DE2149729A1 - Lichtfuehrungssystem, vorzugsweise mittels laserlicht - Google Patents

Description

• P R E C I T R O N I C Lichtführungssystem vorzugsweise mittels Laserlicht Mikrowellenführungs- und -richtsysteme, z.B. für Flugkörperführung zur Zielerfassung und Nachführung sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Neuerdings wird vorgeschlagen, für Führungssysteme solcher Art insbesondere Laserlichtstrahlen als Leitstrahlanordnungen zu verwenden. Neben solohen Anwendungen ergibt sich auch bei der an sich bekannten Schußsimulation mittels laserlicht das Problem, daß die Strahldivergenz nur mit großem optischen Aufwand gering gehalten werden kann, und eine punktuelle Führung oder Analyse zu erreichen. Andererseite macht die Anvendung oder Aufgabe es erforderlich. Uber eine große Divergenz als Erfassungs- oder Führungswinkel zu verfügen. Aus einer Strahlenführung mit zu kleiner Divergenz kann z.B. ein ferngelenkter Flugkürper sehr leicht aus der Führungskontrolle geraten. weshalb man schon Kombinationen vorgeschlagen hat, Hikrowelleneinrichtungen großer Divergenz zu kombinieren mit einer Laserstrahlfeinführung mit geringer Divergenz. Einrichtungen der bekanntan Art haftet der Nachteil an, daß die Größe der Abweichung ton de-: Ziel- oder Richtlinie oder mittleren Führungsllnie nur schwer bestimmbar ist. Der Koulencharakter einer Lichtquelle, auch einer Laserlichtquelle, ist bekannt und dadurch die Schwierigkeit gegeben, daß bei zunehmander Entfernung eine größere Fläche beleuchtet wird und bei geringer Entfernung nachteilig nur eine punktuelle Ausleuchtung eines Objektes möglich ist.
• Mit entsprechendem optischen Aufwand kann die äußere Begren@ung einer Laserlichtkeule unter Kontrolle gebrscht werden. Mit bekannten optischen Maßnahmen sind auch z.B.
• quadratische oder rechteckige Abgrenzungen einer Laserlichtkeule zu ermöglichen, Aus der vorstehend geschilderten Problematik ergibt sich die erfinderische Aufgabenstellung.
• Diese wird im Beispiel wie folgt gelöst: Mit dem Ausdruck optische "Strahlung" oder einfach "Strahl" soll in der weiteren Beschreibung und Anspruchgestaltung jede Strahlung i@ infraroten, sichbaren oder ultravioletten Lichtwellenbereich vorzugsweise ausgehend von einem Lasersender beliebiger Art verstanden werden.
• Wenigstens zwei Strahlenkeulen ausgehend von "T" (Transmitter) (1), nämlich Strahl 2 und Strahl 3 schneiden sich in der Visier- brw. Zlel- oder Nachführungsebene (mittlere Führungslinie) (4) und besitzen unterschiedlich codierte Signale, wodurch z.B. eine Links-Rechts-Aussage als Abweichung von der mittleren, evtl. geringfügig überschneidende Führungslinie (4) entsteht und entsprechend durch mindestens ein Empfangssystem a@ Zielort oder Nachführungssensoreinrichtung eines Flugkörper (5) analysierbar ist. In weiterer erfinderischer Vervollkommnung strahlt die Transmitteranordnung (1) je eine weitere Strahlenkeule (6) für eine geometrische Seite uiit gleicher oder größerer Divergenz und einen weiteren gleichartigen Strahl (7) für die zugeordnete seitlich angepaßte Richtung in gleicher @bene, Die Strahlen (6 und 7) erhalten in erfinderischer Gestaltung je eine weitere vorzugsweise unterschiedliche Impulscodierung. um gemäß der geometrischen Zuordnung durch die Nachführungs- oder Erkennungssensoreinrichtung (5) die Strahlen hinsichtlich Lage oder Ablage von einer gegebenen Fuhrungslinie (4) analysierbar durch ein Jugeordnetes Pulszählverfahren festzustellen.
• Es versteht sich, daß bei der erfindungsgemäßen Ausstattung unter dem Begriff pulscodierte Strahlung die verschiedenen Möglichkeiten herangezogen werden können, wie z.B. Pulslängen, Pulsabstand, Pulsgruppen oder Paasen, Pulsphesen oder bei erfindungsgemäß ebenso moglicher Gestaltung sei auch erwähnt, daß Dauerstrich-Lichtsignals benutzt werden können, die in zeitlicher heihenfolge die Sektoren ausleuchten und auch daß die codierten Pulssignale zeitlich nacheinander in @@ederholfolgen abgegeben werden können, wa@ llerdings den sensortechnischen Aufwand u.@. erhöht, z.B. @egen erforderlicher Zeitnor@ale.
• Für die verschiedenen Aufgaben der @achfüh@ungs- oder Darstellungstechnik und -analyse entsteht so eine genügend breite, überdeckende Gesamtdivergenz, die infolge sektorge@@ßer Fächerung der codierten @inzelstrahlen die Lagebestimmungen ermöglicht.
• Es ist zweck@äßig. daß sich in erfinderischer Vervollko@@mung die Strahlen (z.B. 6 und 7) gesondert durch Code auch seitengerecht charakterisieren lassen, um z.B.
• die Ablage "links" oder "rechts" erkennen und für die Leitstrahlführung nutzen zu können.
• In Fortführung und L@weiterung der erfinde@i@chen Gestaltung wird man den @trahl (6) zu@ Strahlengang (3).
• wie dargestellt in Fig. 1, überlappend gestalten und analog die sektorenhaft zugeordneten, weiteren Strahen gleichartig, jedoch wie ausgeführt, mit getrennter, kennzeichnender Codierung versehen. Auf solche @eise erhält man mit dem als Beispiel beschriebenen einfachen Strahlentransmittersystem durch die gegehene @berlappung jeweils drei Größen für die zutreffende seitliche Ablage von einer mittle@en @ührungelinie und zus@tzlich eine Mittelführung@ linie aus dez Signalsddition der St@ahlen (2 und 3). Bei Kenntnis der Entfernung vom Transmitter (1) läßt sich eine relativ genaue tage b2w. Ablage zur Bezugsachse bestimmen sofetn auch die Divergenscen der einzelnen zugeordneten Strahlensektoren vorbestimmte Größen besitzen. was man in zweckmäßiger erfinderischer Gestaltung sicherstellen wird. De zweckmäßig jeder einzeine Lichtstrahl mit einem eigenen Code zu versehen ist, wird die Zuordnung der wie zweckmäßig beschriehenen @he@lappenden Sektoren der einzelnen Strahlen für den entsprechend zur Analyse der Code eingerichteten Sensor (5) mit nachfolgendem Verstärker sowie steuerungs-und regeltechnisch nachgeordneten Aggregaten sowie gegebenenfalls @ückmeldeeinrichtungen und damit z.B. die Führung eines Flugkörpers oder Ablageanalyse von einem Ziel, z.B. bei Lichtschußsimulatorsystemen, sicherzusteilen sein.
• Es wird auch verständlich und entspricht der weiteren erfinderischen Gestaltung, die Anordnung gemäß Fig. 1 und vorstehender Beschreibung in eine weitere ergänzende, z.B. senkrechte, Ebene zu übertragen. Eine derartige Erweiterung der erfinderischen Gestaltung wird sowohl für die Lagebestimmung eines Zieles wie auch für die Führung eines Flugkärpers von Bedeutung und bei Lichtschußsimulationssystemen zur Analyse der Trefferablage hinsichtlich der Höhe dienlich sein.
• Anstelle der Anordnung einer gesonderten zusätzlichen Einrichtung für die Entfernung einer zweiten Edene kann auch erfindungsgemäß die Anordnung so gestaltet werden, daß die für eine Bezugsebene erzeugten Strahlengänge mit technisch bekannten Maßnahmen der Optik, etwa über Prismen. um z.B. 90° verdreht werden, um eine weitere Ebene darzustellen.
• Gesignete Sensoren und optronische Verstärkerelemente sowie nachgeschaltete Analysatoren bzw. Diakriininatoren, Schaltungen und Baumittel der Führungs- und Regeltechnik sind vielfältig zu gestalten und bekannt und sollen deshalb nicht Gegenstand weiterer Erlä@-terungen sein, jedoch sind sie Gegenstand des vorgeschlagenen erfinderischen Gesamtsystems, Auf Details der Lichtsendeeinrichtung, d.h. die Einrichtung für die Aussendung der verschiedenen optisch zugeordneten und gesondert codierten Signale soll hier verzichtet werden, da diese mit an sich bekannten optischen und technischen Elementen vielgestaltig zu verwirklichen sind. Als ein Beispiel sei Jedoch erwähnt, daß einzelne Lasersendedioden mit vorgerichtetem Strahlen gang in einzelne besonders zweckmäßig gerichtete optische Einrichtungen ihre Lichtleistung abgeben, z.B. in mit ihren Kathodenflächen aneinandergeklebte oder nebeneinander angeordnete oder entsprechende Vielfachprismen oder auch rotierende Prismenflächen, die dann den Abg@ng der einzeln codierten Lichtstrahlen über eine nachgeordnete optische Anordnung, welche die Gesamtbreite der vorbestimmten Divergenz zuläßt, geleitet und die Signalfächer nacheinander abstrahlt. Die Einrichtung kann auch aus mehreren entsprechend gerichteten Lasersendeeinrichtungen mit nachgeordneten optischen @ichtmitteln bestehen.
• Bei den vielfältigen technischen Lösungsmöglichkeiten der erfinderischen Aufgabe wird man den für die speneue Anwendung zweckmäßigen und wertanatytisch wirksamsten Aufbau wähl@m.
• In besonderer erfinderischer Gestaltung wird Jedoch darauf hingewiesen, daß man bei analytischer Erfassung von zwei Ebenen zu deren Unterscheidung unterschiedlich polarisierte, Jeder Ebene also polarisiert zugeordnete, Strahlengänge vorsehen kann. Bei der Anwendung einer solchen Anordnung versteht es sich, daB der oder die analysierenden Sensoren (5) mit gleichartlgen zugeordneten Polarisationsfiltereinrichtungen versehen sein müssen, wie diese der Bezugsebene entsprechen.

Claims (5)

Patentansprüche

1. Lichtführungssystem vorzugsweise mittels Laserlicht dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei unterschiedlich codierte Strahlen sich in einer gegebenen Schnittlinte überschneiden und damit eine Mitt-llinie bilden, deren innere Begrenzung annähernd oder nahezu parallel verläuft lit geringer Überlappung der Strahlen, wobei die codierten Signale der Strahlen sowohl gleichzeitig als auch zeitlich nacheinander von wenigstens einer Sensoreinrichtung bei Ausrichtung empfangen werden können und mittels Diskrimination vorzugsweise durch Pulszählung Positionsführung oder Lagebestimmung erfolgt, wobei ferner Jeweils eine weitere Strahlenanordnung mit Jeweils weiterer kennzeichnender Codierung fächerartig die vorgenannten Strahlensektoren ergänzt oder auch überlappt, wobei Jeder Strahl sowohl eine bestimmte Divergenz als auch einen bestimmten Überdeckungswinkel zum Nachbarstrahl aufweist und weitere überdeckende Strahlen mit weiterer Überdeckung bis zu einem Vollkreis vorgeschen werden können in Verbindung mit einer nachgeordneten optischen Empfangseinrichtung, welche mit mindestens einem Detektor ausgestattet ist und nachgeordneten Komparator zur Unterscheidung der Lichtimpulscode sowie Zähleinrichtung zur Analyse der Zielmittellinie Unterscheidung der pulsmodulierten Strahlen sowie Ermittlung der Strahlüberlappungszonen in Verbindung mit einer Regeleinrichtung zur zielgerechten Nachführung und Steuerung einer gelenten Einrichtung.

2. Lichtführungssystem gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signal-Strahlebene zur Kennzeichnung polarisiert ist und die Sensoreinrichtungen auf der Empfangs seite der Bezugsebene zugeordnet entsprechende Polarisationsfilter haben.

3. Lichtführungssystem gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Signalstrahl.bene vorgesehen ist, die unter einem Winkel zur ersten Signal-Strahlebene angeordnet ist.

4. Lichtführungssystem gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Signal-Strahlebene polarisiert ist, gemaß Anspruch 2.

5. Lichtführungssystem gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit einer optischen Empfangseinrichtung zur Analyse der Lage oder Ablage von der gewählten optischen Achse oder mittleren Strahlführungslinie und nachfolgend@r Übertragungseinrichtung Ablagewerte zurück zur Lichsignalsendeanordnung gesendet werden und daß dort nachgeschaltete Auswert- und Anzeigevorrichtungen für Lage und Größe der Ablage der mittleren Strahlführungslinie vorhanden sind.