DE2021817C3 - Gerät zum Suchen und Verfolgen eines Zieles - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Suchen und Verfolgen eines Zieles mit einem einstellbaren optischen System zur Überwachung der Richtung, aus der

Strahlungsenergie auf das System einfällt, mit einem Verfolgungsempfänger, dem von dem optischen System Infrarot-Energie zugeführt wird und der auf diese Infrarot-Energie anspricht und für die Stellung der Quelle der Infrarot-Energie in bezug auf die Achse des optischen Systems charakteristische Fehlersignale erzeugt, mit einer Betriebsarten- und Richtungssteuerung, welche die Ausrichtung des optischen Systems während des Suchbetriebes vor dem Feststellen von Infrarot-Energie durch den Verfolgungsemp-

fänger in Abhängigkeit von Suchsignalen und während des Verfolgungs.tetriebes nach dem Feststellen von Infrarot-Energie in Abhängigkeit von den Fehlersignalen derart steuert, daß v/ährend des Verfolgungsbetiiebes die Achse des optischen Systems auf

die Quelle der Infrarot-Energie im wesentlichen ausgerichtet ist.

Ein solches Gerät ist aus der US-PS 3 116418 bekannt. Das bekannte Gerät weist ein scharfbündelndes Fernruhr auf, in dessen Brennpunkt sich ein Fhotodetektor befindet. Nur die längs der optischen Achse des Fernrohres einfallende Strahlungsenergie gelangt zum Detektor und erzeugt ein Ausgangssignal. Zum Auffassen und Verfolgen eines Zieles wird dem gesamten Fernrohr, das sich auf einer Plattform befin-

det, eine spiralförmige Bewegung in bezug auf diese Plattform erteilt. Wird bei dieser Bewegung Strahlungsenergie vcm Detektor festgestellt, so wird die Plattform in einer solchen Richtung verschwenkt, daß sich die Stelle, an der Energie bei der spiralförmigen Abtastung empfangen wird, dem Zentrum der Spirale nähert. Zugleich wird der Durchmesser der abgetasteten Spirale vermindert. Hienu sind außerordentlich komplizierte Steuervorgänge erforderlich. Außerdem ist ein ständiges Schwenken des gesamten Fernrohres erforderlich, um Fehlersignale ;m erhalten, die fur eine Zielverfolgung unbedingt erforderlich sind. Das bekannte Gerät benötigt daher eine Vielzahl komplizierter mechanischer Glieder zur Steuerung der Bewegungen des Fernrohres und der Plattform, die bei der gleichseitig erforderlichen Präzision nicht nur sehr kostspielig, sondern auch sehr empfindlich und daher störanfällig sind.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe

zugrunde, ein Gerät der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß es keine komplizieren und störanfälligen mechanischen Einrichtungen zum Erzeugen der für die Zielverfolgung erforderlichen Signale benötigt und auch zum Suchen und Verfolgen eines Zieles mit hoher Genauigkeit mit einfachen Schaltungsanordnungen auskommt.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Verfolgungsempfänger eine lineare Anordnung von Infrarot-Detektoren, einen Abtastspiegel und zwei Abtüstgeneratoren zur Steuerung des Abtastsiegels umfaßt, von denen der erste Abtastgenerator ein Schwenken des Abtastspiegels um einen großen Winkel während des Suchbetriebes und während eines Grobverfolgungsbetriebes, bei dem die Infrarot-Energie von einem außerhalb eines mittleren Bereiches der Detektoranordnung liegenden Infrarot-Detektor erfaßt wird, und der zweite Abtastgenerator ein Schwenken des Abtastspiegels um einen kleinen Winkel während eines Feinverfolgungsbetriebes, bei dem die Infrarot-Energie von einem in einem mittleren Bereich der Detektoranordnung liegenden Detektor erfaßt wird, bewirkt, und daß eine Laser-Entfernungsmeßeinrichtung zur Messung der Entfernung der Infrarot-Quelle vorhanden ist, deren ausgesendetes und vom Ziel reflektiertes Licht durch das gleiche optische System geleitet wird, das die Infrarot-Energie der Detektoranordnung zuführt.

Bei dem erfindungsgemäßen Gerät wird also nicht von einem ausschließlich in der Achse des optischen Systems angeordneten Detektor Gebrauch gemacht, sondern von einer Anzahl in einer Reihe angeordneter Detektoren. Diese Detektoren erfassen ein größeres Blickfeld und es wird durch die Stellung des Detektors, der von einfallender Infrarot-Energie getroffen wird, die Ablage der Infrarot-Quelle von der Achse des optischen Systems angezeigt. Daher ist keine komplizierte spiralförmige Bewegung des optischen Systems erforderlich, sondern es genügt ein einfacher Schwenkspiegel, um das von dem Fernrohr erzeugte Bild über die Detektoranordnung hinwegzuführen und auch die Winkellage festzustellen, in der die Energiequelle von der Achse des optischen Systems abliegt. Durch einfaches Verändern der Schwingamplitude läßt sich das Blickfeld für eine Feinverfolgung ändern. Wird dabei noch die Schwingfrequeinz erhöht, so werden auch Fehlersignale höherer Frequenz erzeugt, die ein schnelleres Ansprechen bei der Feinverfolgung ermöglichen. Dadurch wird eine Dedeutende Verbesserung der Zielverfolgung bei gleichzeitiger Vereinfachung des Gerätes erreicht.

Außer der mittels der Detektoranordnumg und des Schwingspiegels feststellbaren Lage eines Zieles im Azimut und in der Elevation ist auch die Entfernung des Zieles von großem Interesse. Es ist bekannt, zur Messung der Zielentfernung Laser-Entfernungsmeßgeräte einzusetzen. Es besteht jedoch ein Problem darin, den scharf gebündelten Strahl des optischen Send 'rs mit ausreichender Genauigkeit auf das Ziel zu richten, um das Ziel zu treffen und eindeutige Echosignale zu erhalten. Die Anwendung eines Zielverfolgungsgerätes ermöglicht zwar die Ableitung von Signalen, die die Ausrichtung eines Laser-Lntfernungsmeßgerätes ermöglichen, jedoch werden zum Nachführen des Laser-Entfernungsmeßgeirätes wiederum kornpli/ierte Servo-Einrichtungen benötigt. Bei dem erfindungsgemäßen Gerät ist auch dieses Problem auf einfache Weise gelöst, indem nämlich d;<s von der Laser-Entfernungsmeßeinrichtung ausgesendete und vom Ziel reflektierte Licht durch das gleiche optische System geleitet wird, das die Infrarot-Energie der Detektoranordnung zuführt. Damit ist der Laserstrahl zwangläufig auf das gleiche Ziel gerichtet, welches von dem erfindungsgemäßen Gerät aufgefaßt wurde und verfolgt wird. Dadurch wird die Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Gerätes weiterhin bedeutend erhöht. Bei dem bekannten Gerät, das von

ίο einem spiralförmig bewegten optischen System Gebrauch macht, wäre eine solche Lösung nicht möglich, weil für das Laser-Entfernungsmeßgerät ein ruhendes optisches System benötigt wird.

Die von dem erfindungsgemäßen Gerät gelieferten 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-Verfolgungsempfängers gewonnenen Azimut- und Elevationsinformationen sind sehr viel genauer und weniger verrauscht als die gleichen, von einem Verfolgungsradar abgeleiteten Informationen. Weiterhin kann der IR-Verfolgungsempfänger weniger durch elektronische Störsiignale oder andere Gegenmaßnahmen gestört werden, 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 Abseihießen. 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 an Hand 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 für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden. Es zeigt

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 Gerat nach Fig. 2 Anwendung findet, nützliche Darstellungen,

Fig. 11 und 12 Schaltbilder von Anordnungen, die bei der Zielsuche mit Hilfe des Infrarot-Verfolgungsempfängers benötigt werden, und

Fig. 13 eine schematische Darstellung 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 da/u benutzt werden, ein Ziel zu suchen oder aufzufassen sowie ein Ziel zu verfolgen. Das Radargerat mit Fächerkeule liefert Informationen hinsichtlich des Azimuts (AZ) und der Entfernung (R) dein Verfolgungsradar mit Bleistiftkeuie. das seinerseits Informationen über das Azimut, die Elevation (EL) und die Entfernung einem Feuerleitrechner 15 zuführt. Der Rechner 15 verarbeitet diese Informationen und liefert Richtbefehle an Geschütze, die auf

das verfolgte Ziel feuern. 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 Radargerate 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 Richtspiegel 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 Richtspiegels mittels Fehlersignalen gesteuert wird, die von einem Infrarot (//?)-Verfolgungsempfanger erzeugt werden. Dieser Empfänger arbeitet in einem Grobbetrieb, solange die von ihm erzeugten Fehlersignale einen vorgewählten Schwellenwert überschreiten. Sobald jedoch die Fehlersignale diesen Schwellenwert unterschreiten, wird der IR-Verfoigungsempfänger auf Feinbetrieb umgeschaltet, damit das Ziel genau verfolgt wird.

Die Stellung des Richtspiegels 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 Funktion 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 ermittelt werden, beispielsweise von Radargeräten mit Fächer- und Bleistiftkeulen. Das System kann auch mit manuellem Zielsuchbetrieb eingesetzt werden, bei dem 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 des Zieles erforderlich sind. Das System kann ferner in einem zusätzlichen Betriebszustand für das Auffassen betrieben werden, bei dem der lR-Verfolgungsempfänger sowohl zum Auffassen des Zieles als auch nachher zum Verfolgen des Zieles benutzt wird. In jeder dieser Betriebsarten werden die angenäherten

ίο 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 EIe-

»5 vation eines ermittelten Zieles von Geräten zum Auffassen der Ziele zugeführt. Wie dargelegt, können beim normalen Suchbetrieb diese Geräte übliche Radargeräte umfassen, wie beispielsweise 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 Sichtspiegels 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 25 um zwei zueinander senkrechte Drehachsen unter Verwendung der gemesscnen Stellungen eines Kardangelenkes, die von dem AZ- und EZ^Resolvern 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 einem IR-Verfolgungsempfänger 30 zugeführt Das gleiche Fernrohr 35 und der Richtspiegel 25 werden dazu benutzt, das Licht eines optischen Sende π 37 auf das Ziel zu richten und das Licht, das von den Ziel auf das System zurückgeworfen wird, zu empfan gen und auf einen Strahlungsempfänger 38 zu richten Die Laser-Sender-Empfänger-Kombination dient al Laser-Entfernungsmeßeinrichtung, die die Zielent fernung R liefert, die in einem Feuerleitsystem den Feuerleitrechner 15 zugeführt wird.

Wie im folgenden mehr im einzelnen erläutert wire erzeugt der IR-Verfolgungsempfänger 30, wenn e von einem Ziel eine ausreichend starke IR-Strahlun empfängt, um das Auffassen eines tatsächlichen Ziele anzuzeigen, ein Signal »IR am Ziel (IROT)« das de Betriebssteuerung 26 zugeführt wird und die Be triebssteuerung veranlaßt, auf Verfolgungsbetrie umzuschalten, bei dem die beiden Ausgangsleitunge 41 und 42 des IR-Verfolgungsempfängers 30 mit dei Servoantrieb 23 verbunden sind. Diese Leitunge dienen dazu, dem Servoantrieb 23 Azimut- und El* vations-Fehlersignale E_AZ und E_EL zuzuführen, d von dem IR-Verfolgungsempfänger zugeführt we

den. Diese Fehlersignale sind eine Funktion der Ablage des Zieles von der Mitte des Blickfeldes des IR-Verfolgungsempfängers, die mit Hilfe von im IR-Vcrfolgungsempfänger angeordneten Detektoren festgestellt wird. Der Servoantrieb 23 verwendet diese Fehlersignale zur Veränderung der Stellung des Spiegels, 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-Vcrfolgungsempfänger zunächst in einem Grobbetrieb verwendet, bei dem das Blickfeld des IR-Verfolgungsempfängers relativ groß ist. Wenn die Fehlersignale E_A7 und E_tl unter vorgewählte Schwellenwerte fallen, wird der Empfänger auf einen Feinbetrieb umgeschaltet, indem Verfolgungsinformationen mit einer sehr viel höheren Frequenz erzeugt und dadurch die Verfolgungseigenschaften 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-Codierer und EL-Codierer bezeichnet sind, festgestellt. Die Ausgangssignale der Codierer 47 und 48 werden dazu bestimmt, den Azimut und die Elevation des verfolgten Zieles festzustellen und bei der Ausführungsform nach Fig. 2 einem Feuerleitrechner 15 zuzuführen.

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß bei dem erfindungsgemäßen Geriit 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 Zielelevationsinformaiionen 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 Su υ signale störbar. Weiterhin ist bei der Verfolgung die Azimut- und EIevationsinformation, die mit Hilfe des IR-Verfolgungsempfängers erhalten werden kann, sehr viel genauer und weniger rr.ii Rauschen behaftet als die gleiche Information, die von einem üblichen Verfolgur.gsradar geliefert wird.

Die Art und Weise, in der der IR-Verfolgungsempfänger 30 im Grob- und Feinbetrieb arbeitet, kann am besten an Hand der Fig. 3 bis 10 erläutert werden. Diese Figuren geben Diagramme und Schaltbilder von Bauteilen wieder, die für den Beirieb des Empfängers erforderlich sind. Die Schaltbilder veranschaulichen Beispiele der Art von Schaltungsanordnur.gen, die für den Betrieb des Empfängers benötigt werden, ohne die Erfindung auf diese speziellen Beispiele zu beschränken.

Bei der Anordnung nach Fig. 3 sendet ein aufgefaßtes Ziel T 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 <lurch das Fernrohr 35 auf den IR-Verfolgungsempfänger 30 gerichte^! 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 Linen Teil des Fernrohres bilden. Der IR-Verfolgungsempfänger enthält eine Detektoran-5 oidnung 62, die in der Brennebene des Fernrohres angeordnet ist. so daii die IR-Strahlung aui oder nahe den Detektoren, die die Detektoranordnung 62 bilden, zu einem Punkt fokussiert wird.

Die Detektoranordnuwg 62 umfaßt eine in einer

ίο Reihe angeordnete ungerade Anzahl von Detektoren. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um neun Detektoren Dl bis D9. 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 schräggestelte Detektoren DlO und DIl vorhanden, die zu beiden Seiten des mittleren Detektors D5 symmetrisch zu diesem Detektor angeordnet sind.

In Fig. 3 bezeichnet die gestrichelte Linie 64 ein Grobvcrfolgungsfeld, das über 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 ver-

»5 wendet wird. Die gestrichelte Linie 65 gibt das Feinverfolgungsfeld wieder, das über die Detektoranordnung hin- und hergehend hinweggeführt wird, wenn der Empfänger im Feinbetrieb arbeitet. Die Detektoranordnung 62 ist in dem IR-Verfolgungsempfanger 30 so angebracht, daß die Detektoren Dl bis D9 in der Brennebene des Fernrohres und in einer Richtung parallel zur Drehachse 61 liegen, obwohl sie in Fig. 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-Verfolgungsempfänger beim ersten Einschalten im Grobbetrieb arbeitet. Nachdem der Abtastspiegel 25 zunächst 5,0 eingestellt worden ist. daß er die vom Ziel 7'einfailende IR-Strahlung auf den Abtastspiegel 60 reflektiert, wird das Grobverfolgungsfeld 64 mit groüam Blickwinke! über die Detektoranordnung hin und her hinweggetührt und die vom Ziel einfallende IR-Strahlung von einem der Detektoren der Detektoranordnung festgestellt. Der Abtastspiegel 60 kann bei jedem Abtastzyklus 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 dei Detektoren treffen wird, wenn sich der Abtastspiegel 60 in seiner Nullstellung befindet. In diesem Fall isi das Ziel nahe oder in der Mitte des Blickfeldes festgestellt.

Wenn dagegen der Richtspiegel 25 eine ändert Stellung einnimmt, wird die vom Ziel einfallende IR Strahlung von einem der Detektoren der Reihe fest gestellt, wenn die Stellung des Abtastspiegels 60 voi dessen Nullstellung abweicht. Demnach ist die Stel lung des Abtastspiegels in dem Augenblick, in den von einem der Detektoren der Reihe ein Ziel festge stellt wird, eine Anzeige für einen Fehler in der Stel lung des Richtspiegels 25 in bezug auf seine normal· Azimut-Nullstellung, die 90° in bezug auf die Fern rohrachse beträgt. Diese augenblickliche Winkclstel lung des Abtastspiegels, die durch A' wiedergegebe ist, kann als Fehler im Azimut oder einfach als A/i

mutfehler E_A7 gedacht weiden. 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 um seine in der Zeichenebene vertikale Drehachse wiedeigibt, was in Fig. 3 durch einen Pfeil Yangedeutet ist. Dieser Fehler kann als Fehler in der Elevation oder einfach als Elevalionsfehler E_EL 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 Abtastspiegels 60 charakteristisch sind. Diese Spannungen werden dann dazu benutzt, die Fehler sowohl im Azimut als auch in der Elevation abzuleiten, die dem Servoantrieb 23 zugeführt werden, damit die Stellung des Richtspiegels 25 in bezug auf seine beiden Drehachsen so verstellt wird, daß die vom Ziel Γ stammende Energie in den mittleren Bereich des Blickfeldes gelenkt wird.

Der IR-Verfolgungsempfäiiger 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, jedoch verschiedene Amplituden, so daß sie infolgedessen auch verschiedene Frequenzen haben. Es ist das Ausgangssignal dieser beiden Generatoren, das über einen Addierer 82 einem Verstärker 80 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Verstärkers wird dazu benutzt, die Drehung des Abtastspiegels 60 zu steuern und dadurch diesen Spiegel zum Ausführen einer Abtastbewegung zu veranlassen, durch die das Blickfeld über die Detektoranordnung hinwegbewegt wird. Wenn das Ausgangssignal des Ablenkgenerators 75 zugeführt wird, führt der Abtastspiegel 60 das große Blickfeld 64 (Fig. 3) über die Detektoranordnung hinweg, während das kleinere Blickfeld 65 über die gleiche Detektoranordnung hin und her hinweggeführt 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 E_M liefert, das einem Addierer 82 zugeführt wird. Die Amplitude des Signals E_M ist eine Anzeige für die Relativstellung des Abtastspiegels 60 in bezug auf dessen Nullstellung, während die Polarität des Signals E_M die Richtung in bezug auf die Nullstellung anzeigt.

Die relative Amplitude und Polarität des Signals E_M als Funktion 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 Signals E_M zunimmt, wenn die Stellung des Abtastspiegels 60 von der Nullstellung aus zunimmt. Das Signal £_M 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 F i g. 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_AZ zu erzeugen. Wie ersichtlich, ist mit jedem der neun Detektoren Dl 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 Schwellenwerttcnaltungen 111 115 und 119, die jeweils, mi ι einem der Detektorer Dl. Ü5 und D9 verbunden sind, wiedergegeben Beim Grobverfolgungsbetrieb, also bei großem Blickwinkel, wird das Ausgangssignal des ODER-Gatten 95 einem Haltekreis 120 zugeführt, der außerdem die Spannung E_M empfangt.

Das Ausgangssigna] des ODER-Gatters 95 wire ίο außerdem einem Zähler 121 zugeführt. Der Stand de; Zählers wird jedesmal um 1 erhöht, wenn da! ODER-Gatter 95 angesteuert wird. Wenn von der Detektoren mehrfach hintereinander Energie festgestellt wird, was anzeigt, daß IR-Strahlung von einen tatsächlichen Ziel geliefert wird, erreicht der Stanc des Zählers einen vorgegebenen Wert und es erzeug der Zähler ein Signal »IR vom Ziel (IROT)«, das dei Betriebsartensteuerurig 26 zugeführt wird und diesf Steuerung auf die Betriebsart Verfolgen umschaltet Bei dieser Betriebsart sind es die Fehlersignale de; IR-Verfolgungsempfängers 30, die zur Steuerung dei Stellung des Richtspiegels 25 benutzt werden. Demnach besteht die Funktion des Zähler; 121 darin, zt gewährleisten, daß das Umschalten des Systems vorr 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, daC Stör- und Rauschsignale zur Erzeugung des Signali

IROT nicht beitragen, kann der Zähler 121 vorzugsweise eine Schaltungsanordnung umfassen, die der Zahler zurückstellt, wenn zwischen Ausgangssignaler des ODER-Gatters 95 ein größeres als ein vorgewähltes Intervall verstreicht.

Immer wenn ein Ziel von einem der neun Detektoren testgestellt wird und das Ausgangssignal diese; Detektors den Schwellenwert in der zugeordneter Schwellenwertschaltung überschreitet, wird da; UDER-Gatter 95 vorbereitet oder angesteuert, se

daß es den Haltekreis 120 auslöst und veranlaßt, die !spannung E_M zu halten oder zu speichern. Infolgedessen gibt die Spannung des Haltekreises die Stellung des Spiegels zum Zeitpunkt der Auffassung eines Zie-Ks an. Diese Spannung stellt nach Durchlaufen eines

Hlters 122 den Stellungsfehler auf der X-Achse ■f\Y ' ^{der als} Azimutfehler E₄, betrachtet wird. Wenn das System im Verfolgungsbetrieb arbeitet, wird dieses Fehlersignal dem Servoantrieb 23 übei die Leitung 41 zugeführt, damit er die Stellung des

so Kichtspiegels 25 um seine senkrechte Drehachse korngiert und dadurch das Ziel längs der X-Achse in das Zentrum des Blickfeldes bringt. Da beim Feinbetrieb, also bei kleinem Blickwinkel, das Blickfeld nur die Detektoren D5, DlO und DIl umfaßt, wird bei diesel

Betriebsart der Azimutfehler von dem Ausgangssigna] des Detektors D5 gebildet. Daher ist es bei dieser Betriebsart das Ausgangssignal der Schwellenwertschaltung 115, die dem Haltekreis 120 zum Auslösen zugeführt wird.

Aus dem Vorstehenden geht hervor, daß es für die Bestimmung des Azimutfehlers E_AZ wenigstens beim Grobbetneb ohne Bedeutung ist, welcher der Detektoren der Detektorreihe das Ziel auffaßt, denn es befinden sich die neun Detektoren auf einer zur Abtast-

,iff/ «nkrechten Geraden. Im Gegensatz dazu steht der Fehler längs der K-Achse, also der Elevations ehler E_EL, in einer direkten Beziehung zu dem Detektor, der das Ziel feststellt, und der Stellune des

Detektors in der Detektorreihe. Es ist unmittelbar aus Fig. 3 ersichtlich, daß dann, wenn das Ziel 7 von dem Detektor Dl aufgefaßt wird, ein maximaler Elevationsfehler E_El in einer ersten Richtung in bezug aut das Zentrum vorhanden ist. Wahrend ein maximaler Elevationsfehler E_EI in der entgegengesetzten Richtung angezeigt wird, wenn der Detektor D9 das Ziel auffaßt.

Der Elevationsfehler E_tL kann mit Hilfe der in Fig. 7 dargestellten Schaltungsanordnung ermittelt werden. Grundsätzlich ist bei dieser Schaltungsanordnung der Ausgang jedes der Detektoren Dl bis D4 und D6 bis D9 über eine als Monoflop bezeichnete monostabile Kippschaltung mit einem entsprechenden Widerstand in einer gewichteten Widerstandsmatrix 125 verbunden, die ihrerseits mit dem Eingang eines Verstärkers 126 verbunden ist. Das Ausgangssignal des Verstärkers 126 stellt den Elevationsfehler E_EL beim Grobbetrieb dar. Die acht Monoflops sind mit 131 bis 134 und 136 bis 139 bezeichnet, während die Widerstände mit den Bezugsziffern 141 bis 144 und 146 bis 149 verschen sind.

Eiiien Bestandteil der Matrix bildet auch ein Widerstand 150, der an einer Schaltungsanordnung 155 zur Ermittlung der Elevations-Feinabweichung 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 Dl bis D4 und D6 bis D9 das. Ziel erfassen und dadurch die Größe des Elevationsfehlers E_EL 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 Dl 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.

Das Ausgangssignal E_tL dieser Schaltungsanordnung wird über die Leitung 42 dem Servoantrieb 23 (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 das Fehlersignal £_EL. Das Ausgangssignal dieser Schaltungsanordnung wird der Widerstandsmatrix 125 zugeführt, um zu gewährleisten, daß beim Grobbetrieb der Elevationsfehler E_EL fortlaufend reduziert wird, bis das Ziel vom Detektor DS aufgefaßt wird. Beim F'einbetrieb mit kleinem Blickwinkel ist es das Ausgangssignal der Schaltungsanordnung 155, das nach Verstärkung im Verstärker 157 den Azimutfehler E_EL 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 Haltekreise 161,162 und 163, die unabhängig voneinander durch die Ausgangssignale der Detektoren D5, DIl und DlO ausgelöst werden, wenn diese Detektoren das Ziel feststellen, damit sie die ihnen zugeführte SpaniHing E_M halten. Die im Haltekreis 161 gespeicherte Spannung wird mit Hilfe eines Subtrahierers 164 von da im Haltekreis 162 gespeicherten Spannung abgezogen. Das Ausgangssignal des Subtrahieren wird einem zweiten Subtrahierer 165 zugeführt, in dem eine feste Vorspannung von dem Ausgangssignal des Subtrahierers 164 abgezogen wird. Das resultierende Signal ist die Elevations-Feinabweichung E_u bei der Abtastung des Blickfeldes mit Hilfe des Abtastspiegels 60 von links nach rechts.

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 E_EL darstellt, wenn der Abtastspiegel 60 das Blickfeld von rechts nach links abtastet.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung 155 nach Fig. 8 kann am besten an Hand Fig. 9, bei der es sich um eine vergrößerte Draufsicht auf die Detektoren D5, DlO und DIl handelt, und Fig. 5, dem Diagramm der Spannung E_M in Abhängigkeit von der Spiegelstellung, erläutert werden. In Fig. 9 veranschaulicht die gestrichelte Linie 170 den Elevationsfehler 0, die Linie 171 einen positiven Elevationsfehler E_El , bei dem das Ziel oberhalb der Bildfeldmitte festgestellt wird, und die Linie 172 einen negativen Elevationsfehler E_EL, bei dem sich das Ziel unterhalb der Bildfeldmitte befindet.

Es sei zunächst angenommen, daß der Azimutfehler £.47 gleich Null ist, daß auch der Elevationsfehler E_ct gleich Null ist und der Abtastspiegel 60 eine Abtastung nach rechts ausführt. In diesem Fall ist, wenn das Ziel im Punkt 173 von dem Detektor D5 festgestellt wird, die Spannung E_M gleich Null, denn es ist ein Azimutfehler von Null vorausgesetzt. Wenn jedoch das Ziel im Punkt 174 vom Detektor DIl festgestellt wird, ist £_M von Null verschieden. E_M ist vielmehr einer Spannung gleich, die von dem festen Abstand zwischen den Punkten 173 und 174 abhängt, und es ist infolgedessen die Spannung eine Funktion des Drehwinkels des Abtastspiegels 60 gegenüber seiner Nullstellung, der erforderlich ist, um das Ziel auf den Detektor DIl zu richten. Es sei angenommen, daß diese Spiegeistellung in Fig. 5 durch den Punkt 175 wiedergegeben ist. Infolgedessen ist, wenn das Ziel keinen Elevationsfehler aufweist und der Detektor DIl das Ziel im Punkt 134 empfängt, die Spannung E_M positiv und hat den Wert E₁₇₅. Zum Zweckt der Erläuterung sei E₁₇₅ = + 4 V. In diesem Fall be trägt die feste Vorspannung, die dem Subtrahierer 16i in der Schaltungsanordnung nach Fig. 8 zugeführ wird, +4V.

Unter den vorstehend behandelten Voraussetzung gen ist ersichtlich, daß dann, wenn das Ziel vom De tektor D5 im Punkt 173 festgestellt wird, die Span nung £_M den Wert Null hat. Demnach wird von Haltekreis 161 die Spannung 0 V gespeichert. Wem das Ziel vom Detektor DIl im Punkt 174 festgestell wird, ist E_M = +4 V. Infolgedessen wird im Halte kreis 162 die Spannung + 4 V gespeichert. Das Aus gangssignal des Subtrahierers 164 ist infolgedessei + 4 - (+ 0) = + 4 V. Da weiterhin dem Subtrahiere 165 eine Vorspannung von + 4 V zugeführt wird, is

das Ausgangssignal dieses Subtrahierers +4 — (+4) = G V, wodurch ein Elevationsfehler Null angezeigt wird.

Wenn jedoch ein positiver Elevationsfehler vorhanden ist, das Ziel sich also in Fig. 9 auf der Linie J 71 befindet, wird das Ziel vom Detektor DIl im Punkt 177 empfangen und es ist die Spannung E_M größer als +4 V. Infolgedessen ist das Ausgangssignal des Subtrahierers 164 größer als die dem Subtrahierer 165 zugeführte Vorspannung von +4 V. Daher wird der Subtrahierer 165 eine positive Ausgangsspannung erzeugen, deren Größe und Polarität die Größe und den Sinn oder die Richtung des Elevationsfehlers E_EL 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 DH im Punkt 178 festgestellt wird, die Spannung E_M kleiner als +4 V. Infolgedessen ist das Ausgangssignal des ersten Subtrahierers 164 kleiner als +4 V, so daß dann,, wenn im Subtrahierer 165 die Vorspannung von + 4 V abgezogen wird, eine negative Spannung erzeugt wird, die einen negativen Elevationsfehler anzeigt.

Die Wirkungsweise 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 E_M gleich ist, wenn das keinen Elevationsfehler aufweisende Ziel vom Detektor DlO im Punkt 181 festgestellt wird, so daß das Ausgangssignal des Subtrahierers 169 in diesem Fall gleich Null ist. Bei dem behandelten speziellen Ausführungsbeispiel ist diese negative Vorspannung —4 V.

Bisiher wurde angenommen, daß der Azimutfehler Ε_ΛΖ gleich Null ist. Es sei betont, daß jeder Azimutfehler, der vorhanden sein kann, nicht die Erzeugung des Signals für die Elevations-Feinabweichung beeinträchtigt. Ein Azimutfehler hat zur Folge, daß der Haltekreis 161 eine von Null abweichende Spannung E_M speichert, wenn das Ziel vom Detektor DS festgestellt wird. Der Wert der Spannung E₁₁₄, der in Abhängigkeit von der Abtastrichtung in einem der Haltekreise 162 oder 163 gespeichert wird, wird jedoch um den gleichen Betrag verschoben, der durch die Subtraktion im Subtrahierer 164oder 168 eliminiert wird. Infolgedessen hat ein Azimutfehler keine Wirkung auf das Signal für die Elevations-Feinabweichung E_El ,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-Verfolgungsempfänger 30 auf Grobbetrieb geschaltet. Wenn innerhalb eines ausgewählten Zeitintervalls 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 schultet die Betriebsartensteuerung (Fig. 2) das Gerät auf Suchbetrieb um. Hierbei arbeitet der IR-Verfolgungsempfänger im Grobbetrieb mit großem Blickfeld. Die in den Fig. 4, ft und 7 dargestellten Schalter 182, 183 und 184 nehmen dann die gezeichneten Stellungen ein. Dir mechanischen Schalter sind als einfache Beispielt für Anordnung /um Umschalten des IR-Verfolgungsempfängers von der Grobverfolgung zur Feinverfolgung dargestellt. Es versteht sich jedoch, daß in der Praxis solche mechanischen Schalter zu langsam sind und statt dessen elektronische Schalter verwendet werden können. Wenn bei diesen Schaltern die Schaltarme 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

ίο Wenn sich der IR-Verfolgungsempfänger in der Beiriebsart der Grobverfolgung befindet, wird das Ausgangssignal des Ablenkgenerators 75 (Fig. 4) dazu benutzt, den Abtastspiegel 60 zu verschwenken, um dadurch die Detektoranordnung hin und her über das große Grobverfolgungsfeld 64 (Fig. 3) zu bewegen. Der Azimutfehler E₄₂ wird von der in Fig. 6 dargestellten Schaltungsanordnung erzeugt, wogegen der Elevationsfehler E_EL von der in Fig. 7 dargestellten Schaltungsanordnung erzeugt wird. Diese Fehler

»ο 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-Verfolgungsempfängers 30 vom Grobbetrieb zum Feinbetrieb erforderlich ist, wird von dem Ausgangssignal der Schaltungsanordnung nach Fig. 10 geliefert. Diese Schaltungsanordnung umfaßt im wesentlichen zwei Komparatoren 191 und 192, denen die Absolutwerte von E_AZ und E_EI zugeführt werden. In jedem Komparator wird der Fehler mit einem festen Schwellenwert verglichen. Die Ausgangssignale der beiden Komparatoren werden einem UND-Gatter 193 zuge-

führt. Nur 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 umgeschaltet 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 Haltekreises 120 (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 Spiegelstellungen, die durch die Spannung E_M charakterisiert werden, zu den Zciten abgeleitet wird, zu denen das Ziel von den Detektoren D5. DlO und DIl erfaßt wird.

Bisher wurden nur die Schaltungsanordnungen im IR-Verfolgungsempfänger 30 beschrieben, der bei dci Verfolgung im Grob- und Feinbetrieb benutzt wird Diese Schaltungsanordnungcn sind ausreichend, wenr das Auffassen des Zieles entweder durch übliche Radargeräte oder durch eine manuelle Erfassung mittel« optischer Sichtgeräte erfolgt. Im ersten Fall wird vor der normalen Zielauffassung und im zweiten Fall vor

6s der manuellen Zielauffassung gesprochen. Bei jedei dieser beiden Betriebsarten werden Signale, die Azimut und Elevation des aufgefaßten Zieles darstellen den Klemmen 21 und 22 (Fig. 2) zugeführt, um der

/Co

Richtspiegei 25 so einzustellen, daß vom Ziel stammende Energie auf den IR-Verfuigungsempfänger 30 gerichtet wird., damit der Empfänger imstande ist, das Ziel zunächst im Grobbetrieb und danach im Feinbetrieb zu verfolgen.

Wie oben bereits erwähnt, kann das erfir.dungsgemäße Gerät außerdem in einem zusätzlichen Zielsuchbetrieb arbeiten, bei dem der IR-Verfolgungsempfänger 30 an der Zielsuche teilnimmt. Um dem Gerät eine solche Fähigkeit zu geben, enthält es zusätzliche Schaltungsanordnungen, die am besten an Hand 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 5 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 5 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 190 erzeugt zwei Signale verschiedener Gestalt. Das eine Signal 195 bildet einen Sägezahn, wogegen das andere Signal 196 treppenförmigist. Als Suchsignalgenerator 190 geeignete Generatoren sind aus der Radartechnik bekannt, wo sie für streifenweise Abtastung verwendet werden.

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 Fächerkeule bestimmt ist. Während der Richtspiegel 25 die allgemeine Zielstellung im Azimut abtastet, wird das Treppensignal 196 als Elevationssignal der Klemme 22 zugeführt. Dieses Signal veranlaßt den Richtspiegel 25, während der Abtastung der Zielstellung im Azimut die 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-Verfolgungsempfänger 30 festgestellt wird. Eine solche Feststellung des Zieles wird durch ein Ausgangssignal des ODER-Gatters 95 (Fig. ft) angezeigt.

Gemäß den Lehren der Elf inching wird das erste Ausgangssignal des ODER-Gatiers 95 da/u benutzt, den Zielsuchvorgang zu bei 'den, indem ein Signal STOP dem Suchsignalgenerator 190 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des ODER-Gatters 195 kann auch dazu benutzt werden, dem Umsehalter 192 (Fin. 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 beginnen.

Wie bereits erwähnt, können Stör- und Rauschsignale einen der Detektoren erregen, was zu einem einzigen Ausgangssignal des ODER-Gatters 95 führen kann. Um 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 190 wieder einschaltet und den Umschalter 192 (Fig. 12) zurück in die Stel-

¹S lung S bringt, wenn ein Ausgangssignal des ODER-Gatters 95 nicht innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls 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 Ausgangssignal erzeugt, das nicht auf den Empfang von IR-Strahlung von einem echten Ziel zurückzuführen ist, weil ein solches einzelnes Ausgangssignal nicht von weiteren Ausgangssignalen gefolgt wird, wird der Suchsignalgenentor 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-Verfolgungsempfänger 30 ausgeführt wird, sobald ein Ziel aufgefaßt ist. Ursprünglich arbeitet der Empfänger in einem Grobbetrieb. Wenn dann das Ziel verfolgt und nahe dem Zentrum der Detektoran-Ordnung empfangen wird, wird der Empfänger auf Feinbetrieb umgeschaltet, bei dem ein sehr viel kleineres Blickfeld abgetastet wird. Infolgedessen wird eine sehr viel schnellere Folge von Verfolgungsdaten erzeugt und es wird dadurch die Genauigkeit erhöht, mit der der Richtspiegel 25 eingestellt wird. Infolgedessen werden von dem erfindungsgemäßen Gerät sehr genaue Informationen über die Stellung des verfolgten Zieles geliefert. Die Informationen über Azimut und Elevation des verfolgten Zieles werden von den Codierern 47 und 48 geliefert. Wenn das Gerät in einem Feuerlcitsystem verwendet wird, werden die Azimut- und Elevationsinformationen einem Feuerleitrechncr 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-Ver folgungsempfänger eine heiße Stelle in der von der Auspuff- oder Verbrennungsgasen gebildeten Fedei dicht hinter dem Heckrohr des Zieles erfaßt. Der Ab stand dieser heißen Stelle von dem verletzbaren Be reich des Zieles kann von dem Feuerleitrechner Ii errechnet werden. Zur Kompensation des Abstande zwischen dem hinter dem Heckrohr des Zieles liegen den Verfolgungspunkt und dessen verwundbare Stelle kann dem Feuerleitrechner 15 eine »Feder« Vorspannung zugeführt werden.

Fig. 2, auf die erneut die Aufmerksamkeit gelenk wird, und der vorstehenden Besehreibung ist zu ent nehmen, daß der Riehtspiegel 25 und das Fernroh 35 nicht nur dazu benutzt werden, die vom Ziel stain mende IR-Strahlung auf den lR-Vcrfolgungsempfiir

ger 30, sondern auch das Licht des optischen Senders 37 auf das Ziel und das vom Ziel reflektierte Licht auf den Strahlungsempfänger 38 zu richten. Die Verwendung eines einzigen Fernrohres und eines einzigen Richtspiegels ist besonders vorteilhaft, weil 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 vom optischen Sender auf das Ziel und zurück auf den Strahlungsempfänger zu richten. Weiterhin wird durch die Verwendung eines einzigen Richtspiegels 25, der auf das verfolgte Ziel mit einem 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 dazu 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-Verfolgungsempfänger 30 zu lenken, nun im einzelnen beschrieben.

Fig. 13 zeigt eine schematiche 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 dann durch die Fokussierlinse 204 des Fernrohres den Richtspiegel 25, der den Sendestrahl 200 auf das Ziel T lenkt. Der gleiche Richtspiegei 25 wird dazu benutzt, sowohl die IR-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 IR-Strahlung wird von dem Spiegel 25 auf einen Hohlspiegel 212 des Fernrohres reflektiert. Die Detektoranordnung 22 des IR-Verfolgungsempfängers 30 liegt in der Brennebene des Hohlspiegels 212. Die von dem Hohlspiegel 212 reflektierte IR-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 IR-Strahlung von dem kohärenten Licht zu trennen, indem es der IR-Strahlung den Durchgang zum Abtastspiegel 60 gestattet. In Fig. 13 ist die IR-Strahlung mit der Bezugsziffer 220 bezeichnet.

Während das Filter 215 der IR-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 Richtung auf den Strahlungsempfänger 38 reflektiert wird. In Fig. 13 bezeichnet die Bezugsziffer 221 das von dem Filter 215 reflektierte Licht, während der von dem Strahlungsempfänger 38 empfangene Strahl kohärenten Lichtes mit der Bezugsziffer 225 versehen ist. Aus Fig. 13 ist demnach ersichtlich, daß das Fernrohr 35 von einem einrohrigen Fernrohr gebildet wird und dazu dient, einen Strahl kohärenten Lichtes, der vom optischen Sendei 37 geliefert wird, auf das Ziel T zu richten, und außerdem sowohl das vom Ziel reflektierte kohärente Lichi und die vom Ziel ausgehende IR-Strahlung zu empfangen. Durch die Verwendung des Filters 215 werder die beiden Energiearten getrennt und es wird die IR. Strahlung dem Abtastspiegel 60 zugeführt, wogeger das kohärente Licht in Richtung auf den Strahlungsempfänger 38 reflektiert wird.

Die vorstehende Beschreibung kann demnach se zusammengefaßt werden, daß sie ein neuartiges Geräi behandelt, bei dem die Zielverfolgung mit Hilfe eines IR-Verfolgungsempfängers vorgenommen wird, dei genaue Informationen über den Ort des verfolgter Zieles, nämlich Azimut und Elevation, liefert. Weiterhin umfaßt das Gerät eine Laser-Entfernungsmeßeinrichtung, 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 dem Verfolgungsdaten mit 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-Verfolgungsempfdiiger automatisch auf einen Feinbetrieb umgeschaltet, in dem Informationen über den Ort des verfolgten Zieles mit sehr viel höherer Frequenz geliefert werden, so daß eine bedeutende Erhöhung der Genauigkeit der Zielverfolgung erreicht wird.

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 im wesentlichen 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 Abstiahlung der Energie nur in einem sehr kleinen Raumwinkel, der gewöhnlich weniger als 1 Milliradiah beträgt. Daher stellt das Entdecken und Stören einer solchen Laser-Entfernungsmeßcinrichtung ein höchst schwieriges Problem dar

Wie der vorhergehenden Beschreibung /u entnehmen ist, müssen dem neuartigen Gerat 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 Winkeisteilungen der kardanischen Aufhangung eines von Hand einstellbaren optischen

Sichtgerätes geliefert. Demnach kann das erfindungsgemäße Gerät in Verbindung mit Radargeräten verwendet werden, die nur zum Suchen und Auffassen eines Zieles im Blickfeld des Systems Verwendung finden. Wenn jedoch solche Radargeräte aus diesen oder jenen Gründen nicht betreibbar sind, beispielsweise wegen elektronischer Störungen oder anderer Gegenmaßnahmen, kann das System mit manueller Zielsuche betrieben werden.

Wie vorher an Hand der Fig. 11 und 12 erläutert wurde, kann das Gerät nach der Erfindung auch in einem zusätzlichen, eigenen Suchbetrieb arbeiten, bei dem das Gerät selbst zum Suchen und Auffassen des

Zieles sowie zur Verfolgung des Zieles verwende wird. Bei dieser zusätzlichen Betriebsart wird voraus gesetzt, daß die Azimutstellung eines ermittelten Zie les geliefert wird, beispielsweise von einem Suchrada

mit Fächerkeule. Das Gerät wird dann so betrieben daß es diese Information (Fig. 11) heim Suchen de Zieles verwendet, indem die Stellung des Richtspie gels 25 \ erändert wird, bis von dem lR-Verfolgungs empfänger des Gerätes vom Ziel herrührende IR

ίο Strahlung empfangen wird. Wenn einmal das Zk aufgefaßt wird, übernimmt das Gerat die Zielverfo: gung wie bei den anderen beiden Arten der Zielsucht nämlich der normalen oder der manuellen Zielsuche.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Gerät zum Suchen und Verfolgen eines Zieles mit einem einsteilbaren optischen System zur Überwachung der Richtung, aus der Strahlungsenergie auf das System einfällt, mit einem Verfolgungsempfänger, dem von dem optischen System Infrarot-Energie zugeführt wird und der auf diese Infrarot-Energie anspricht und für die Stellung der Quelle der Infrarot-Energie in bezug auf die Achse des optischen Systems charakteristische Fehlersignale erzeugt, mit einer Betriebsarten- und Richtungssteuerung, welche die Ausrichtung des optischen Systems während des Suchbetriebes vor dem Feststellen von Infrarot-Energie durch den Verfolgungsempfänger in Abhängigkeit von Suchsignalen und während des Verfolgungsbetriebes nach dem Feststellen von Infrarot-Energie in Abhängigkeit von den Fehlersignalen derart steuert, daß während des Verfolgungsbetriebes die Achse des optischen Systems auf die Quelle der Infrarot-Energie im wesentlichen ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfolgungsempfänger (30) eine lineare Anordnung (62) von Infrarot-Detektoren (Dl bis D9), einen Abtastspiegel (60) und zwei Abtastgeneratoren (75, 76) zur Steuerung des Abtastspiegels (60) umfaßt, von denen der erste Abtastgenerator (75) ein Schwenken des Abtastspiegels (60) um einen großen Winkel während des Suchbetriebes und während eines Grobverfolgungsbetriebes, bei dem die Infrarot-Energie von einem außerhalb eines mittleren Bereiches (65) der Oetektoranordnung (62) liegenden Infrarot-Detektor erfaßt wird, und der zweite Abtastgenerator (76) ein Schwenken des Abtastspiegels (60) um einen kleinen Winkel während eines Feinverfolgungsbetriebes, bei dem die Infrarot-Energie von einem in einem mittleren Bereich (65) der Detektoranordnung (62) liegenden Detektor (DS) erfaßt wird, bewirkt, und daß eine Laser-Entfernungsmeßeinrichtung (37, 38) zur Messung der Entfernung der Infrarot-Quelle vorhanden ist, deren ausgesendetes und vom Ziel (T) reflektiertes Licht durch das gleiche optische System (25, 35) geleitet wird, das die Infrarot-Energie der Detektoranordnung (62) zuführt.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verfolgungsempfänger (30) so eingerichtet ist, daß er ein Steuersignal (IROT) für die Betriebsartensteuerung (26) zum Umschalten von Such- auf Verfolgungsbetrieb nur dann liefert, wenn der Detektoranordnung (62) Infrarot-Energie in einem bestimmten Zeitintervall mindestens zweimal hintereinander zugeführt wird.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das optische System (25. 35) einen Spiegel (25) und ein zwischen dem Spiegel (25) und dem Verfolgungsempfänger (30) sowie der Laser-Entfernungsmeßeinrichtung (37, 38) angeordnetes Fernrohr (35) umfaßt, das die kohärente Strahlung der Laser-Entfernungsmeßeinrichtung (37, 38) durch das Fernrohr (35) dem Spiegel (25) zugeführt wird, damit sie in Richtung auf das Ziel ( T) reflektiert wird, daß 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 Verfolgungsempfänger (30) und das kohärente Licht der Laser-Entfernungsmeßeinrichtung (37, 38) zuführen.

4. Gerät nach einem 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 Ausrichtung des optischen Systems (25,35) abgeleitet und gegebenenfalls von der Laser-Entfernungsmeße'inrichtung (37, 38) ermittelt sind.