DE2021817A1 - Geraet zum Suchen und Verfolgen eines Zieles - Google Patents

Description

Anmelderint Stuttgart,- den .4. Mai 1970

Hughes Aircraft Company ' P 2130 S/kg Centinela and iPeale Street
Culver City, Calif., V.St.A.

Gerät zum Suchen und Verfolgen eines Ziele.

Bei bisher bekannten Geräten zum Suchen und Verfolgen eines Zieles, wie sie /beispielsweise in Feuerleitgeräte*! für Geschütze vorhanden sind, werden Radargeräte zun Suchen oder Auffassen eines Zieles verwendet. Nachdem · das Ziel aufgefaßt ist, werden Radargeräte auch zum Verfolgen des Zieles verwendet. Zur Verfolgung eingerichtete Radargeräte liefern gev/ö'hnlich Zielortkoordinaten wie Azimut (AZ), Elevation (EL) und Zielentiernung einem Feuerleitrechner· Dia"ser Feuerleitrechner verarbeitet die Zielortkoordinaten und liefert die Signale,

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die zum Richten, der Geschütz© erforderlich sind, damit sie das Zi«l treffen» Solche Systeme sind mit zwei grundsätzlichen Machteilen behaftet» Der erste Nachteil besteht darin, daß die Präzision der von solchen Radargeräten gelieferten Verfolgungs-Informationen begrenzt ist· Infolgedessen ist die Wahrscheinlichkeit, das Ziel zu treffen, gering«. Der andere Nachteil besteht darin, daß die Funktion von Radargeräten durch elektronische Störeignale beeinträchtigt werden.kann, insbesondere

^ nachdem ein Ziel feststellt, daß es verfolgt wird. So

kann ein Ziel, das mit ausgeklügelten Einrichtungen zur Erzeugung elektronischer Störsignal® oder von Gegenmaßnahmen (CM) versehen ist, ein Feuerleitsystem vollständig wirkungslos machen. Diese Nachteile können nur dadurch vermieden oder bedeutend vermindert werden, daß ein Zielsuch- und Verfolgungssystem geschaffen wird, das Verfolgungsinformationen höherer Genauigkeit liefert und das gegen elektronische Störsignale, insbesondere nach dem Auffassen eines Zieles, weniger empfindlich ist. Die letztgenannte Fähigkeit kann nur bei einem gedeckten Zielverfolgungssystem erreicht werden, das ist ein System, das zum Verfolgen des Zieles keine

W elektromagnetische Energie aussendet, so daß es seine eigene Stellung nicht verrät®

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges und verbessertes Gerät zvm Suchen und Verfolgen eines Zieles zu schaffen,, dessen Zielverfolgungsinformationen ©ine höhere Genauigkeit haben und dessen Funktion durch elektrische Störungssignale weniger beeinträchtigt werden kann»

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Zur Lösttng dieser Aufga'be umfaßt das erfindungsgemäße Gerät eine Betriebsartensteuerung zum Umschalten des Gerätes auf "Suchen" oder "Verfolgen", eine einstellbare Optik, einen Servoantrieb zum Einstellen der Optik, einen Infrarot-Verfolgungsempfänger, der auf ±hn gerichtete Infrarotstrahlung empfängt und als funktion der Richtiang, aus der die Infrarotstrahlung empfangen wird, Fehlereignale erzeugt, eine Einrichtung, die in der Betriebsart "Suchen" dem Servoantrieb für die Stellung des Sieles charakteristische Signale liefert, damit die Optik so eingestellt wird, daß Infrarotstrahlung auf dem Infrarot-Verfolgungsempfänger einfällt, der als Reaktion auf die einfallende Infrarot-Strahlung an die Betriebsartensteuerung ein Steuersignal liefert, das das Gerät auf "Verfölgen" umschaltet, eine Einrichtung, die in der Betriebsart "Verfolgen" die vom Infrarot-Verfolgungsempfänger erzeugten Fehlersignale dem Servoantrieb zuführt, und eine Einrichtung, die von der Stellung der Optik Zielortsignale ableitet·

Das erfindungsgemäße Gerät spricht auf die Infrarotstrahlung an, die das Ziel aufgrund seiner Eigenwärme ständig ausstrahlt, 00 daß keine Störsignale denkbar sind, durch die der Infrarot-Verfolgungsempfänger gestört werden könnte, denn es müssten Störsignale ebenfalls im Infrarot-Bereich liegen und vom Ziel ausgehen, so daß sie in der gleichen Weise verarbeitet würden wie die natürliche Infrarotstrahlung des Zieles. Auch verrät sich das erf indungs geinäße Gerät in soweit nicht selbst, weil es völlig passiv arbeitet.

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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Gerät allerdings mit einer Laser-Entfernungsmeßeinrichtung versehen, jedoch ist eine solche Laser-Entfernungsmeße.inrichtung für das Ziel, wenn überhaupt, nur sehr schwer auszumachen und zu stören und es beeinträchtigt darüber hinaus die Störung der Entfernungsmeßeinrichtung nicht die Zielverfolgung nach Azimut und Elevation.

Bei Äem erfindungsgemäßen Gerät kann die allgemeine Richtung des Zieles entweder automatisch,· beispielsweise mit Hilfe eines Such- und Verfolgungsradars, oder manuell, beispielsweise durch optisches Anvisieren, festgestellt werden. Es ist auch eine zusätzliche Betriebsart vorgesehen, die das Auffassen eines Zieles allein mit Hilfe eines Suchradars in Verbindung mit dem Infrarot-Verfolgungsempfänger ermöglicht, der zu Beginn in der Betriebsart "Suchen" betrieben wird.

Sobald ein Ziel aufgefaßt ist, wird das Ziel dem Winkel nach von dem Infrarot-Verfolgungsempfänger verfolgt, der die Stellung eines optischen Systems derart steuert, daß die vom Ziel kommende Infrarotstrahlung oder IR in der Mitte des Blickfeldes des IR-Verfolgungsempfangers aufgenommen wird. Die Winkelstellung des optischen Systems wird zu Signalen verarbeitet, die Azimut und Elevation des Zieles angeben. Informationen über die Entfernung des Zieles können mit Hilfe der Laser-Entfernungsmeßeinrichtung gewonnen werden, die die gleiche Visierlinie aufweist wie der IR-Verfolgungsempfänger. Die Optik, deren Stellung von dem IR-Verfolgungsempfänger gesteuert

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wird, wird vorteilhaft zugleich dazu .benutzt» den Laser auf das Ziel zu richten, wodurch die hohe Zielgenauigkeit erreicht wird, die für Laser-Entfernungsmeßeinrichtungen erforderlich ist.

Die Informationen über Azimut, Elevation und Entfernung des Zieles können einem Feuerleitrechner zur Steuerung eines Geschützes oder eines Geschosses zugeführt werden. Die mit Hilfe des IR-Verfölgungsempfanger gewonnenen Azimut- und Elevationsinformationen sind sehr viel genauer und weniger verrauscht als die gleichen, von einem Verfolgungsradar abgeleiteten Informationen· Weiterhin ist der IR-Verfolgungsempfänger weniger durch elektronische Störsignale oder andere Gegenmaßnahmen empfindlich, weil er zur Zielverfolgung keine elektromagnetische Energie aussendet· Die Laser-Entfernungsmeßeinrichtung sendet zwar elektromagnetische Energie aus, jedoch wird sie nicht während längerer Zeiträume benötigt, sondern nur gerade vor dem Abschießen, Außerdem strahlt diese Energie nur in einem sehr kleinen Winkelbereich aus, der kleiner ist als ein Milliradian, wodurch die Ermittlung der Laser-Entfernungsmeßeinrichtung zu Störzwecken höchst schwierig ist. ·

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert wird. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen einzeln

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für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden· Es zeigen

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Feuerleitsystems nach dem Stande der Technik,

Fig. 2 ein allgemeines Blockschaltbild eines Gerätes nach der Erfindung,

Fig. 3 bis 10 zur Erläuterung der Wirkungsweise eines

Infrarot-Verfolgungsempfängers, wie er in dem Gerät nach Fig. 2 Anwendung findet, nützliche Barstellungen,

Fig. 11 und 12 Schaltbilder von Anordnungen, die bei

der Zielsuche mit Hilfe des Infrarot-Verfolgungsempfängers benötigt werden, und

Fig. 13 eine schematische Sarstellung des in dem Gerät nach Fig. 2 verwendeten Fernrohres.

Bekannte Feuerleitsysteme umfassen, wie in Fig. 1 veranschaulicht, gewöhnlich ein Suchradar 11 mit Fächerkeule und ein Verfolgungsradar 12 mit Bleistiftkeule, die dazu benutzt werden, ein Ziel zu suchen oder aufzufassen sowie ein Ziel zu verfolgen· Das Radargerät, mit Fächerkeule liefert Informationen hinsichtlich des Azimuts (AZ) und der Entfernung (R) dem Verfolgungsradar mit Bleistiftkeule, das seinerseits Informationen über das Azimut, die Elevation (EL) und die Entfernung einem Feuerleitrechner 15 zuführt· Der Rechner 15 verarbeitet diese

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Informationen und liefert Richtbefehle an Geschütze, die auf das verfolgte Ziel feuera· Diese Signale können auch dazu benutzt werden, eine Rakete oder einen sonstigen Flugkörper auf das verfolgte Ziel zu lenken.

Wie bereits oben dargelegt, krankt ein solches System an zwei grundsätzlichen Mangeln· Diese Mangel bestehen in einer begrenzten Genauigkeit der Verfolgung durch die Radargeräte und deren Anfälligkeit hinsichtlich von Gegenmaßnahmen, wie elektronischen Störsendern· Diese Nachteile werden durch das neue System nach der Erfindung eliminiert oder wenigstens bedeutend vermindert. Nach den Lehren der Erfindung wird bei" manchen Betriebsarten des Systems davon ausgegangen, daß ein Ziel mittels äußerer Einrichtungen gesucht wird, bis seine ungefähre Stellung ermittelt ist. Informationen über die Stellung des aufgefaßten Zieles, allgemein in Form des Zielazimuts (AZ) und der Zielelevation (EL) werden dann dem neuen System zugeführt, um zu veranlassen, daß ein Riehtspiegel auf die ungefähre Richtung des Zieles eingestellt wird, so daß dieser Spiegel Energie empfängt, die entweder von dem Ziel abgestrahlt oder reflektiert wird. Das System arbeitet im Suchbetrieb, wenn die Stellung seines Richtspiegels durch von außen zugeführte Zielortinformationen gesteuert wird.

Sobald ausreichend Energie von dem System empfangen wird, um das Vorliegen eines tatsächlichen Zieles anzuzeigen, wird das System auf Verfolgungsbetrieb umgeschaltet, in welchem die Stellung des Riehtspiegeis mittels Fehler-Signalen gesteuert wird, die von einem Infrarot (IR)-Verfolgungsempfänger erzeugt werden. Dieser Empfänger

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arbeitet in einem Großbetrieb, solange die von ihm erzeugten Fehlersignale einen vorgewählten Schwellenwert überschreiten. Sobald jedoch die Fehlersignale diesen Schwellenwert unterschreiten, wird der IR-Verfolgungsempfänger auf Feinbetrieb umgeschaltet, damit das Ziel genau verfolgt wird·

Die Stellung des Hichtspiegele wird gemessen, um genaue Informationen über das Azimut und die Elevation des Zieles zu erhalten* Das System umfaßt auch eine Laser-Entfernungsmeßeinrichtung, die von dem genau eingestellten Richtspiegel Gebrauch macht, um Licht auf das Ziel zu richten und vom Ziel reflektiertes Licht zu empfangen· Die Laser-Entfernungsmeßeinrichtung liefert Informationen über die Zielentfernung· Die Informationen über Azimut und Elevation des Zieles als Punktion der Stellung des Richtspiegels und die von der Laser-Entfernungsmeßeinrichtung gelieferte Information über die Zielentfernung können einem Feuerleitrechner zugeführt werden, der Richtbefehle errechnet und liefert.

Das neue System nach der Erfindung kann in einer von mehreren verschiedenen Betriebsarten betrieben werden, um eine angenäherte oder allgemeine Azimut-, und Elevationsinformation für ein gesuchtes Ziel zu erhalten, das von dem System in der noch im einzelnen zu beschreibenden Weise verfolgt wird, wenn es einmal aufgefaßt ist.

Das.neue System kann auf einen normalen Zielsuchbetrieb eingestellt werden, bei welchem allgemeine Azimut- und Elevationsinformationen für ein Ziel von Radargeräten

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ermittelt werden, beispielsweise von Radargeräten mit Fächer- und Bleistiftkeulen. Das System kann auch mit manuellem Zielsuchbetrieb eingesetzt werden, bei den das Ziel manuell mittels optischer Sichtgeräte .erfaßt wird. Die Koordinaten der kardanischen Aufhängung des optischen Gerätes, beispielsweise eines Fernrohrs, können dazu benutzt werden, die ursprüngliche Azimut- und Elevationsinformation zu liefern, die zum Auffassen ders Zieles erforderlich sind. Das System kann ferner in einem zusätzlichen Betriebszustand für. das Auffassen betrieben werden, bei dem der IR-Verfolgungsempfänger sowohl zum Auffassen des Zieles als auch nachher zum Verfolgen des Zieles benutzt wird. In jeder dieser Betriebsarten werden die angenäherten oder allgemeinen Werte von Azimut und Elevation eines erfaßten Zieles erhalten. Die Ausdrücke "angenähert" oder "allgemein", wie sie hier in Verbindung mit Azimut und Elevation benutzt werden, sollen zum Ausdruck bringen, daß Azimut und Elevation ausreichend bestimmt sind, um die allgemeine Stellung eines Zieles so zu beschreiben, daß ein Spiegel oder andere optische Mittel auf das Ziel gerichtet werden können, jedoch noch nicht ausreichend sind, um den Zielort zum Zwecke einer Geschützsteuerung genau zu definieren·

Wie aus dem Blockschaltbild nach Fig. 2 ersichtlich, werden dem als Ausführungsbeispiel dargestellten Gerät , nach der Erfindung an Eingangsklemmen 21 und 22 die ungefähren Werte von Azimut und Elevation eines ermittelten Zieles von Geräten zum Auffassen der Ziele zugeführt. Wie dargelegt, können beim normalen Suchbetrieb

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diese Geräte übliche Radargeräte umfassen, wie beispieleweise die Radargeräte 11 und 12 nach Fig. 1 mit Fächer- und Bleistiftkeule. Die Klemmen 21 und 22 sind über eine Betriebsartensteuerung Suchen-Verfölgen (STM) 26 mit dem Servoantrieb 23 eines drehbaren Sichtepiegels 25 verbunden· Zu Beginn ist das System auf Suchbetrieb geschaltet, so daß die Azimut- und Elevationsinformationen für das aufgefaßte Ziel, die an den Klemmen 21 und 22 anliegen, dem Servoantrieb 23 zugeführt werden. Der Servoantrieb 23 verändert die Stellung des Spiegels 2* um zwei zueinander senkrechte Drehachsen unter Verwendung der gemessenen Stellungen eines Kardangelenkes,, die von dem AZ- und EL-Resffllvern 45 und 46 geliefert werden, so daß sich der Richtspiegel in einer Stellung befindet, in der er Energie von dem aufgefaßten Ziel empfängt.

Von einem Ziel empfangene Infrarotstrahlung oder IR wird von dem Richtspiegel 25 durch ein Fernrohr 35 einen IR-Verfolgungsempfänger 30 zugeführt. Das gleiche Fernrohr und der Richtepiegel 25 werden dazu benutzt, das Licht eines optischen Senders 37 auf das Ziel zu richten und das Licht, das von dem Ziel auf das System zurückgeworfen wird, zu empfangen und auf einen Strahlungsempfänger 38 zu richten. Die Laser-Sender-Empfänger-Kombination dient als Laser-Entfernungsmeßeinrichtung, die die Zielentfernung R liefert, die in einem Feuerleitsystem dem Feuerleitrechner 15 zugeführt wird.

Wie im folgenden mehr im einzelnen erläutert wird, erzeugt der IR-Verfolgungsempfänger 30, wenn er von einem Ziel eine auereichend starke IR-Strahlung empfängt, um das .Auffassen eines tatsächlichen Zieles anzuzeigen, ein

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Signal "IE am Ziel (IROT)¹¹ das der Betriebsöteuerung 26 auge führt wird und die Betriebs steuerung veranlaßt, auf Verfolgungsbetrieb umzuschalten, bei dem die beiden Auegangsleitungen 41 und 42 des IR-Verfolgungsempfängere 30 mit dem Servoantrieb 23 verbunden sind. Diese Leitungen dienen dazu; dem Servoantrieb 23 Azimut- und Elevations-Fehlersignale E^und Eg^ suzufuhren, die von dem IB-Verfolgungsempfänger zugeführtwerden· Diese Fehlersignalβ sind eine Funktion der Ablage des Zieles von der Mitte dia Blickfeldes des IH-VerfοIgungsempfängers, die mit a Hilfe von im IR-Verfolgungsempfänger angeordneten Detektoren festgestellt wird. Der Servoantrieb 23 verwendet diese Fehlersignale zur Veränderung der Stellung des Spiegele, beispielsweise durch Verschwenken um zwei Drehachsen, in der Weise, daß die IR-Strahlung, auf die Mitte des Blickfeldes des IR-Verfolgungsempfängers gerichtet wird.

Wie bereits erwähnt, wird der IR-Verfolgungsempfänger zunächst in einem Grobbetrieb verwendet, bei dem das Blickfeld des IR-Verfolgungsempfängers relativ groß ist· Wenn die Fehlersignale E^₂ und E^ unter vorgewählte Schwellenwerte fallen, wird der Empfänger auf einen Feinbetrieb umgeschaltet, indem Verfolgungsinformationen mit einer sehr viel höheren Frequenz erzeugt und dadurch die Verfolgungseigenschaf ten des Systems verbessert, werden.

Die Stellung des verfolgten Zieles nach Azimut und Elevation wird durch Messen der Stellung des Richtspiegels 25 um seine beiden Drehachsen mit Hilfe der digitalen Codierer 47 und 48, die als AZ-Oodierer und EL-Codierer bezeichnet sind, festgestellt. Die Ausgangssignale der Codierer 4? ; und 48 werden dazu bestimmt, den Azimut und die Elevation ^

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des verfolgten Zieles festzustellen und bei der Ausführungsform nach Fig. 2 einem Feuerleitrechner 15 zuzuführen·

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß bei dem erfindungsgemäßen Gerät unabhängig von der Art, auf die ein Ziel gesucht und aufgefaßt wird, die tatsächliche Verfolgung des Zieles von dem IR-Verfolgungsempfänger bewirkt wird, wenn einmal das Ziel aufgefaßt und Informationen über dessen Azimut und Elevation dem System zugeführt worden sind, damit genaue Zielazimut- und Zielelevationsinformationen geliefert werden. Informationen über die Entfernung des verfolgten Zieles werden von der Laser-Entfernungsmeßeinrichtung geliefert. Da die Notwendigkeit zum Einsatz von Radargeräten zur Zielverfolgung vollständig eliminiert ist, ist das System nach der Erfindung sehr viel weniger durch Störsignale störbar. Weiterhin ist bei der Verfolgung die Azinut- und Elevations information, die mit Hilfe des IR-Verfolgungsempfängers erhalten werden kann, sehr viel genauer und weniger mit Rauschen behaftet als die gleiche Information, die von einem üblichen Verfolgungsradar geliefert wird«

Die Art und Weise, in der der IR-Verfolgungsempfänger im Grob- und Feinbetrieb arbeitet, kann am besten anhand der Fig. 3 bis 10 erläutert werden. Diese Figuren geben Diagramme und Schaltbilder von Bauteilen wieder, die für den Betrieb des Empfängers erforderlich sind. Die Schaltbilder veranschaulichen Beispiele der Art von Schaltungsanordnungen, die für den Betrieb des Empfängers benötigt

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werden, ohne die Erfindung auf diese speziellen Beispiele zu beschränken. ■

Bei der Anordnung nach Fig. 3 sendet ein aufgefaßtes Ziel Infrarotstrahlung 51 aus, die von dem Richtspiegel 25 empfangen wird. Wie oben erwähnt, werden dem System ursprüngliche Informationen über den Zielort zugeführt und dazu benutzt, den Richtspiegel 25 so einzustellen, daß die Infrarotstrahlung von dem Spiegel durch das Fernrohr au& den IR-Verfolgungsempfänger 30 gerichtet wird.

Der IR-Verfolgungsempfänger enthält einen oszillierenden Abtastspiegel 60, auf den das Fernrohr 35 die IR-Strahlung richtet. Der Abtastspiegel 60 rotiert oder schwenkt um eine Achse 61· Bei Bedarf kann der Spiegel 60 einen Teil des Fernrohres bilden. Der IR-Verfolgungsempfänger enthält eine Detektoranordnung 62, die in der Brennebene des Fernrohres angeordnet ist, so daß die IR-Strahlung auf oder nahe den Detektoren, die die Detektoranordnung bilden, zu einem Punkt fokussiert wird.

Die Detektoranordnung 62 umfaßt eine in einer Reihe angeordnete ungerade Anzahl von Detektoren. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um neun Detektoren D1 bis D9j von denen der mittlere Detektor die Bezeichnung D5 trägt. Die Anzahl der Detektoren in der Reihe ist typischerweise ungerade und nicht geringer als drei. Außer den neun Detektoren in der Reihe sind zwei schräggestellte Detektoren D10 und D11 vorhanden, die zu beiden Seiten des mittleren Detektors D5 symmetrisch zu diesem Detektor angeordnet sind.

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In Pig. 3 "bezeichnet die gestrichelte Linie 64· ein Groover folgungs feld, über das die Detektorreihe hin und her hinweggeführt wird, wenn der Spiegel 60 in einem großen Winkelbereich verschwenkt wird, was der Fall ist, wenn der Empfänger im Grobbetrieb verwendet wird. Die gestrichelte Linie 55 gibt das Feinverfolgungsfeld wieder, über das die Detektoranordnung hin- und hergehend hinweggeführt wird, wenn der Empfänger im Feinbetrieb arbeitet. Die Detektoranordnung 62 ist in dem IR-Verfolgun£*sen:pfanger 30 so angebracht, daß die Detektoren D1 bis D9 in der Brennebene des Fernrohres und in· einer Richtung parallel zur Drehachse 61 liegen, obwohl sie in Pig. 3 zum Zwecke der Erläuterung so dargestellt sind, als ob sie in einer zur Drehachse 61 senkrechten Ebene angeordnet wären.

Es wird zunächst angenommen, daß der IR-Verfolgungsempfanger beim ersten Einschalten im Grobbetrieb arbeitet. Nachdem der Abtastspiegel 25 zunächst so eingestellt •worden ist, daß er die vom Ziel T einfallende IR-Strahlung auf den Abtastspiegel 60 reflektiert, tastet die Detektoranordnung das Grobverfolgungsfeld 64 mit 6^roßem Blickwinkel ab und es wird die vom Ziel einfallende IR-Strahlung von einem der Detektoren der Detektoranordnung festgestellt. Der Abtastspiegel 60 kann bei jedem AbtastzykluK eine Nullstellung durchlaufen. Für den Fachmann ist offensichtlich, daß bei der in Fig. 3 dargestellten, speziellen Anordnung nur dann,.wenn der Richtspiegel 25 eine bestimmte Stellung um eine zu der Zeichnungsebene senkrechte Achse einnimmt, die vom Ziel T kommende IR- ^ Strahlung einen der Detektoren treffen wird, wenn sich

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der Abtastspiegel 60 in seiner Nullstellung befindet. In diesem Fall ist das Ziel nahe oder in der Mitte des Blickfeldes festgestellt.

Venn dagegen der Richtspiegel 25 eine andere Stellung einnimmt, wird die vom Ziel einfallende IR-Strahlung von einem der Detektoren der Reihe festgestellt, wenn die Stellung des Abtastspiegele 60 von dessen Nullstellung abweicht. Demnach ist die Stellung des Abtastspiegel in*dem Augenblick, in dem von einem der Detektoren der Reihe ein Ziel festgestellt wird, eine Anzeige für einen fehler in der Stellung des Richtspiegels 25 in bezug auf seine normale Azimut-Nullstellung, die 90° in bezug auf die Fernrohrachse beträgt. Diese augenblickliche Winkelstellung des Abtastspiogels, die durch X wiedergegeben ist, kann als Fehler im Azimut oder einfach als Azimutfehler E_AZ gedacht werden. Es ist ferner ersichtlich, daß der spezielle Detektor in der Reihe, der das Ziel auffaßt, eine Anzeige für einen Fehler in der Stellung des Richtspiegels 25 am seine in der Zeichenebene vertikale Rotationsachse wiedergibt, was in Fig. 3 durch einen Pfeil Y angedeutet ist. Dieser Fehler kann als Fehler in der Elevation oder einfach als Elevationsfehler EgJ₁ gedacht werden·

Wie später noch im einzelnen erläutert wird, enthält der IR-Verfolgungsempfänger 30 eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Spannungen, die für die Stellungen des Abtaatspiegels 60 charakteristisch sind. Diese Spannungen werden dann dazu benutzt, die Fehler sowohl im Azimut als auch in der Elevation abzuleiten, die dem Servoantrieb

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zugeführt werden, damit die Stellung des Richtspiegels 25 in bezug auf seine "beiden Drehachsen so verstellt wird, daß die vom Ziel T stammende Energie in den mittleren Bereich des Blickfeldes gelenkt wird.

Der IR-Verfolgungsempfänger 30 enthält einen Ablenkgenerator 75 (Fig· 4-) für große Winkel und einen Ablenkgenerator 76 für kleine Winkel, die mit 75s bzw. 76s bezeichnete Sägezahnsignale liefern. Die beiden Signale haben die gleichen Anstiege, jedocb- verschiedene Amplituden, so daß sie infolgedessen auch verschiedene Frequenzen haben. Es ist das Ausgangssignal dieser beiden Generatoren, das über einen Addierer 82 einem Verstärker zugeführt wird« Das Ausgangssignal des Verstärkers wird dazu benutzt, die Drehung des Abtastspiegels 60 zu steuern und dadurch diesen Spiegel zum Abtasten des Blickfeldes mit der Detektoranordnung zu veranlassen. Wenn das Ausgangssignal des Ablenkgenerators 75 zugeführt wird, führt der Abtastspiegel 60 die Detektoranordnung über das große Blickfeld 64 (Fig. 3)> während die gleiche Anordnung über das kleinere Blickfeld 65 hin- und hergeführt wird, wenn das Ausgangssignal des Generators 76 dem Verstärker zugeführt wird. Da die Stellung des Abtastspiegels 60 von einem Wechselstrom-Wandler gemessen wird, ist ein phasenempfindlicher Demodulator 85 vorgesehen, der ein Gleichspannungssignal Ejj liefert, das einem Addierer 82 zugeführt wird. Die Amplitude des Signales E^ ist eine Anzeige für die Relativstellung des Abtastspiegels 60 in bezug auf dessen Nullstellung, während die Polarität des Signales Ej^ die Richtung in bezug auf die Nullstel-"lung anzeigt·

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Die relative Amplitude und Polarität des Signales S« als Punktion der Stellung des Spiegels 60 ist in dem Diagramm nach Fig. 5 aufgetragen und durch eine gerade Linie 90 charakterisiert· Aus Fig» 4· ist ersichtlich, daß die Amplitude des Signales E^ zunimmt, wenn die Stellung des Abtastspiegels 60 von der Nullstellung aus zunimmt. Das Signal E^ hat eine erste, beispielsweise positive (+) Polarität, wenn sich der Abtastspiegel rechts von seiner Ruhestellung befindet, und eine negative (-) Polarität, wenn der Spiegel links von seiner Nullstellung ist. Die Nullstellung ist in Fig. 4 durch die Bezugsziffer 92 angedeutet.

Fig. 6 zeigt das vereinfachte Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung, die in der Lage ist, in dem IR-Verfolgungsempfänger 30 den Azimutfehler E^₂ zu erzeugen· Wie ersichtlich, ist mit jedem der neun Detektoren D1 bis D9 der Detektorreihe ein Verstärker und . eine Schwellenwertschaltung verbunden. Die Ausgangssignale der Schwellenwertschaltungen werden einem ODER-Gatter 95 zugeführt. Zur Vereinfachung der Darstellung sind nur die Verstärker 101, 105 und 109 sowie die Schwellenwertschaltungen 111, 115 und 119» die jeweils mit einem der Detektoren D1, D5 und D9 verbunden sind, wiedergegeben. Beim Grobverfolgungsbetrieb, also bei großem Blickwinkel, wird das Ausgangssignal des ODER-Gatters 95 einem Haltekreis 120 zugeführt, der ausserdem die Spannung J^ empfängt»

Das Ausgangssignal des ODER-Gatters 95 wird außerdem einem Zähler 121 zugeführt· Der Stand des Zählers wird

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jedesmal um 1 erhöht, wenn das ODER-Gatter 95 angesteuert wird. Wenn von den Detektoren, mehrfach hintereinander Energie festgestellt wird, was anzeigt, daß IR-Strahlung von einem tatsächlichen Ziel geliefert wird, erreicht der Stand des Zählers einen vorgegebenen Wert und es erzeugt der Zähler ein Signal "IR vom Ziel (IROT)", das der Betriebsartensteuerung 26 zugeführt wird und diese Steuerung auf die Betriebsart Verfolgen umschaltet· Bei di~ser Betriebsart sind es die Fehlersignale des IR-Verfolgungsempfangers 30, die zur Steuerung der Stellung des Riehtspiegeis 25 benutzt werden. Demnach besteht die Punktion des Zählers 121 darin zu gewährleisten, daß das Umschalten des Systems vom Suchbetrieb zum Verfolgungsbetrieb nur dann erfolgt, wenn von den Detektoren des IR-Verfolgungsempfangers 30 ausreichend iR-Strahlung von einem echten Ziel empfangen wird. Um zu gewährleisten, daß Stör- und Rauschsignale zur Erzeugung des Signales IROT nicht beitragen, kann der Zähler 121 vorzugsweise eine Schaltungsanordnung umfassen, die den Zähler zurückstellt, wenn zwischen Ausgangssignalen des ODER-Gatters 95 ein größeres als ein vorgewähltes Intervall verstreicht.

Immer wenn ein Ziel von einem der neun Detektoren festgestellt wird und das Ausgangssignal dieses Detektors den Schwellenwert in der zugeordneten Schwellenwertschaltung überschreitet, wird das ODER-Gatter 95 vorbereitet oder angesteuert, so daß es den Haltekreis 120 auslöst und veranlaßt, die Spannung E^ zu halten oder zu speichern. Infolgedessen gibt die Spannung des Haltekreises die Stellung des Spiegels zum Zeitpunkt der Auffassung eines Zieles an« Diese Spannung stellt nach Durchlaufen eines

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Filters 122 den Stellungsfehler auf der X-Achse (Fig. 3) dar, der als Azimutfehler E^₂ betrachtet wird» Wenn das System im Verfolgungsbetrieb arbeitet, wird dieses Fehlersignal dem Servoantrieb 23 über die Leitung 41 zugeführt, damit er die Stellung des Richtspiegels 25 um seine senkrechte Drehachse korrigiert und dadurch das Ziel längs der X-Achse in das Zentrum des Blickfeldes bringt. Da beim Feinbetfieb, also bei kleinem Blickwinkel, das Blickfeld nur die Detektoren D5, D10 und D11 umfaßt, wird bei dieser Betriebsart der AzimutfeLier von dem Aus gangs signal des Detektors Df? gebildet· Daher ist es bei dieser Betriebsart das Ausgangssignal der Schwellenwertschaltung 115j die den Haltekreis 120 zum Auslösen zugeführt wird·

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß es für die Bestimmung des Azimutfehlers Ei» wenigstens beim Grobbetrieb ohne Bedeutung ist, welcher der Detektoren der Detektorreihe das Ziel auffaßt, denn es befinden sich die neun Detektoren auf einer zur Abtastachse X senkrechten Geraden. Im Gegensatz dazu steht der Fehler längs der Y-Achse, also der Elevationsfehler Ep₁,in einer direkten Beziehung zu dem Detektor, der das Ziel feststellt, und der Stellung des Detektors in der Detektorreihe· Es ist unmittelbar aus Fig. 3 ersichtlich, daß dann, wenn das Ziel (D von dem Detektor D1 aufgefaßt wird, ein maximaler Elevationsfehler E^ in einer ersten Richtung in bezug auf das Zentrum vorhanden ist, während ein maximaler Elevationsfehler E^_n in der entgegengesetzten Richtung angezeigt wird, wenn der Detektor D9 das Ziel auffaßt·

Der Elevationsfehler E^ kann mit Hilfe der in Fig. 7 dargestellten Schaltungsanordnung ermittelt werden· Grund-

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sätzlich ist bei dieser Schaltungsanordnung der Ausgang Jedes der Detektoren D1 bis D4 und D6 biß D9 über eine als Monoflop bezeichnete monostabile Kippschaltung mit einem entsprechenden Widerstand in einer gewichteten Widerstandsmatrix 125 verbunden, die ihrerseits ait dem Eingang eines Verstärkers 126 verbunden ist. Das Ausgangssignal des Verstärkers 126 stellt den Elevationsfehler Eg₁ beim Grobbetrieb dar. Die acht Monoflops sind mit 131 bis 154 und 136 bis 139 bezeichnet, während die widerstände mit den Bezugsziffern 141 bis 144 und 146 bis 149 versehen sind. . ■ .

Einen Bestandteil der Matrix bildet auch ein Widerstand 150, der an einer Schaltungsanordnung 155 zur Ermittlung der Elevations-Peinabweichung angeschlossen ist, die in Fig. 8 im einzelnen dargestellt ist· Ungeachtet der Schaltungsanordnung 155 ist die Widerstandsmatrix 125 so gewichtet, daß die Amplitude und die Polarität der Spannungen, die dem Verstärker 126 zugeführt werden, anzeigen, welche der acht Detektoren D1 bis 24 und D6 bis D9 das Ziel erfassen und dadurch die Größe des Elevationsfehlers E^ und die Polarität oder Richtung der Abweichung in bezug auf die Blickfeldmitte angeben· Beispielsweise kann die Matrix so gewichtet sein, daß dann, wenn der Detektor D1 das Ziel auffaßt, dem Verstärker eine Spannung von +4 V zugeführt wird, während eine Spannung von -4 V geliefert wird, wenn das Ziel von dem Detektor D9 festgestellt wird. +3 V und -3 V werden erzeugt, wenn das Ziel von dem Detektor D2 bzw. D8 festgestellt wird, +2 V und -2 V bei der Feststellung des Zieles durch die Detektoren D3 bzw. D7 und endlich +1 V und -1 V beim Auffassen des*Zieles durch die Detektoren D4 bzw. D6.

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Das Ausgangssignal E^r dieser Schaltungsanordnung wird ' " über die Leitung 42 dem Servoantrieb 25 (Fig· 1) zugeführt, damit er den Richtspiegel 15 um seine vertikale Drehachse verschwenkt und dadurch den Elevationsfehler vermindert, bis das Ziel von dem mittleren Detektor D5 festgestellt wird. In diesem Fall erzeugt die Schaltungsanordnung 155 cLas Fehlersignal E^. Das Ausgangs signal dieser. Schaltungsanordnung wird der Widerstandsmatrix zugeführt, um zu gewährleisten, daß beim Grobbetrieb der Elevationsfehler Eg-r fortlaufend reduziert wird, bis das Ziel vom Detektor D5 aufgefaßt wird. Bein Feinbetrieb mit kleinem Blickwinkel ist es das Ausgangssignal der Sdhaltungsanordnung 155> äas nach Verstärkung im Verstärker 157 den Azimutfehler Egr charakterisiert. Der Verstärker 157 ist mit der Schaltungsanordnung 155 über einen Widerstand 158 verbunden.

Ein einfaches Schaltbild der Schaltungsanordnung 155 ist in Fig. 8 wiedergegeben. Wie ersichtlich, enthält die Schaltungsanordnung 155 drei Haltekrei3e 161, 162 und 163, die unabhängig voneinander durch die Ausgangssignale der Detektoren D5, D11 und D1O ausgelöst werden, wenn diese Detektoren das Ziel feststellen, damit sie die ihnen zugeführte Spannung E^ halten. Die im Haltekreis 161 gespeicherte Spannung wird mit Hilfe eines Subtrahierers 164 von der im Haltekreis 162 gespeicherten Spannung abgezogen. Das Ausgangssignal des Subtrahierers wird einem zweiten Subtrahierer 165 zugeführt, in dem eine feste Vorspannung von dem Ausgangesignal des Subtrahierers 164 abgezogen wird. Das resultierende Signal ist die Elevations-Feinabweichung Eg-r» "bei cLer Abtastung des Blickfeldes mit Hilfe des Abtastspiegels 60 von links nach rechts. f

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In einer entsprechenden Anordnung wird die Spannung im Haltekreis 161 in einem Subtrahierer 168 von derjenigen im Haltekreis 163 abgezogen· Einem weiteren Subtrahierer 169 wird eine negative Vorspannung zugeführt und es wird die Ausgangsspannung des Subtrahierers 168 in dem Subtrahierer 169 von der negativen Vorspannung abgezogen. Es ist dann die Ausgangsspannung des Subtrahierers 169» die die Elevations-Feinabweichung Ep_n-darstellt, wenn der Abtastspiegel 60 das Blickfeld von rechts nach links abtastet·

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung 155 nach Fig· kann am besten anhand Fig. 9» "bei der es sich um eine vergrößerte Draufsicht auf die Detektoren D5, DiO und D11 handelt, und Fig. 5» ü.en Diagramm der Spannung D--in Abhängigkeit von der Spiegelstellung, erläutert v/erden. In Fig. 9 veranschaulicht die gestrichelte Linie den Elevationsfehler 0, die Linie 171 einen positiven Elevationsfehler EgT, bei dem das Ziel oberhalb der Bildfeldmitte festgestellt wird, und die Linie 172 einen negativen Elevationsfehler E™. * "bei dem sich das Ziel unterhalb der Bildfeldmitte befindet.

Es sei zunächst.angenommen, daß der Azimutfehler E^ gleich Null ist, daß auch der Elevationsfehler E^ gleich Null ist und der Abtastspiegel 60 eine Abtastung nach rechts ausführt· In diesem Fall ist, wenn das. Ziel in Punkt von dem Detektor Dß festgestellt wird, die Spannung E^ gleich Null, denn es ist ein Azimutfehler von Null vorausgesetzt· Wenn jedoch das Ziel im Punkt 174 vom Detektor D11 festgestellt wird, ist Ej₁ von Null verschieden· Ejj ist vielmehr einer Spannung gleich, die von dem festen Abstand

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zwischen den Punkten 173 "und 174 abhängt, und es ist infolgedessen die Spannung eine Punktion des Drehwinkels des Abtastspiegels 60 gegenüber seiner Nullstellung, der erforderlich ist, um das Ziel auf den Detektor D11 zu richten. Es sei angenommen, daß diese Spiegelstellung in Pig. 5 durch den Punkt 175 wiedergegeben ist. Infolgedessen ist, wenn das Ziel keinen Elevationsfehler aufweist und der Detektor D11 das Ziel imJPunkt 134· empfängt, die Spannung E^ positiv und hat den Wert E-nr. Zum Zwecke der Erläuterung sei E^r₇C ^β +4 In diesem Fall beträgt die feste Vorspannung, die dem Subtrahierer 165 io- äer Schaltungsanordnung nach Pig. zugeführt wird, +4 V. .

Unter den vorstehend behandelten Voraussetzungen ist; ersichtlich, daß dann, wenn das Ziel vom Detektor D5 in Punkt 173. festgestellt v/ird, die Spannung B^ den V.'ert Null hat. Demnach wird vom Haltekreis 161 die Spannung O V gespeichert/Wenn das Ziel vom Detektor D11 im Punkt festgestellt wird, ist E» « +4 V. Infolgedessen wird im HaltBkreis 162 die Spannung +4 V gespeichert» Das Ausgangssignal des Subtrahieren 164 ist infolgedessen +4 ■- (+0) - +4 V· Da weiterhin dem Subtrahierer 165 eine Vorspannung von +4 V zugeführt wird, ist das Ausgangssignal dieses Subtrahierers +4 - (+4) · OY, wodurch ein Elevationsfehler Null angezeigt wird·

Wenn jedoch ein positiver Elevationsfehler vorhanden ist, das Ziel sich also in Pig· 9 auf der Linie 171 befindet, wird das Ziel vom Detektor D11 im.Punkt 177 empfangen und • es ist die Spannung E^ größer als +4 V_e Infolgedessen ist

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das Ausgangs signal des Subtrahierers 164· größer als die dem Subtrahierer 165 zugeführte Vorspannung von +4 V, Daher wird der Subtrahierer 165 eine positive Auagangsspannung erzeugen, deren Größe und Polarität die Größe und den Sinn oder die Richtung des Elevationsfehlers Egr angibt. Entsprechend ist bei einem negativen Elevationsfehler, wie er durch die Linie 172 in Fig. 9 angedeutet ist, und bei dem das Ziel vom Detektor D11 im Punkt 1?8 festgestellt wird, die Spannung .E^ kleiner als +4 V. Infolgedessen ist das Ausgangssignal des ersten Subtrahierers

164 kleiner als +4 V, so daß dann, wenn im Subtrahierer die Vorspannung von +4 V abgezogen wird, eine negative Spannung erzeugt wird, die einen negativen Elevationsfehler anzeigt·

Die V/irkungsweise der Haltekreise 161 und 163 sowie der Subtrahierer 168 und 169 ist analog und es erzeugen diese Bauteile eine Elevations-Feinabweichung, wenn die Abtastung nach links erfolgt. Die negative Vorspannung, die dem Subtrahierer 169 zugeführt wird, ist so gewählt, daß die Spannung Ew gleich ist, wenn das keinen Elevationsfehler aufweisende Ziel vom Detektor D1O im Punkt 181 festgestellt wird, so daß das Ausgangssignal des Subtrahierers 169 in diesem Fall gleich Null ist. Bei den behandelten speziellen Ausführungsbeispiel ist diese negative Vorspannung -4 V.

Bisher wurde angenommen, daß der Azimutfehler E,,_z gleich Null ist. Es sei betont, daß jeder Azimutfehler, der vorhanden sein kann, nicht die Erzeugung des Signales für die

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Elevations-Feinabweichung "beeinträchtigt· Ein Azimutfehler hat zur Folge, daß der Haltekreis 161 eine von Null abweichende Spannung E₁₁ speichert, wenn das Ziel vom Detektor D5 festgestellt wird. Der Wert der Spannung Ejß der in Abhängigkeit von der Abtastrichtung in einem der Haltekreise 162 ader 163 gespeichert wird, wird jedoch um den gleichen Betrag verschoben, der durch die Subtraktion im Subtrahierer 164· oder 168 eliminiert wird· Infolgedessen hat ein Azimutfehler keine Wirkung auf das Signal für die Elevations-Feinabweichung E·^, das die Schaltungsanordnung 155 zu liefern imstande ist·

Wenn das Gerät zur Inbetriebnahme eingeschaltet wird, befindet es sich im Betriebszustand "Suchen", so daß die Informationen über Azimut und Elevation des aufgefaßten Zieles dem Servoantrieb 23 zugeführt werden. Zur gleichen Zeit ist der IR-Verfolgungsempfanger pO auf Grobbetrieb geschaltet. Wenn innerhalb eines ausgewählten Zeitintervalles genügend IR-Strahlung festgestellt und dadurch angezeigt wird, daß die Energie von einem wirklichen Ziel stammt, erzeugt der Zähler 121 das Signal IROT. Als Reaktion auf dieses Signal schaltet die Betriebsartensteuerung (Pig. 2) das Gerät auf Suchbetrieb um. Hierbei arbeitet der IR-Verfolgungsempfänger im Grobbetrieb mit großem Blickfeld. Die in den Fig. 4, 6 und 7 dargestellten Schalter 182, 183 und 184 nehmen dann die gezeichneten Stellungen ein. Die mechanischen Schalter sind als einfache Beispiele für Anordnung zum Umschalten des IR-Verfolgungsempfangers von der Grobverfolgung zur Feinverfolgung dargestellt. Es versteht sich jedoch, daß in. der Praxis solche mechanischen Schalter zu langsam seien und

statt dessen elektronische Schalter verwendet werden können. Wenn bei diesen Schaltern die Schaltarne die Kontakte C berühren, wird die Grobverfolgung ausgeführt, wogegen im Feinbetrieb oder Betrieb mit kleinem Blickfeld die Schaltarme in Berührung mit den Kontakten F stehen.

Wenn sich der IR-Verfolgungsempfänger in der Betriebsart der Grobverfolgung befindet, wird das Ausgangssignal des Ablenkgenerator 75 (Fig. 4) dazu benutzt, den Abtastspiegel 60 zu verschwenken* um dadurch dj.e Detektoranordnung hin und her über das große Grobverfolgungsfeld (Fig. 3) zu bewegen. Der Azimutfehler E.„ wird von der in Fig. 6 dargestellten Schaltungsanordnung erzeugt, wogegen der Elevationsfehler E^₁ von der in Fig. 7 dargestellten Schaltungsanordnung erzeugt wird. Diese Fehler werden dem Servoantrieb 23 über die Leitungen 41 bzw. 42 zugeführt (Fig. 2), um die Stellung des Richtspiegels 25 zu verändern und das Ziel auf die Bildfeldmitte zu richten· Nur dann, wenn beide Fehler unter vorgewählte Schwellenwerte abfallen, wird der IR-Abtastempfänger 30 auf Feinbetrieb mit kleinem Blickfeld umgeschaltet. Die Stellung des Richtspiegels 25 um seine Drehachsen wird mit Hilfe der Codierer 47 und 48 erfaßt, die sehr genaue Informationen über die Koordinaten des verfolgten Zieles liefern.

Das Signal, das zum Umschalten des IR-VerfοIgungsempfängers 30 vom Grobbetrieb zum Feinbetrieb erforderlich ist, wird von dem Ausgangssignal der Schaltungsanordnung nach Fig. geliefert. Diese Schaltungsanordnung umfaßt im wesentlichen zwei Komparatoren 19*1 und 192, denen die Absolutwerte von E^2 und· E^ zugeführt werden. In jedem Komparator

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wird der Fehler mit einem festen Schwellenwert verglichen* Die Ausgangssignale der "beiden Komparatoren werden einem UND-Gatter 193 augeführt. Hur wenn.beide Fehler unter die Schwellenwerte fallen, mit denen sie verglichen werden, schaltet das Gatter 193 durch, um , ein Grobbetrieb-Feinbetrieb-Umschaltsignal für die verschiedenen Schalter zu liefern. -

Wenn der IR-Verfolgungsempfänger auf Feinbetrieb ungeschaltet ist, ist das Blickfeld auf den in Fig. 3 durch die Linie 65 angedeuteten Bereich beschränkt. Bei diesem Feinbetrieb wird der Azimutfehler von dem Ausgangssignal des Haltekreisesft20 (Fig. 6) geliefert, wenn das Ziel von dem Detektor D5 erfaßt wird, während der Elevationsfehler von dem Ausgangssignal der Schaltungsanordnung 155 (Fig. 8) als Funktion der Spiegelsteilungen, die durch die Spannung Ej. charakterisiert werden, zu den Zeiten abgeleitet wird, zu denen das Ziel von den Detektoren Df?, D10 und D11 erfaßt werden·

Bisher wurden nur die Schaltungsanordnungen im IR-Verfolgungsempfänger 30 beschrieben, der bei der Verfolgung im Grob- und Feinbetrieb benutzt wird. Diese Schaltungsan-Ordnungen sind ausreichend, wenn das Auffassen des Zieles entweder durch übliche Radargeräte oder durch eine manuelle Erfassung mittels optischer Sichtgeräte erfolgt. Im ersten Fall wird von der normalen Zielauffassung und im zweiten Fall 'von der manuellen Zielauffassung gesprochen.. Bei Jeder dieser beiden Betriebsarten werden Signale, die Azimut und Elevation des aufgefaßten Zieles aarstellen, ■ den Klemmen 21 und 22 (Fig. 2) zugeführt, ua den Richtspiegel 25 so einzustellen, daß vom Ziel stammende Energie

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auf den IR-Verfolgungsempfänger 30 gerichtet wird, damit der Empfänger imstande ist, das Ziel zunächst im Großbetrieb und danach im Feinbetrieb zu verfolgen.

Wie oben bereits erwähnt,, kann das erfindungsgemäße Gerät außerdem in einem zusätzlichen Zielsuchbetrieb arbeiten, bei dem der IR-Verfolgungsempfänger JO an der Zielsuche teilnimmt. Um dea Gerät eine solche Fähigkeit zu geben, enthält es zusätzliche Schaltungsanordnungen, die am bestfen anhand der Fig. 11 und 12 erläutert werden können. Im wesentlichen enthält das Gerät für den zusätzlichen Suchbetrieb einen Suchsignalgenerator 190, einen Addierer 191 (Fig. 11) und einen drei Stellungen aufweisenden Umschalter 192 (Fig. 12), der den einfachen Umschalter 142 nach Fig. 4 ersetzt.

Beim zusätzlichen Suchbetrieb steht der Umschalter 192 in Berührung mit einem Kontakt S und nicht mit dem Kontakt C, an den der Ablenkgenerator 75 für große Winkel angeschlossen ist, oder mit dem Kontakt F, an den der Ablenkgenerator 76 für kleine Winkel angeschlossen ist. Eine Quelle 193 für eine Nullstellungs-Vorspannung ist an den Kontakt S angeschlossen und liefert eine Nullstellungs-Vorspannung, beispielsweise von 0 V, so daß beim zusätzlichen Suchbetrieb der Abtastspiegel 60 am Schwingen gehindert und in seiner Nullstellung stationär gehalten ist.

Der Suchsignalgenerator 19O erzeugt zwei Signale verschiedener Gestalt. Das eine Signal 195 bildet einen Sägezahn, wogegen das andere Signal 196 treppenförmig ist. Als Suchsignalgenerator 190 geeignete Generatoren sind aus der Badartechnik bekennt, wo sie für streifenweise Abtastung verwendet werden.

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Bei dem vorliegenden System wird das Sägezahnsignal 195 im Addierer 191 mit·einem Azimutsignal von einem üblichen Radargerät mit Fächerkeule kombiniert, von dem angenommen wird, daß es das Ziel auffaßt und die ungefähre Azimutstellung des Zieles angibt· Das Ausgangssignal des Addierers 191 wird der Klemme 21 (Fig. 2 ) zugeführt. Demnach veranlaßt dieses Ausgangssignal den Richtspiegel 25, sich im Azimut um einen Punkt hin und her zu bewegen, der durch das Azimutsignal des Radargerätes mit lächerkeuie bestimmt ist. Y/ährend der Richtspiegel 25 die allgemeine Zielstellung im Azimut abtastet, w,ird das Treppensignal 196 als Elevationssignal.der Klemme 22 zugeführt. Dieses Signal veranlaßt den Richtspiegel 25, während der Abtastung der Zielstellung im Azimut die¹ Elevation schrittweise zu erhöhen. Es sei erneut darauf hingewiesen, daß während dieses Zielsuchvorganges der Abtastspiegel 60 stationär gehalten wird und es der Richtspiegel 25 ist, der im Azimut gedreht und in der Elevation schrittweise verändert wird, bis sich das Ziel in seinem Blickfeld befindet und vom Ziel stammende IR-Strahlung von einem der Detektoren im IR-Ve rfolgungsempfänger JO festgestellt wird. Eine solche Feststellung des Zieles wird durch ein Ausgangssignal des ODER-Gatters95 (Fig. 6) angezeigt.

Gemäß den Lehren der Erfindung wird das erste Ausgangssignal des ODER-Gatters 95 dazu benutzt, den Zielsuchvorgang zu beenden, indem ein Signal STOP dem Suchsignalgenerator 190 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des ODER-Gatters 195 kann auch dazu benutzt werden, dem Umschalter 192 (Fig. 12) ein Steuersignal zuzuführen, das eine Umschaltung von dem Kontakt S zum Kontakt C bewirkt und dadurch den Abtastspiegel 60 veranlaßt, die optische Abtastung des Blickfeldes durch die Detektoranordnung im Grobbetrieb zu besinnen.

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Wie bereits erwähnt, können Stör- und Rauschsignale einen der Detektoren erregen, was zu einen einzigen Ausgangs signal des ODSß-Gatters 95 führen kann,' U^ zu verhindern, daß ein solches einziges Signal das Auffassen eines Zieles anzeigt, ist der Zähler 121 ^Fig. 6) vorgesehen· Wenn der IR-Verfolgungsempfänger zur Zielsuche verwendet wird, kann es vorteilhaft sein, einen einfachen Kreis vorzusehen, der den Suchsignalgenerator 1§0 wieder einschaltet und den Umschalter 192 (Fig. 12) zurück in die Stellung S "bringt, wenn ein Ausgangssignal des ODER-Gatters 95 nicht innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalles von einem zweiten Ausgangssignal gefolgt wird. Für die Verwirklichung einer solchen Schaltungsanordnung kann jede übliche Technik Anwendung finden. Wenn also infolge von Rauschen oder anderen unerwünschten Quellen das ODER-Gatter ein einzelnes Ausgangesi&aal erzeugt, das nicht auf den Empfang von IH-Strahlung von einem echten Ziel zurückzuführen ist, weil ein solches einzelnes Ausgangssignal nicht von weiterer. Ausgangssignalen gefolgt wird, wird der Suchsignalgenerator 190 reaktiviert, um den Suchbetrieb fortzusetzen, bis ein echtes Ziel aufgefaßt ist.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß unabhängig von der Art der Zielsuche die Zielverfolgung von -dem IR-Verfolgungs empfänger 30 ausgeführt wird, sobald ein Ziel aufgefaßt ist. Ursprünglich arbeitet der Empfänger in einen Grobbetrieb. Wenn dann das Ziel verfolgt und nahe den Zentrum der Detektoranordnung empfangen wird, wird der Empfänger auf Feinbetrieb umgeschaltet, bei dem ein sehr viel kleineres Blickfeld abgetastet v/ird. Infolgedessen wird eine sehr viel schnellere Folge von Verfolgungsdaten

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erzeugt und es wird dadurch die Öenauigkeit erhöht, in der der Richtspiegel 25 eingestellt wird. Infolgedessen werden von dem erfindungcgemäßen Gerät sehr genaue Infor-

ationen über die Stellung des verfolgten Zieles geliefert. Die Informationen über Azimut und Elevation des verfolgten Zieles werden von den Codierern 4-7 und 48 geliefert. Wenn das Gerät in einen Ifeuerleitsysten verwendet wird, werden die Azimut- und Elevationsinformationen einen Feuerleitrechner 15 zugeführt, der seinerseits Richtsignale für Geschütze errechnet und liefert, die das verfolgte Ziel . treffen sollen.

Da der IR-Verfolgungsempfänger 30 ein Ziel dadurch verfolgt, daß es die vom Ziel ausgesandte IR-Strahlung auffaßt, ist anzunehmen, daß der IR-Verfolgungsempfanger eine heiße Stelle in den von den Auspuff- oder Verbrennungsgasen gebildeten Feder (plume) dicLt hinter dem Heckrohr (tailpipe) des Zieles erfaßt. Der Abstand dieser heißen Stelle von dem verletzbaren Bereich des Zieles kann von dem Feuerleitrechner 15 errechnet werden. Zur Kompensation des Abstandes zwischen dem hinter dam Heckrohr des Zieles liegenden Verfolgungspunkt und dessen verwundbarer Stelle kann dem Feuerleitrechner 15 eine "Fede^'-Vorspannung zugeführt werden.

Fig. 2, auf die erneut die Aufmerksamkeit gelenkt wird, und der vorstehenden Beschreibung ist zu entnehmen, daß der Richtspiegel 25 und das Fernrohr 35 nicht nur dazu benutzt werden, die vom Ziel stanzende IR-Strahlung auf den IR-Verfölgungsempfänser 30, sondern auch das Licht des optischen Senders 37 auf das Ziel und das vom Ziel 'reflektierte Licht auf den Strahlungsempfänger 38 zu

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richten. Die Verwendung eines einzigen Fernrohres und eines einzigen EichtSpiegels ist besonders vorteilhaft, v/eil hierdurch der Aufwand auf ein Minimum reduziert wird, der erforderlich ist, um die IR-Strahlung des verfolgten Zieles auf den IR-Verfolgungsempfänger und das kohärente Licht von optischen Sender auf das Ziel und zurück auf den Strahlungsempfänger zu richteno Weiterhin wird durch die Verwendung eines einzigen Richtspiegels 25, der auf das verfolgte Ziel mit einen sehr hohen Maß an Genauigkeit ausgerichtet ist, die hohe Genauigkeit erzielt, die zum Ausrichten des kohärenten Lichtes zum Zwecke der Entfernungsmessung erforderlich ist.

Die Verwendung von Kombination aus optischem Sender und Strahlungsempfänger zur Laser-Entfernungsmessung ist bekannt und es ist daher nicht erforderlich, den optischen Sender und den Strahlungsempfänger näher zu beschreiben. Jedoch wird ein Beispiel für den Aufbau eines einzigen Fernrohres, nämlich des Fernrohres 35» das dasu verwendet wird, das kohärente Licht vom Sender auf das Ziel und das reflektierte Licht zum Strahlungsempfänger sowie die IR-Strahlung vom Richtspiegel 25 zum IR-Verfolgungs empfänger 30 zu lenl:en, nun im einzelnen beschrieben.

Fig. 13 zeigt eine schematische Darstellung der Optik des Fernrohres 35, bei der ausgewählte Teile der optischen Glieder des Fernrohres fortgelassen sind, um die Strahlungswege im Fernrohr deutlich zu machen.

Ein vom optischen Sender 37 erzeugter Lichtstrahl 200 wird mit Hilfe eines Prisma 201 auf ein Prismenelement 202 im Fernrohr 35 gerichtet. Der Lichtstrahl 200 erreicht

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dann durch die Fokussierlinse 204 des Fernrohres den Eichtspiegel 25, der den Sendestrahl 200 auf das Ziel T lenkt. Der gleiche Eichtspiegel 25 wird dazu "benutzt, sowohl die ΙΕ-Strahlung als auch das reflektierte Licht vom Ziel zu empfangen. Der aus kohärentem Licht und IR-Strahlung kombinierte Strahl ist in Fig. 13 durch die Linien 210 angedeutet.

Die kombinierte Licht- und ΙΕ-Strahlung wird von den Spiegel 25 auf einen Hohlspiegel 212 des Fernrohres reflektiert, Die Detektoranordnung 22 des IE-Verfolgungsempfängers 30 liegt in der Brennebene des Hohlspiegels 212· Die von dem Kohlspiegel 212 reflektier-e ΙΕ-Strahlung und ebenso das reflektierte Licht werden von einem optischen Glied 214 auf ein dichromatisches Filter 215 gerichtet. Die Funktion dieses Filters besteht darin, die IE-Strahlung von dem kohärenten Liclrc zu trenne, indem es der ΙΕ-Strahlung den Durchgang zun Abtastspiegel 60 gestattet. In Fig. 13 ist die IE-Strahlung mit der Bezugsziffer 220 bezeichnet.

Während das Filter 215 der ΙΕ-Strahlung den Durchtritt zum Abtastspiegel 60 gestattet, reflektiert es das auf ihn gerichtete kohärente Licht durch eine öffnung im optischen Glied 214· hindurch auf das Prisma 202, damit es in Eichtung auf den Strahlungsempfänger 38 reflektiert wird. In Fig.^;:15 bezeichnet die Bezugs ziffer 22ή das von dem Filter 215 reflektierte Licht, während der von dem Strahlungsempfänger 38 empfangene Strahl kohärenten Lichtes mit der Bezussziffer 225 versehen ist. Aus Fig· ist demnach ersichtlich, daß das Fernrohr 35 von einem

einrohrigen Fernrohr gebildet wird und dazu dient, einen

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Strahl kohärenten Lichtes, der vom optischen Sender 57 geliefert wird, auf das Ziel T zu richten, und außerdem sowohl das vom Ziel reflektierte kohärente Licht und die vom Ziel ausgehende IR-Strahlung zu empfangen. Durch die Verwendung "des Filters 215 werden die beiden Energiearten Getrennt und es wird die IR-Strahlung dem Abtastspiegel zugeführt, wogegen das kohärente Licht in Richtung auf den Strahlungsempfänger 38 reflektiert wird.

Die vorgehende Beschreibung kann demnach so zuganmengefaßt werden, daß sie ein neuartiges Gerät behandelt, bei dem die Zielverfolgung mit Hilfe eines IR-Verfolgungse&pfängers vorgenommen wird, der genaue Informationen über den Ort des verfolgten Zieles, nämlich Azimut und Elevation, liefert. Weiterhin umfaßt das Gerät eine Laser-Entfernungs· ■ meßeinrichtung, die aus einem optischen Sender und einem Strahlungsempfänger besteht und dazu dient, Informationen über die Entfernung des verfolgten Zieles zu liefern. Vorzugsweise werden ein gemeinsames oder einziges Fernrohr und ein einziger Richtspiegel dazu benutzt, das kohärente Licht des optischen Senders auf das Ziel zu richten und außerdem sowohl das reflektierte kohärente Licht als auch die vom Ziel emittierte IR-Strahlung zu empfangen. Der IR-Verfolgungsempfänger kann in einem Grobbetrieb arbeiten, bei den Verfolgungsdaten nit einer ersten Frequenz geliefert werden, bis das Ziel nahe am Zentrum des Blickfeldes einer Detektoranordnung im IR-Verfolgungsempfänger angekommen ist. Wenn dieser Zustand erreicht ist, wird der IR-Verfolgungsempfänger automatisch auf einen Feinbetrieb umgeschaltet, in dem Informationen über den Ort des verfolgten Zieles mit sehr viel höherer Fraquens geliefert werden, so daß eine bedeutende Erhöhung der Genauigkeit der Zielverfolgung erreicht wird.

BAD

Hinsichtlich der Verfolgung sind die Informationen über den Ort des verfolgten Zieles, die von dem neuartigen Gerät nach der Erfindung geliefert werden, bedeutend genauer und weniger verrauscht als gleichartige Informationen, die von üblichen Verfolgungs-Radargeräten geliefert werden. Weiterhin ist das neuartige Gerät weniger empfindlich gegen elektronische Störungen, denn es ist in v/esentlichen gedeckt, weil es beim Verfolgen des Zieles keine elektromagnetische Energie emittiert und daher seine eigene Stellung nicht verrät. Zwar sendet, wie oben ausgeführt, die Laser-Entfernungsmeßeinrichtung elektromagnetische Energie aus, jedoch braucht sie während der Zielverfolgung nicht ständig betrieben zu werden. Vielmehr genügt es, wenn sie gerade vor dem Abfeuern eines Geschützes eingeschaltet wird. Außerdem erfolgt die Abstrahlung der Energie nur in einem sehr kleinen Rauiüwinkel, der gewöhnlich weniger als 1 L'illiradian beträgt. Daher stellt das Entdecken und Stören einer solchen Laser-Sntfer-nungsmeßeinrichtung ein höchst schwieriges Problem dar.

Wie der vorhergehenden Beschreibung zu entnehmen ist, müssen dem neuartigen Gerät nach der Erfindung allgemeine oder angenäherte Informationen über die Zielstellung, wie beispielsweise Azimut und Elevation des gesuchten oder aufgefaßten Zieles, zugeführt werden. Beim normalen Suchbetrieb des Gerätes werden diese Informationen von üblichen Radargeräten mit Fächer- und Bleistiftkeulen geliefert. Beim manuellen Suchbetrieb werden solche Informationen von den ?/inkelstellungen der kardanischen Aufhängung eines von Hand einstellbaren optischen Sichtgerätes geliefert. Demnach kann das erfindungsgemäße Gerät

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in Verbindung nit Radargeräten verwendet werden, die nur söum Suchen und Auffassen eines Zieles im 31ickfeld des Systems Verwendung finden· Wenn Jedoch solche Radargeräte aus diesen oder Jenen Gründen nicht betreibbar sind, "beispielsweise wegen elektronischer Störungen oder anderen Gegenmaßnahmen, kann das System mit manueller Zielsuche betrieben werden.

Wie vorher anhand der Pig. 11 und 12 erläutert wurde, kann das Gerät nach der Erfindung auch in einem zusätzlichen, eigenen Suchbetrieb arbeiten, bei' den das Gerät selbst zum Suchen und Auffassen des Zieles sowie zur Verfolgung des Zieles verwendet wird. Bei dieser zusätzlichen Betriebsart wird vorausgesetzt, daß die Azimutstellung eines ermittelten Zieles geliefert wird, beispielsweise von einem Suchradar mit Fächerkeule. Das Gerät wird dann so betrieben, daß es diese Information (Fig. 11) beim Suchen des Zieles verwendet* indem die Stellung des Richtspiegels 25 verändert v/ird, bis von dem IR-Verfolgungsempfänger des Gerätes vom Ziel herrührende IR-Strahlung empfangen wird· Wenn einmal das Ziel aufgefaßt wird, übernimmt das Gerät die Zielverfolgung wie bei den anderen beiden Arten der Zielsuche, nämlich der normalen oder der manuellen Zielsuche.

Obwohl die Erfindung anhand spezieller Ausführungsformen beschrieben und erläutert worden ist, versteht es sich, daß der Fachmann demgegenüber leicht Änderungen und Abwandlungen vorsehen kann. Demgemäß sollen die folgenden Ansprüche auch solche Abwandlungen und äquivalente *usführungsformen umfassen.

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Claims (8)

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   Patentansprüche

   MJ Gerät zum Suchen und Verfolgen eines Zieles, gekennzeichnet durch eine Betriebsartensteuerung (26) zum Umschalten des Gerätes auf "Suchen" oder "Verfolgen", eine einstellbare Optik (25), einen Servoantrieb (25) zum Einstellen der Optik (25), einen Infrarot-Verfolgungsempfänger (50), der auf ihn gerichtete Infrarot-Strahlung empfär-t und als Funktion der Sichtung, aus der die Infrarotstrahlung empfangen 'wird, Pehlersi^nale (EgT und E.„) erzeugt, eine Einrichtung, die in der Betriebsart "Suchon" dem Servoantrieb (25) für die Stellung des Zieles charakteristische Signale liefert, damit die Optik (25) so eingestellt-wird, daß Infrarotstrahlung auf den Infrarot-Verfolgungsempfänger (50) einfällt, der als Reaktion auf die einfallende Infrarotstrahlung an die Betriebsartensteuerung (26) ein Steuersignal (IROT) liefert, das das Gerät auf "Verfolgen" umschaltet, eine Einrichtung, die in der Betriebsart "Verfolgen" die vom Infrarot-Verfolgungsempfanger (50) erzeugten Fehlersignale (E^ und E^) dem Servoantrieb (25) zuführt, und eine Einrichtung (47, 48), eis von der Stellung der Optik (25) Zielortsignale ableitet·
2. 2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin eine Einrichtung (190,191) umfaßt, der Informationen über den Zielort längs einer Achse zuge-

   * leitet werden, damit in der Betriebsart "kuchen" die Stellung der Optik (25) in bestimmter V/eise so lange geändert wird, bis von der Optik (25) von dem Ziel (T) •kommende Infrarotstrahlung auf den Infrarot-Verfolgungsempf anger (50) gerichtet ist und von den Empfänger festgestellt wird.

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   BAD ORiGiNAL

   - 58 -
3. 3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Verfolgungsempfanger (30) eine Detektoranordnung (62) und einen Abtastspiegel (60) aufweist, auf den die Infrarotstrahlung gerichtet ist und der bewirkt, daß die Detektoranordnung (62) ein erstes Grobverfolgungs-Blickfeld (64) mit großen Öffnungswinkel abtastet und Fehlersignale mit einer ersten Frequenz erzeugt, solange die Fehlersignale ctes Infrarot-Verfolgungseiapfängers ($0) je einen ersten Schwellenwert überschreiten, und ein zweites Feinverfolgungs-Blickfeld (65) mit kleinen Öffnungswinkel abtastet und Fehlersignale mit einer zweiten Frequenz erzeugt, die höher ist als die erste Frequenz, wenn die Fehlersignale unter die Schwellenwerte abfallen.
4. 4. Gerät nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, da.fi die Größe der Fehlersi^nale von der Stelle des Blickfeldes (64) abhängig ist, an der die Infrarotstrahlung einfällt, und zur Kitte des Blickfeldes (64) hin abnimmt, so daß die Umschaltung auf das Feinverfolgungs-Blickfeld (65) erfolgt, wenn die Infrarotstrahlung in einen beschränkten Bereich in der Mitte des Blickfeldes einfällt.
5. 5· Gerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Verfolgungsempfänger (30) so eingerichtet ist, daß er das Steuersignal (IROT) für die Betriebsartensteuerung (26) nur dann liefert, wenn von der Detektoranordnung (62) Infrarotenergie in einen bestimmten Zeitintervall mindestens zweimal hintereinander empfangen wird«

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6. 6· Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es weiterhin eine Laser-Entfernungsmeßeinrichtung (57» 38) umfaßt, die mit Hilfe der Optik (25) eine kohärente Strahlung auf das Ziel (T) richtet und am Ziel reflektierte Strahlung empfängt, um daraus Informationen über die Entfernung des Zieles abzuleiten.
7. 7. Äerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Optik (25) von einem Spiegel gebildet wird und zwischen dem Spiegel (25) und dem Infrarot-Verfoigungsempfänger (30) sowie der Laser-Entfernungsmeßeinrichtung (37» 38) derart ein Fernrohr (35) angeordnet ist, daß die·kohärente Strahlung der Laser-Entfernungsmeßeinrichtung .(37» 38) durch das Fernrohr (35) dem Spiegel (25) zugeführt wird, damit sie in Sichtung auf das Ziel (G?) reflektiert wird, und weiterhin auf den Spiegel (25) gerichtete, vom Ziel (T) reflektierte kohärente Strahlung und vom Ziel ausgehende Infrarot-Strahlung auf das Fernrohr (35) reflektiert wird, und daß das Fernrohr (35) Glieder (215) enthält, die die Infrarotstrahlung dem Infrarot-Verfolgungsempfänger (30) und das kohärente Licht der Laser-Entfernungsmeßeinrichtung (37» 38) zuführen»
8. 8. Gerät nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es mit.einem Feuerleitrechner (15) verbunden ist, der als Funktion von Informationen über Azimut, Elevation und Entfernung eines verfolgten Zieles (T) Richtbefehle erzeugt, und diesen Feuerleitrechner (15) mit Informationen versorgt, die von der Stellung der Optik (25) abgeleitet und gegebenenfalls von der Laser-Entfernungsmeßeinrichtung (37, 38) ermittelt sind.

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