04
Also published as: FR2086182A1; GB1334123A

Description

Tg.Nr. 1/163/70 Ausfertg. 3 ' - _oft l/8Day No. 1/163/70 copies 3 '- _often l / 8

Vereinigte Flugtechnische Werke-Fokker Gesellschaft mit beschränkter HaftungUnited Flugtechnische Werke-Fokker limited liability company

Anordnung zur Ortung und Verfolgung von LuftzielenArrangement for the location and tracking of air targets

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ortung und Verfolgung von Luftzielen mit einem von einer Laserquelle abgestrahlten Laserstrahl» der bei einer Erfassung des Luftziels durch Reflektion Informationen ' über den Standort und die Bewegung des Ziels der Anordnung zuleitet.The invention relates to an arrangement for locating and tracking Aiming in the air with a laser beam emitted by a laser source » which when the air target is detected by reflection information ' about the location and movement of the target of the arrangement.

Die Abwehr von Luftzielen erfordert für¹ die Einleitung von Gegenmaßnahmen die Kenntnis des jeweiligen Standortes und die der Bewegung. Es ist bekannt, die notwendigen Informationen eines Luftziels mit Hilfe von Radargeräten zu gewinnen, und zwar von einer Bodenstation aus oder von einer auf das Luftziel abgefeuerten Lenkwaffe. Bei einer derartigen Informationsgewinnung wird die Tatsache benutzt, daß elektromagnetische Strahlen entsprechender Wellenlänge von Luftzielen reflektiert werden. Die so gewonnenen Daten des Standortes und der Bewegung können zum Beispiel einem Flugregler einer auf das Luftziel abgefeuerten Lenkwaffe zugeleitet werden, der die Ruder entsprechend verstellt«The defense against aerial targets requires the knowledge of the respective location and of the movement ^{for 1 the initiation of countermeasures.} It is known to obtain the necessary information about an air target with the aid of radar devices, to be precise from a ground station or from a guided missile fired at the air target. In obtaining such information, use is made of the fact that electromagnetic rays of corresponding wavelengths are reflected from air targets. The location and movement data obtained in this way can, for example, be sent to a flight controller of a guided weapon fired at the air target, which adjusts the rudder accordingly. "

Es ist weiterhin bekannt, für die Ermittlung der Zielrichtung ein Radarverfahren anzuwenden, bei dem die Antennenkeule eine Präzessionsbewegung, eine sogenannte Scan-Bewegung ausführt. Bei diesem Radarverfahren entsteht eine periodische Schwankung der reflektierten Energie, wenn das Ziel nicht auf der Präzessionsachse liegt. Dabei bilden die Amplitude und die Phasenlage dieser periodischen Schwankung ein Maß fUr die Winkelablage des Luftziels von der Präzessionsachse der Antennenkeule. ■It is also known for determining the direction of destination To use radar methods in which the antenna lobe performs a precession movement, a so-called scan movement. With this radar method there is a periodic fluctuation of the reflected Energy when the target is not on the precession axis. The amplitude and the phase position of this periodic fluctuation form a measure for the angular deviation of the air target from the precession axis of the antenna lobe. ■

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Radarortungsverfahren sind aber sehr aufwendig} da für eine ausreichende Bündelung der' auszusendenden Energie und zur sicheren Entdeckung der reflektierten Energie große Antennensysteme erforderlich sind. Dies ist insbesondere dann ein großer Nachteil, wenn das Radargerät sich an Bord einer Lenkwaffe befindet, wo der Durchmesser der Empfangsantenne häufig den Durchmesser der Lenkwaffe bestimmt. Ein weiterer Nachteil ist der erhebliche Aufwand der elektronischen Schaltkreise für die Auswertung der Richtungsinformation, wobei diese Tatsache besonders bei Bordanlagen in Lenkwaffen stark ins Gewicht fällt, da derartige Anlagen nur einmal gebraucht werden.Radar location methods are very complex, however, because they are necessary for sufficient bundling of the energy to be transmitted and for safe use Discovery of reflected energy requires large antenna systems. This is a major disadvantage, in particular, when the radar device is on board a guided missile, where the diameter of the receiving antenna is often the same as the diameter of the Guided missile determined. Another disadvantage is the considerable complexity of the electronic circuits for evaluating the Directional information, this fact being particularly important in the case of on-board systems in guided missiles, since such Systems are only used once.

fe Eine weitere Methode der Zielortung benutzt die Wärmestrahlen,fe Another method of target location uses the heat rays, die von einem Luftziel abgestrahlt werden, insbesondere die Wärmestrahlen von Triebwerken eines Luftziels. Dieses Verfahren ist ein passives Verfahren und im Vergleich zu dem aktiven Verfahren der Radarortung weniger aufwendig, jedoch nur in begrenztem Maße einsetzbar. Der Grund liegt in der Tatsache, daß die Stellen hoher Temperatur in der Regel auf der Rückseite der Luftziele, und zwar bei den Triebwerksaustritten liegen. Damit kann eine wirksame Ortung praktisch nur von der RUckseite eines Luftziels aus vorgenommen werden. Dies ist aber ein schwerwiegender Nachteil, der die Abwehr eines Luftziels stark erschwert. Ein weiterer Nachteil ist die Tatsache, daß sich dieses passive Verfahren nur bei klarem Vetter anwenden läßt.that are radiated from an air target, in particular the heat rays from the engines of an air target. This procedure is a passive method and compared to the active method radar location is less complex, but can only be used to a limited extent. The reason lies in the fact that the places of high temperature are usually on the back of the air targets, and lie at the engine outlets. This means that effective localization can practically only be carried out from the rear of an air target. But this is a serious disadvantage, the the defense of an air target is very difficult. Another disadvantage is the fact that this passive method can only be used with a clear cousin.

Neben den bereits geschilderten Verfahren ist auch ein Verfahren bekannt, das einen Laserstrahl benutzt. Dieser Laserstrahl wird kontinuierlich von einer Laserquelle ausgesendet und z. B. mit Hilfe einer umlaufenden Schlitzscheibe unterbrochen. Die Inter— walle der Unterbrechungen können über den Radius der Schlitzscheibe verändert werden. Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens ist der hohe Energiebedarf der Laserquelle für die kontinuierliche Ausstrahlung des Laserstrahls. Weiterhin muß bei einem kontinuierlichen Laserstrahl das Ziel wesentlich kleiner 'In addition to the procedure already described, there is also a procedure known to use a laser beam. This laser beam is continuously emitted from a laser source and z. B. with Interrupted with the help of a rotating slotted disc. The Inter- All of the interruptions can be changed using the radius of the slotted disc. A major disadvantage of this method is the high energy requirement of the laser source for the continuous emission of the laser beam. Furthermore must with a continuous laser beam the target is much smaller '

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sein als die Breite des Laserstrahls. Das bedeutet, daß bei großen Luftzielen eine wesentlich größere Strahlungskeule notwendig wäre; sodaß schon aus diesen Grund eine Ortung von Luftzielen mit kontinuierlichen Laserstrahlen sehr aufwendig wird.be than the width of the laser beam. This means that a much larger radiation lobe is necessary for large airborne targets were; so that, for this reason alone, the location of air targets with continuous laser beams is very expensive.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile bei einem Laserstrahlverfahren zur Ortung und Verfolgung von Luftzielen zu vermeiden· Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß die Laserquelle einen stark gebündelten Laserstrahl intermittierend über einen durch eine Verstelleinrichtung periodisch verstellbaren Spiegel abstrahlt, sodaß der Laserstrahl nacheinander einen festlegbaren Rauewinkel abtastet.The invention is based on the object of addressing the disadvantages outlined in a laser beam method for locating and tracking Avoid air targets According to the invention, this is done by that the laser source emits a strongly bundled laser beam intermittently via a mirror which can be adjusted periodically by an adjusting device, so that the laser beam is successively transmitted scans a definable roughness angle.

Die Erfindung geht von einem halbaktiven Verfahren aus, das so— wohl die Vorteile des aktiven als auch die des passiven Verfahrens besitzt, jedoch nicht deren Nachteile. Ein großer Vorteil ist die wesentlich geringere Energie, die für die Laserquelle aufgrund der Ausstrahlung von Laseratrahlimpulsen benötigt wird. Außerdem ist der Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung wesentlich einfacher und billiger· Für die Verfolgung eines erfaßten Luftziels ist weiterhin eine automatische Nachführung des Spiegels vorgesehen, sodaß der Laserstrahl jeder Bewegung des erfaßten Luftziel· folgt· Nach der Erfassung eines Luftziels wird dar-Uberhinaus der Raumwinkel verkleinert und die Abtastfrequenz erhöht) das bedeutet, daß ein einmal erfaßtes Luftziel auch bei Störungen und bestimmten Flugmanövern nicht mehr den überstrichen en Hinkelbereich verlassen kann.The invention is based on a semi-active process that probably has the advantages of the active as well as those of the passive method, but not their disadvantages. A big advantage is the significantly lower energy that is required for the laser source due to the emission of laser beam pulses. In addition, the structure of the arrangement according to the invention is much simpler and cheaper. For tracking a detected Furthermore, the mirror is automatically adjusted so that the laser beam follows every movement of the air target after the air target has been detected Disturbances and certain flight maneuvers can no longer leave the menoped area.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines AusfUhrungsbeispiels in der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigent Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgenäßen AnordnungFurther details of the invention are explained in more detail using an exemplary embodiment in the accompanying drawing. It shows 1 shows a basic illustration of the arrangement according to the invention

und Fig. 2 ein Diagramm. 'and Fig. 2 is a diagram. '

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In der Prinzipdarstellung nach Fig. 1 ist eine Laserstrahlquelle 10 vorgesehen, die Laserstrahlimpulse 11 emittiert. Diese Laserstrahlimpulse 11 werden auf einen Spiegel 13 geworfen, der sie etwa rechtwinklig ablenkt. Auf dem Weg zum Spiegel 13 passieren die Laserstrahlimpulse einen weiteren Spiegel 12, der entweder halbdurchlässig oder von so geringem Durchmesser ist, daß die Laserstrahlimpulse 11 außen vorbeigehen. Der Spiegel 12 ist mit einem Winkel von 45 zur Strahlrichtung der emittierten Laeerstrahlimpulse 11 angeordnet und lenkt die reflektierten Laser— Strahlimpulse II¹ auf einen Empfänger 19· Der Spiegel 13 wird durch einen Motor 14 periodisch verstellt, wobei der Motor durch ^ einen Scan-Generator 15 angesteuert wird. Der Motor 14 und der . Scan-Generator 15 bilden die Verstelleinrichtung l6, der von einer Auswerteschaltung 17 ein Steuersignal zur Nachführung des Spiegels 13 zugeführt ist. Der Motor 14 verstellt den Spiegel periodisch, sodaß die emittierten Laserstrahlimpulse 11 einen festgelegten Raumwinkel l8 abtasten. Vor der Zielerfassung führt dabei der Spiegel 13 die in Fig. 2 dargestellte und entsprechend bezeichnete Bewegung aus.In the schematic diagram according to FIG. 1, a laser beam source 10 is provided which emits laser beam pulses 11. These laser beam pulses 11 are thrown onto a mirror 13 which deflects them approximately at right angles. On the way to the mirror 13, the laser beam pulses pass another mirror 12, which is either semi-transparent or of such a small diameter that the laser beam pulses 11 pass by on the outside. The mirror 12 is arranged at an angle of 45 to the beam direction of the emitted laser beam pulses 11 and directs the reflected laser beam pulses II ¹ onto a receiver 19. The mirror 13 is adjusted periodically by a motor 14, the motor being controlled by a scan generator 15 is controlled. The engine 14 and the. Scan generators 15 form the adjustment device 16 to which a control signal for tracking the mirror 13 is fed from an evaluation circuit 17. The motor 14 adjusts the mirror periodically so that the emitted laser beam pulses 11 scan a fixed solid angle l8. Before the target is detected, the mirror 13 executes the movement shown in FIG. 2 and correspondingly designated.

Beim Erfassen eines Luftziels werden die Laserstrahlimpulse 11 reflektiert und von dem Spiegel 12 dem Empfänger 19 zugeleitet. Der Empfänger 19 leitet die Information der Auswerteschaltung zu, in der durch Vergleich der ausgesendeten und der reflektier- ^ ten Strahlung die Richtungsinformation gewonnen wird. Hieraus wird in der Auswerteschaltung 17 ein Steuersignal erzeugt, das der Verstelleinrichtung l6 zur Spiegelnachführung zugeleitet ist. Das Steuersignal wird dem Ausgangssignal des Scan—Generators 15 überlagert, sodaß der Motor 14 den Spiegel 13 stets so nachführt, daß die mittlere Strahlrichtung immer dem erfaßten Luftziel folgt. Das Steuersignal der Auswerteschaltung 17 dient gleichzeitig zur Umschaltung des Spiegelhubs 20, sodaß der Spiegel 13 nach dem Erfassen eines Luftziels die in Fig. 2 nach der Zielerfassung dargestellte Bewegung ausführt. Die Darstellung nach Fig. 2 zeigt auch, daß die Abtastfrequenz nach der Ziel-When an air target is detected, the laser beam pulses 11 are reflected and fed from the mirror 12 to the receiver 19. The receiver 19 forwards the information to the evaluation circuit, in which by comparing the transmitted and the reflected ^ th radiation the directional information is obtained. From this, a control signal is generated in the evaluation circuit 17, which the adjusting device l6 for mirror tracking is fed. The control signal is the output signal of the scan generator 15 superimposed, so that the motor 14 always tracks the mirror 13 so that the mean beam direction is always detected Air target follows. The control signal of the evaluation circuit 17 is used at the same time to switch the mirror stroke 20, so that the mirror 13 executes the movement shown in FIG. 2 after target acquisition after an air target has been detected. The representation according to Fig. 2 also shows that the sampling frequency after the target

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erfassung auf einen höheren Wert umgeschaltet ist} hierfür wird auch das Steuersignal der Auswerteschaltung 17 verwendet. Beide Umschaltungen sind in Fig. 1 nicht näher dargestellt.detection is switched to a higher value} is used for this the control signal of the evaluation circuit 17 is also used. Both switchings are not shown in more detail in FIG. 1.

Der Auswerteschaltung 17 kann neben dem Steuersignal ein weiteres Signal entnommen werden, das Informationen über die Entfernung des erfaßten Luftziels für die Steuerung einer Abwehrwaffe liefert. Dies ist ohne wesentlichen zusätzlichen Aufwand möglich. In addition to the control signal, the evaluation circuit 17 can have another Signal taken, the information about the range of the detected air target for the control of an anti-aircraft weapon supplies. This is possible without significant additional effort.

Der erfindungsgemäßen Anordnung können weitere Informationen von zusätzlichen Einrichtungen zugeleitet werden, z. B. von optischen Radargeräten, mit denen eine Vorausrichtung des Laserstrahls auf ein zu erfassendes Luftziel möglich ist. Mit · der erfindungsgemäßen Anordnung ist eine ausgezeichnete Ortung und Verfolgung von Luftzielen insbesondere bei klarem Wetter möglich.The arrangement according to the invention can provide further information are supplied by additional facilities, e.g. B. of optical radars with which a pre-alignment of the laser beam is possible on an air target to be detected. The arrangement according to the invention provides excellent localization and tracking of aerial targets is possible, especially in clear weather.

Claims

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Claims

20187S9

Claims

/ ~ 1 ·) Arrangement for the location and tracking of aerial targets with a laser beam emitted by a laser source which, when an air target is detected, provides information through reflection on the location and the movement of the target of the arrangement, characterized in that the Laser source 10 a strongly bundled laser beam 11 intermittently via an adjustment device 16 periodically adjustable mirror 13 emits so that the laser beam 11 successively scans a definable Raura angle 18.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that when an air target is detected, the reflected Laser beam 11 * is deflected by a further mirror 12 onto a receiver 19, which evaluates the information eschaltung 17 feeds, which feeds the adjustment device 16 a control signal for mirror tracking.

3> An arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the control signal ψ at the same time to switch the adjustment l6 to a lower mirror-gelhub 20 is used, the laser beam 11 of an air target with a reduced solid angle 18 so that after detecting radiated is.

4 «arrangement according to one of claims 1 to 3» thereby

characterized in that the control signal is used simultaneously to switch the adjusting device 16 to a higher sampling frequency serves so that the laser beam 11 after detecting an air target the set solid angle 18 scans with increased frequency.

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w 2018793 τ

5 · Arrangement according to one of claims 1 to 4 »characterized in that the evaluation circuit 17 a further signal can be inferred which provides information about the range of the detected air target.

6. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized) that additional devices are provided that the adjusting device 1.6 feed information through which the laser beam 11 to a air target to be detected is set in advance.

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