-
Verfahren zum Fernlenken eines sich selbsttätig bewegenden Körpers
und Einrichtung zur DurchfUhrung des Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren
und eine Einrichtung zur DurchfUhrung des Verfahrens zum Fernlenken eines sich selbsttätig
bewegenden Körpers mit Hilfe einer auf das zu erreichende Ziel ausgerichteten Fernsehkamera.
-
Der Einsatz von Fernsehkameras innerhalb der Fernlenktechnik erfolgte
bisher in sog. zielweisenden Lenkverfahren, bei denen der fernzulenkende Körper
das zu erreichende Ziel
mit Hilfe einer Fernsehkamera ortet und
das Ortungsergebnis zum Lenkstand Uberträgt, wo in Abhängigkeit des Ortungsergebnisses
die den fernzulenkenden Körper auf das Ziel ausrichtenden Fernlenkkommandos erzeugt
und auf den Körper Ubertragen werden (Ferd. Müller, '2Leitfaden der Fernlenkung",
1955, Seite 53).
-
Das Fernlenken eines sich selbsttätig bewegenden Körpers mit Hilfe
dieses Verfahrens errordert Jedoch große Geschicklichkeit des Lenkschützen und ein
geübten räumliches Vorstellungsvermögen, da nach dem von einem Monitor angezeigten
ebenen Bild des Zieles und seiner Umgebung der außerhalb des Bildes befindliche
Körper fernzulenken ist.
-
Es ist auch bekannt, das Pernlenken eines Körpers dadurch zu erleichtern,
daß mit Hilfe einer elektronischen Winkelmeßeinrichtung die Jeweiligen Ablagen des
Körpers von der durch ein parallel dazu angeordnetes Fernrohr bestimmten Zieldeckungsgeraden
automatisch ermittelt werden, die in Form von analogen Spannungen als Eingangsgrößen
für einen Rechner zur Ermittlung der den Körper auf die Zieldeckungsgerade rückführenden
Fernlenkkommandos dienen (französische Patentschrift 1 13o 732).
-
Da der Auffaßbereich solcher Winkelmeßeinrichtungen sehr gering ist,
bereitet es große Schwierigkeiten, den fernzulenkenden Körper unmittelbar nach seinem
Start in den Auf faßbereich der Winkelmeßeinrichtung zu bringen, insbesondere, wenn
es sich bei dem Fernlenkobjekt um einen rückstoßgetriebenen Flugkörper handelt.
Ferner bereitet es Schwierigkeiten, Winkeldivergenzen zwischen der optischen Achse
der Winkelmeßeinrichtung und der optischen Achse des Fernrohres zu vermeiden. Solche
Divergenzen verhindern ein genaues Fernlenken des Flugkörpers. Selbst bei exakt
ausgeführten Lenkeinrichtungen
dieser Art gehen infolge unvermeidlicher
Startstreuungen viele der fernzulenkenden Flugkörper beim Start verloren, ehe sie
von der Lenkeinrichtung beeinflußbar sind.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen
durch ein neues Verfahren sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens
zum Fernlenken eines sich selbsttätig bewegenden Körpers, insbesondere eines rückstoßgetriebenen
Flugkörpers unter Verwendung einer Fernsehkamera, die der Bildaurnahme sowohl des
vom Flugkörper zu erreichenden Zieles als auch des Flugkörpers dient.
-
Ausgehend von einem Verfahren zum Fernlenken eines sich selbsttätig
bewegenden Körpers, insbesondere eines rückstoßgetriebenen Flugkörpers nach dem
von einer Fernsehkamera aufgenommenen Zielbild ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung
dadurch gelöst, daß auf dem Bildschirm der das im sichtbaren Lichtwellenbereich
aufgenommene Zielbild anzeigenden Einrichtung (Monitor) ein Fadenkreuz elektronisch
eingeblendet und die Fernsehkamera so auf das Ziel ausgerichtet wird, daß Fadenkreuz
und Zielbild zur Deckung gelangen, daß nach dem Ausrichten der Fernsehkamera das
in einem anderen Spektralbereich aufgenommene Bild des zu lenkenden Flugkörpers
ebenfalls auf dem Bildschirm angezeigt und daß durch Vergleich der der Flugkörperabbildung
zugehörigen augenblicklichen horizontalen und vertikalen Ablenkspannungen mit den
den horizontalen und vertikalen Balken des Fadenkreuzes zugeordneten Ablenkspannungen
Differenzspannungen ermittelt werden, die als Eingangsgrößen für den Lenkregelkreis
des zu lenkenden Flugkörpers dienen.
-
Nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung werden nach.
-
dem ersten Ausrichten der Fernsehkamera auf das zu- erreichende Ziel
durch Vergleich der Ablenkspannungen zweier aufeinanderfolgender
Abtastungen
bzw. mit einem vorgegebenen Sollwert der Zielabbildung im sichtbaren Lichtwellenbereich
Differenzspannungen ermittelt, die Je einem die Fernsehkamera nach Höhe und Seite
dem Ziel nachführenden Regelkreis und den Einrichtungen zur Ermittlung der Eingangsgrößen
für den Lenkregelkreis des zu lenkenden Flugkörpers zugeführt werden.
-
Eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist dadurch gekennzeichnet, daß der einen Monitor speisenden Fernsehkamera ein von
einem Taktgeber gesteuertes Spektralfilter vorschaltbar ist und daß die horizontale
und vertikale Ablenkeinheit der Fernsehkamera über je ein von dem Taktgeber und
dem vom Flugkörper veranlaßten Bildsignal der Fernsehkamera gesteuertes Tor und
über je einen Speicher mit je einem Vergleicher verbunden sind, denen je eine einstellbare
Referenzspannungsquelle (Balkengenerator) zugeordnet ist und deren Ausgängm die
in Abhängigkeit der Vergleiche zwischen den dem Fadenkreuz und den dem Flugkörper
zugeordneten Ablenkspannungen gewonnenen Differenzspannungen abnehmbar sind.
-
Wird das manuelle Nachführen der Fernsehkamera durch eine automatische
Nachführung ersetzt, so ist eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung
dadurch gekennzeichnet, daß der einen Monitor speisenden Fernsehkamera ein von einem
Taktgeber gesteuertes Spektralfilter vorschaltbar ist, daß die horizontale und vertikale
Ablenkeinheit der Fernsehkamera über Je ein von dem Taktgeber und dem vom Flugkörper
veranlaßten Bildsignal der Fernsehkamera gesteuertes Tor und über je einen Speicher
mit je einem Vergleicher verbunden sind, und daß für die Fernsehkamera eine selbsttätige
Nachführeinrichtung vorgesehen ist, deren Eingangsspannungen als zusätzliche Führungsgrößen
ber je einen Summierverstärker den Vergleichern zuführbar sind, deren Ausgängen
die als Eingangsgröße für den Flugkörper-Lenkregelkreis dienenden Differenzspannungen
abnehmbar sind.
-
Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, werden nach dem erfindungsgemaßen
Verfahren mit ein und derselben Fernsehkamera Ziel und zu lenkender Körper erfaßt,
also Ortung und Zielverfolgung mit der gleichen Einrichtung durchgerührt.
-
Die bei den bisher bekannten Lenkeinrichtungen dieser Art auftretenden
Probleme der Achsdivergenzen entfallen hier also gänzlich. Die Fernsehkamera kann
dabei nach dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung von Hand dem Ziel nachgerührt
werden. Nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung verfolgt diese nach dem
ersten Ausrichten das Ziel selbsttätig und liefert dabei automatisch die Eingangsgrößen
für den Lenkregelkreis des zu lenkenden Körpers, so daß dieser sein Ziel sicher
erreicht. Beiden Ausführungsbeispilen ist gemeinsam der weitere Vorteil, daß besondere
Stabilisierungseinrichtungen zur Bestimmung einer Referenzrichtung entfallen.
-
Alles Nähere über die Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden
Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, auf der ein Ausführungsbeispiel mehr
oder minder schematisch dargestellt ist. Es zeigen: Figur 1 das von einer Fernsehkamera
aufgenommene und auf dem Bildschirm eines Monitor erscheinende Bild von fernzulenkendem
Körper und zu erreichendem Ziel, Figur 2 die Einrichtungen zum Nachflihren der Fernsehkamera
zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Fernlenken des in Fig. 1 dargestellten
Flugkörpers und Figur 3 das Blockschaltbild einer Einrichtung zur Durchführung des
erfindungsgemäßen Fernlenkverfahrens.
-
Um das in Fig. 1 dargestellte Fernsehbild 3 erzeugen zu können, ist
eine im Azimut und in der Elevation bewegliche Fernsehkamera 5 vorgesehen. Dem Objektiv
4 der Fernsehkamera 5 ist, wie Fig. 2 zeigt, eine von einem Motor 6 angetriebene
Scheibe 7, die wechselweise nicht näher dargestellte Spektralfilter und Offnungen
trägt, vgl. auch Fig. 3, vorgeschaltet.
-
Die Fernsehkamera ist vermittels eines Stellmotors 9 im Azimut und
vermittels eines Stellmotors lo in der Elevation verstellbar.
-
Der Fernsehkamera sind eine horizontale Ablenkeinheit 11 und eine
vertikale Ablenkeinheit 12 zugeordnet, die von einem Taktgeber 13 gesteuert sind,
der in an sich bekannter Weise auch die Schaltbewegungen der vorerwähnten Spektralfilterscheibe
7 steuert. Der horizontalen Ablenkeinheit 11 ist über eine Torschaltung 15 ein Speicher
17 und der vertikalen Ablenkeinhd t 12 über eine Torschaltung 16 ein Speicher 18
nachgeschaltet, deren Ausgänge zu je einem Vergleicher 19 und 20 führen. Den Toren
15 und 16 werden ferner über Leitungen 21 das Flugkörperbildsignal der Fernsehkamera
zugeführt. Über Je eine einstellbare Referenzspannungsquelle 23 und 24 werden die
Vergleicher 19 und 20 mit den Balkenspannungen versorgt, die gleichzeitig über Leitungen
22 einem das von der Fernsehkamera aufgenommenen Fernsehbild anzeigenden Monitor
30 zugeleitet und dort als Fadenkreuz 35 angezeigt werden. Die vorerwähnten Tore
15 und 16 sind über eine Leitung 25 mit dem Taktgeber 13 verbunden.
-
Der Fernsehkamera 5 sind ferner ein Regelkreis 26 für die Nachführung
in der vertikalen Richtung und ein Regelkreis 27 für die Nachführung in der horizontalen
Richtung zugeordnet.
-
Beide Regelkreise sind Uber Leitungen 4) und 44, die zu den Summierverstärkern
40 und 41 führen, mit dem Lenkregelkreis vermascht. Der Monitor 30 ist ferner Uber
die Leitungen 31
und52 von der horizontalen und der vertikalen Ablenkeinheit
11 und 12 gesteuert.
-
Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Nachdem
die Fernsehkamera (evtl. unter Vermittlung eines mit ihr verbundenen Fernrohres
8) von einem Lenkschützen auf das von dem zu lenkenden Flugkörper zu erreichende
Ziel, in Fig. 1 mit 33 bezeichnet, grob ausgerichtet worden ist, erfolgt durch Betätigen
eines hier nicht dargestellten Schalters ihre Inbetriebnahme. Unter Steuerung des
Taktgebers 13 wird das in der Bildebene der Fernsehkamera 5 abgebildete Zielbild
abgetastet und die zugehörigen horizontalen und vertikalen augenblicklichen Ablenkspannungen
samt dem Bildsignal auf den Monitor 30 übertragen. Die Spektralfilterscheibe 7 befindet
sich dabei in einer solchen Stellung, daß das sichtbare Licht unbehindert in das
Objektiv der Fernsehkamera eintreten kann. Während dieses Verfahrensschritts ist
die Fernsehkamera unter Benutzung an sich bekannter Hilfsmittel, z.B. mittels eines
die Regelkreise der Nachftilireinrichtung für die Fernsehkamera beeinflussenden,
nicht dargestellten Stellgliedes, so auszurichten, daß das Ziel 33 sich im Fadenkreuz
des Bildschirmes des Monitor 30 befindet.
-
Beim nächsten Takt des Taktgebers wird die Spektralfilterscheibe in
eine solche Stellung bewegt, daß alles sichtbare Licht ausgeblendet ist; die von
einem hier nicht dargestellten Leuchtsatz oder dem Triebwerksstrahl erzeugten Infrarot-Strahlen
werden dagegen durch die Spektralfilterscheibe hindurchgelassen, so daß lediglich
der zu lenkende Flugkörper auf der Bildebene der Fernsehkamera abgebildet wird.
-
Bei dem Jetzt stattfindenden Abtastvorgang wird also der abgebildete
Flugkörper 54 abgetastet und die gugehörigen augenblicklichen horizontalen und vertikalen
Ablenkspannungen
- da die Tore 15 und 16 nunmehr unter der Steuerung
des Taktgebers 13 geöffnet sind - über die Speicher 17 und 18 den Vergleichern 19
und 20 zugeführt.
-
Hier findet ein Vergleich zwischen den in den Speichern 17 und 18
gespeicherten Ablenkspannungen des zu lenkenden Flugkörpers mit den anstehenden
Ablenkspannungen des Fadenkreuzes statt. Die dabei ermittelten Differenzspannungen,
die ein Maß für die Ablage des Flugkörpers vom Ziel darstellen, werden Uber die
Ausgänge 36 und 37 dem hier nicht dargestellten Lenkregelkreis des Flugkörpers 34
mit umgekehrtem Vorzeichen zugeführt und führen diesen auf die sog-Zieldeckungsgerade.
-
Unter der Steuerung des Taktgebers erfolgt also ständig aufeinanderfolgend
ein Vergleich der augenblicklichen horizontalen und vertikalen Ablenkspannungen
von durch das Fadenkreuz definiertem Ziel und Flwgkörper, so daß durch die daraus
resultierende Kommandobildung der Flugkörper 34 in das Ziel 33 geführt wird. Der
Lenkschütze hat also nur darauf zu achten, daß er die Fernsehkamera mit Hilfe an
sich bekannter Stellmittel so steuert, daß das Fadenkreuz ständig das Ziel deckt,
was für den Lenkschützen am Monitor erkennbar wird.
-
Zur automatischen Zielnachführung der Fernsehkamera dienen die in
Fig. 3 dargestellten Regelkreise 26 und 27, die über die Vergleicher 19 und 20 mit
den Jeweiligen horizentalen und vertikalen Ablenkspannungen des Zieles versorgt
werden, in der Weise, daß eine Differenzbildung zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Abtastungen des Zieles durchgeführt wird und die daraus resultierenden Differenzspannungen
ebenfalls mit umgekehrtem Vorzeichen den genannten Regelkreisen zugeführt werden.
Beide Regelkreise sind über die Summierverstärker 40 und 41 mit dem Lenkregelkreis
verascht.
-
Wie sich aus dem Vorstehenden ergibt, erschöpft sich die Aufgabe eines
Lenkschützen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Fernlenkung eines rückstoßgetriebenen
Flugkörpers darin, die Fernsehkamera anhand des auf dem Monitor dargestellten Zielbildes
und des Fadenkreuzes exakt auf Zielmitte auszurichten. Diese einfache Visieraufgabe
ist ohne Schwierigkeiten und ohne große Ubung lösbar.
-
-PatentansprUche-