DE2343554A1

DE2343554A1 - LASER TRACKING ARRANGEMENT

Info

Publication number: DE2343554A1
Application number: DE19732343554
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: UK Secretary of State for Defence
Current assignee: UK Secretary of State for Defence
Priority date: 1972-08-29
Filing date: 1973-08-29
Publication date: 1974-03-07
Also published as: FR2198152A1; GB1426745A

Description

29. August I973August 29, 1973

The Secretary _Of State for Defence in Her· Britannic Majesty's Government of the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland,The Secretary _O f State for Defense in Her Britannic Majesty's Government · of the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland,

London (Großbritannien)London (Great Britain)

Laser-BahnverfOlgungsanordnungLaser trajectory arrangement

Die Erfindung betrifft eine Laser-Bahnverfolgungsanordnung .The invention relates to a laser tracking arrangement .

Eine derartige Anordnung ist geeignet zur Fernmessung von Abweichungen von einer Soll-Lage.Such an arrangement is suitable for remote measurement of deviations from a target position.

Die erfindungsgemäße Laser-Bahnverfolgungsanordnung hat einen Sender zur Erzeugung eines Bündels starker optischer Strahlung in einer genau definierten Richtung, eine Einrichtung zum Auffangen von Strahlung aus einem genau definierten Bereich, einen Detektor mit mindestens zwei Detektorelementen, die auf die aufgefangene Strahlung an-The laser path tracking arrangement according to the invention has a transmitter for generating a bundle of powerful optical signals Radiation in a well-defined direction, a device for collecting radiation from a precisely defined area, a detector with at least two detector elements that respond to the captured radiation

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sprechen, wobei zwischen den beiden Detektorelementen eine Trennung vorhanden ist, eine Einrichtung zur Erzeugung eines Bilds der aufgefangenen Strahlung auf dem Detektor, eine Einrichtung zur zyklischen Änderung der Lage des Bilds auf dem Detektor in einer Richtung mit mindestens einer Komponente senkrecht zur Trennung, und eine Einrichtung zur Messung der Größe der vom Detektorelement erfaßten Strahlung.speak, with a separation between the two detector elements, a means for generating an image of the captured radiation on the detector, a device for cyclically changing the Position of the image on the detector in a direction with at least one component perpendicular to the separation, and means for measuring the magnitude of the radiation detected by the detector element.

Die starke Strahlung kann ein gepulstes oder ein Dauerstrich- bzw. ungedämpftes Laserbündel sein.The strong radiation can be a pulsed or a continuous wave or undamped laser beam.

Unter optischer Strahlung sei hier sichtbare und 'infrarote Strahlung verstanden.Optical radiation is understood here to mean visible and infrared radiation.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausführung wird ein in gewisser Entfernung befindliches Zielobjekt von einem Laserbündel beleuchtet. Das vom Zielobjekt zurückerhaltene Licht wird auf ein Mosaikdetektor-Sichtgerät· fokussiert, das 25 diskrete Bauelemente in einem 5 χ 5-Raster aufweist. Die Lage des Bilds auf dem Detektor relativ zur Detektormitte stellt eine Winkeldifferenz zwischen dem Zielobjekt und der Mitte oder dem "Justierpunkt" des Detektors, d.h. die Richtung, in die -der Detektor zeigt, dar. Diese Winkeldifferenz kann benutzt werden, um die Lage des Zielobjekts zu ändern, bis das Zielobjekt in der Mitte liegt.In an embodiment according to the invention, a target object located a certain distance away from a laser beam illuminated. The light received back from the target object is focused on a mosaic detector viewing device, which has 25 discrete components in a 5 χ 5 grid. The position of the image on the detector relative to the center of the detector represents an angular difference between the target object and the center or "adjustment point" of the detector, i. the direction in which the detector is pointing. This angular difference can be used to change the position of the target until the target is in the center.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail with reference to the drawing. Show it:

Fig. 1 ein ferngesteuertes Ankoppeln einer Rakete an ein Raumfahrzeug;1 shows a remote-controlled coupling of a rocket to a spacecraft;

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Fig. 2 im Querschnitt eine Einrichtung zum Senden und Empfangen von Laserbündeln;2 shows, in cross section, a device for transmitting and receiving laser beams;

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Mosaikdetektorkopf; Fig. 4 eine schematische perspektivische Ansicht der3 is a plan view of a mosaic detector head; FIG. 4 is a schematic perspective view of FIG

Verbindungsleitungen vom Detektorkopf; Fig.5a und 5b das Schaltbild eines Empfänger-Bahn-Connecting lines from the detector head; Fig. 5a and 5b the circuit diagram of a receiver train

verfolgungs-Prozessors;tracking processor;

Fig. 6 eine Logik- oder Funktionstabelle; und Fig. 7 ein Diagramm, das ein Azimutabweichungs-Wort zeigt.Fig. 6 is a logic or function table; and Fig. 7 is a diagram showing an azimuth deviation word.

Fig. 1 macht ersichtlich, wie die Erfindung benutzt werden kann, um eine unbemannte Rakete 1 zum Koppeln mit einem großen Raumfahrzeug 2 fernzusteuern. Das Raumfahrzeug 2 trägt eine ausrichtbare Lasereinrichtung 9.zur Beleuchtung der Rakete 1 mit einem Laserbündel. Reflektoren oder Transponder bzw. Antwortgeräte können an der Rakete montiert sein.Fig. 1 makes it clear how the invention can be used to an unmanned missile 1 for coupling with remotely control a large spacecraft 2. The spacecraft 2 carries an adjustable laser device 9 for lighting the rocket 1 with a laser beam. Reflectors or transponders or response devices can be attached to the rocket be mounted.

Von der Rakete 1 reflektiertes oder empfangenes Licht wird von einer Empfängerröhre 3 (vgl. Fig. 2) im Raumfi:*;irzeug 2 aufgefangen bzw. gesammelt.Light reflected or received by the missile 1 is of a receiver tube 3 (see. Fig. 2) in Raumfi: *; irzeug 2 captured or collected.

Im Inneren der Empfängerröhre 3 befindet sich ein Spiegel 4 mit einer Brennweite von 60 cm_s der das empfangene Laserlicht auf einen kleinen Tauraslspiegel 5 fokussiert, · der durch einen kleinen Motor 6 angetrieben wird. Die Ebene des Taumelspiegels 5 ist gegen die Achse des Motors 6 geneigt, um das empfangene Licht durch eine Linse 7 auf einem Kegel zu verteilen, damit es als Lichtkreis auf einen Mosaikdetektor 8 fällt, der vergrößert in Fig. 3 abgebildet ist. Wenn der Laser 9 ein gepulstes Ausgangssignal hat, stellt das vom Detektor 8 empfangene Licht einen Kreis von Punkten 10 gemäß Fig. 3 dar. Der Taumelspiegel 5 wirdInside the receiver tube 3 there is a mirror 4 with a focal length of 60 cm _s which focuses the received laser light on a small Taurasl mirror 5 which is driven by a small motor 6. The plane of the wobble mirror 5 is inclined relative to the axis of the motor 6 in order to distribute the received light through a lens 7 on a cone so that it falls as a circle of light on a mosaic detector 8, which is shown enlarged in FIG. When the laser 9 has a pulsed output signal, the light received by the detector 8 represents a circle of points 10 as shown in FIG

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so eingestellt, daß er einen Kreis von Punkten ergibt, dessen Durchmesser ungefähr gleich der Breite eines Detektorelements ist.adjusted so that it makes a circle of points, the diameter of which is approximately equal to the width of a Detector element is.

Gemäß Fig. 4 hat der Mosaikdetektor 8 fünfundzwanzig Siliziumfotodioden 11, die in einem 5 χ 5-Raster angeordnet sind. Diese fünfundzwanzig Fotodioden 11 steuern eine Matrix von fünfundzwanzig rauscharmen Videoverstärkern 12 an, die eine Anstiegszeit von etwa 100 ns haben. Die Verstärkerausgänge sind über Schwellenwertdetektoren IJ und 14 gekoppelt, die oberhalb des Spitzenrauschpegels eingestellt sind. Die Detektoren 13 und 14 arbeiten ähnlich wie ein digitales ODER-Glied, das die Elementausgänge zu fünf Reihen 15 und fünf Spalten 16 koppelt. Auf diese Weise tragen die zehn Ausgangsleitungen die momentane Adresse jedes Rücklaufimpulses am 25-Elemente-Mosaik.4, the mosaic detector 8 has twenty-five Silicon photodiodes 11, which are arranged in a 5 × 5 grid are. These twenty-five photodiodes 11 control a matrix of twenty-five low-noise video amplifiers 12 which have a rise time of about 100 ns. The amplifier outputs are via threshold detectors IJ and 14, which are set above the peak noise level. The detectors 13 and 14 operate similarly like a digital OR gate that couples the element outputs to five rows 15 and five columns 16. To this The ten output lines carry the current address of each return pulse on the 25-element mosaic.

Ein Haupttaktgeber (nicht gezeigt) erzeugt Signale, die über Teiler und Leistungsverstärker den Taumelspiegelmotor und einen Rahmen- bzw. Einzelbild-Taktgeber sowie über einen getrennten Teiler den Taktgeber des Lasers antreiben. Durch Einstellung der Teiler, die den Taumelspiegelmotor versorgen, gibt der Laser den Impuls mit der pro Taumelperiode oder Nutation erforderlichen Frequenz ab, z.B. mit 16 Impulsen/Taumelperiode. Dies kann entweder eine ganze Zahl sein, in welchem Fall der Kreis der Punkte auch im Detektor als stationär erscheint, oder keine ganze Zahl, in welchem Fall der Kreis sich dreht, um dadurch Ungleichmäßigkeiten auszugleichen.A master clock (not shown) generates signals which, via dividers and power amplifiers, the wobble mirror motor and a frame or frame clock as well drive the laser clock via a separate divider. By adjusting the dividers that make up the wobble mirror motor supply, the laser gives the pulse with the frequency required per tumbling period or nutation from, e.g. with 16 pulses / tumbling period. This can either be an integer, in which case the circle of points also appears in the detector as stationary, or not an integer, in which case the circle rotates, thereby causing irregularities balance.

Die genaue Lage eines Bildkreises auf dem Mosaikdetektor wird durch Zählen der Anzahl von Impulsen bestimmt, die in jeder Spalte empfangen werden, was aber nur eine Lage relativThe exact position of an image circle on the mosaic detector is determined by counting the number of impulses in each column can be received, but this is only a relative location

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zu einer Trennlinie zwischen den Spalten ergibt. Die Lage des Kreises auf dem Detektor 8 wird bestimmt, indem zuerst ein Bezugsort für den Kreis festgelegt wird, wonach die Anzahl der Impulse links und rechts von diesem Bezugsort gezählt werden.results in a dividing line between the columns. The position of the circle on the detector 8 is determined by first a reference point for the circle is determined, after which the number of pulses left and right of this reference point are counted.

Zum Pestlegen eines Bezugsortes werden die Spalten elektronisch gelesen, um festzustellen, ob überhaupt Impulse in den Spalten vorhanden sind; es ist zu diesem Zeitpunkt nicht nötig, die genaue Anzahl der Impulse in den Spalten zu wissen. Die Bezugsorte werden durch die Mitte der Spalten und die Trennlinien zwischen benachbarten Spalten bestimmt; es gibt daher neun Bezugsorte, wenn die Außenkanten des Detektors vernachlässigt oder als Null angesehen werden.To plague a reference point, the columns are read electronically to determine whether at all There are pulses in the columns; at this point it is not necessary to specify the exact number of pulses in knowing the columns. The reference locations are through the middle of the columns and the dividing lines between adjacent ones Columns determined; there are therefore nine reference locations if the outer edges of the detector are neglected or be considered zero.

Wenn Impulse in einer Spalte auftreten, bildet nur die Mitte dieser Spalte den Bezugsort; wenn Impulse in zwei benachbarten Spalten auftreten, ist der Bezugsort die Trennlinie zwischen den beiden Spalten; und wenn Impulse in drei Spalten auftreten, ist der Bezugsort die Mitte der mittleren Spalte.If impulses occur in a column, only the middle of this column forms the reference point; if impulses in two adjacent columns occur, the reference point is the dividing line between the two columns; and if Pulses occur in three columns, the reference location is the middle of the middle column.

Fig. 6 zeigt die Logik- oder Punktionstabelle, die den Ausgangscode ergibt, der durch einen Bezugsortgenerator (vgl. weiter unten) in binärer Form erzeugt wird, für eine Anzahl möglicher Lagen eines Kreises. Links in der Tabelle sind fünf Spalten zu sehen, die die Spalten des Detektors 8 darstellen. Der volle Punkt bedeutet einen Kreisschwerpunkt, eine "0"j keine Impulse auf einem gegebenen Streifen, eine "1": ein oder mehr Impulse auf einem gegebenen Streifen, und "X": redundante Impulse auf einem gegebenen Streifen.Figure 6 shows the logic or puncture table which gives the output code generated by a reference location generator (see below) is generated in binary form for a number of possible positions of a circle. Links in the table shows five columns which represent the columns of the detector 8. The full point means one Center of gravity, a "0" j no pulses on a given Stripe, a "1": one or more pulses on a given stripe, and "X": redundant pulses on a given Stripes.

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Es sei nun die erste abgebildete Lage (a) eines Schwerpunkts betrachtet, wonach Impulse nur im ersten Streifen gelesen werden und so der Ausgangscode 0001 ist und einen Bezugsort in der Mitte zwischen den Seiten der Spalte 1 darstellt. Es sei jetzt (d) betrachtet, wo der Kreis sich an der Trennlinie zwischen den Spalten 2 und 3 befindet, wonach das Lesen der Spalten von links keine Impulse in der Spalte 1, jedoch Impulse in der Spalte 2 ergibt; keine weiteren Spalten werden von links gelesen. Die Spalten werden dann von rechts gelesen und zeigen keine Impulse in den Spalten 5 und 4, jedoch Impulse in der Spalte 3, wobei keine weiteren ■ Spalten voi rechts gelesen zu werden brauchen. Daher beträgt das Ausgangssignal 0100 in Binärform. Das selbe Ausgangssignal tritt auf, wenn zwei Impulse in die Spalten 1 ·α..£ 4 gelesen werden, wobei die Impulse in den Spalten 2 und 3 redundant sind. Letzteres Lesen würde auftreten, wenn der Kreis der Impulse einen ausreichend großen Durchmesser hätte, um sich in die vier Spalten hinein zu erstrecken.Let us now consider the first depicted position (a) of a center of gravity, according to which impulses only in the first Strips are read and so the output code is 0001 and a reference location in the middle between the Pages of column 1 represents. Let us now consider (d) where the circle is at the dividing line between the Columns 2 and 3 are located, after which reading the columns from the left does not contain pulses in column 1, but pulses results in column 2; no further columns are read from the left. The columns are then from the right read and show no pulses in columns 5 and 4, but pulses in column 3, with no further ■ need to read columns from the right. Therefore the output signal is 0100 in binary form. That The same output signal occurs when two pulses are read into the columns 1 · α .. £ 4, the pulses in columns 2 and 3 are redundant. The latter reading would occur if the circle of impulses provided one sufficient large diameter to extend into the four columns.

Wenn der Kreis schwerpunkt in der Mitte des Detektors liegt, gibt es drei mögliche Anzeigen in den Spalten, die ein binäres Ausgangssignal von 0101 abgeben. Diese sind: Anzeigen nur in Spalte 3; Anzeigen in den Spalten 2 und 4, wobei Anzeigen in der Spalte 3 redundant sind; und Anzeigen in den Spalten 1 und 5, wobei Anzeigen in den Spalten 3 und 4 redundant sind. Es ist ersichtlich, daß die Bezugsortlage nur eine grobe Anzeige der Schwerpunktslage mit einer Genauigkeit von nur etwa einer halben Spaltenbreite ist. Die neun Bezugsortlagen zeigen, wenn sie als binäre Zahlen geschrieben werden, die 4-Bit-Wörter bilden, die Bezugsortlage oder die ungefähre Lage des Kreisschwerpunkts an.When the center of gravity of the circle is in the center of the detector, there are three possible displays in the columns, the emit a binary output signal from 0101. These are: Ads only in column 3; Displays in columns 2 and 4, where advertisements in column 3 are redundant; and displays in columns 1 and 5, with displays in columns 3 and 4 are redundant. It can be seen that the reference location is only a rough indication of the center of gravity with an accuracy is only about half a column width. The nine reference locations show when written as binary numbers that form 4-bit words, the reference location or the approximate location of the center of gravity of the circle.

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Nach Pestlegen eines Bezugsorts werden die Impulse in jeder Spalte gezählt, um den Schwerpunkt des Kreises weiter zu definieren. Es sei nun auf Fig. 7 verwiesen, wo ein Teil der fünf Spalten mit drei Kreisen gezeigt ist, um die Ableitung einer Kreislage darzustellen.After plotting a reference point, the pulses in each column are counted around the center of gravity of the circle to be further defined. Reference is now made to Fig. 7, where part of the five columns is shown with three circles, to show the derivation of a position in a circle.

Der linke Kreis 17 hat Impulse in den Spalten 1 und 2, weshalb nach Lesen der Funkt ions tabelle von Fig. 6 die Bezugsortlage die Grenzlinie zwischen den Spalten 1 und 2 ist, die durch die Binärzahl 0010 dargestellt ist. Das Lesen dieses Kreises 17 zuerst von links ergibt zwanzig Impulse in Spalte 1, und das anschließende Lesen von rechts vier Impulse in Spalte 2. Wenn D der binäre Bezugsort ist, ferner L die Binärzahl der Impulse, die von links gelesen werden,und R die Binärzahl der Impulse, die von rechts gelesen werden, dann ist die genaue Lage des linken Kreises 17 von Pig. 7 gegeben durch D + R - L, wobei D die ersten vier Bits einer 8-Bit-Binärzahl und R-L die letzten vier Bits der 8-Bit-Zahl darstellt. In dem für den linken Kreis 17 in Fig. 7 gezeigten Beispiel stellt die 8-Bit-Zahl den Schwerpunkt des Kreises zu 0001, 1000 dar.The left circle 17 has pulses in columns 1 and 2, which is why after reading the function table of FIG the reference location is the boundary line between columns 1 and 2, which is represented by the binary number 0010. Reading this circle 17 first from the left results in twenty pulses in column 1, and then reading from the right four pulses in column 2. If D is the binary reference location, then L is the binary number of pulses read from the left and R is the binary number of pulses that are read from the right, then the exact position of the left circle 17 by Pig. 7 given by D + R - L, where D is the first four bits of an 8-bit binary number and R-L is the last represents four bits of the 8-bit number. In the one for the left Circle 17 in the example shown in Fig. 7, the 8-bit number represents the center of gravity of the circle at 0001, 1000.

Für das Beispiel, das durch den mittleren Kiöls 18 dargestellt ist, ist der Bezugsort 0100, wie aus Fig. 6 ersichtlich ist. Die Anzahl der Impulse ,ist, gelesen von links, acht in Spalte 2 und gelesen von rechts, acht in Spalte j5. Daher ergibt sich durch Addition D + R - L die' Zahl 01000000, welche Zahl die genaue Lage des. Schwerpunkts des Kreises 18 darstellt.For the example given by the middle Kiöls 18 is shown, the reference location is 0100, as can be seen from FIG. 6. The number of pulses is read by left, eight in column 2 and read from the right, eight in column j5. Therefore by adding D + R - L the ' Number 01000000, which number represents the exact position of the center of gravity of the circle 18.

Für das Beispiel, das durch den rechten Kreis 19 gegeben ist, beträgt der Bezugsort 0011, da Impulse in den Spalten j5 und 5 auftreten. Gelesen von links, ergibt sich ein Impuls in Spalte 3, und gelesen von rechts, zwei ImpulseFor the example given by the right circle 19 is, the reference location is 0011, since pulses occur in columns j5 and 5. Read from the left, it results one pulse in column 3, and read from the right, two pulses

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in Spalte 5. Die Impulse in der Spalte 4 werden nicht gezählt, da nur die Impulse in der äußersten linken und äußersten rechten Spalte benötigt werden. Die genaue Lage des Schwerpunkts des rechten Kreises 19 beträgt dann Olli, OOOl.in column 5. The pulses in column 4 are not counted because only the pulses in the extreme left and rightmost column are needed. The exact position of the center of gravity of the right circle 19 is then Olli, OOOl.

Die vorstehenden Erläuterungen zeigen, wie die azimutale Lage eines Kreises auf dem Mosaikdetektor bestimmt wird. Die Höhenlage wird in genau derselben Weise bestimmt.The above explanations show how the azimuthal position of a circle is determined on the mosaic detector. The altitude is determined in exactly the same way.

Es seien jetzt die Schaltbilder von Fig. 5a und 5b betrachtet. Die Ausgänge von jeder der Spalten 16 und Zeilen von Fig. 4 sind zu gesonderten Schwellenwertverstärkern 20 und 21 geführt, wo die Signale verstärkt werden, bevor sie in Spalten- bzw. Zeilen-Zähler 22 bzw. 23 gelangen, die die in jedem Zähler empfangenen Signale zählen, um ein 4-Bit-Wort zu bilden. Sowohl die Spalten- als auch die Zeilen-Zähler 22 bzw. 2j5 werden über eine gemeinsame Leitung durch ein Leit- oder Steuerwerk 24 gelöscht, das den Rahmentaktgeber aufweist. Die Signale in der Form von 4-Bit-Wörtern gelangen in Spalten- bzw. Zeilen-Eingangsspeicher 25 bzw. 26, wo sie gespeichert werden, bevor sie zu einem ersten Spalten/Zeilen-Duplex-Schalter 27 gelangen. Vom Duplex-Schalter 27 kommen die 4-Bit-Wörter in einen Leitungswegzuteiler 28, der die 4-Bit-Wörter zu einem Bezugsortgenerator 29, einem "linken" Pufferspeicher 350 oder einem "rechten" Pufferspeicher 351 leitet. Die drei Sätze der 4-Bit-Wörter gelangen dann in ein Rechenwerk 352, das die D- oder Bezugsort-Wörter in die ersten vier Bits eines 8-Bit-Worts umwandelt und anschließend alle drei Wörter addiert, um ein 8-Bit-Wort zu ergeben, das die genaue Lage des Kreisschwerpunkts auf dem Detektor angibt. Das Ausgangssignal vom Rechenwerk 352 wird in einen zweiten Duplex-Schalter 3>35 einge-Now consider the circuit diagrams of FIGS. 5a and 5b. The outputs from each of the columns 16 and rows of FIG. 4 are to separate threshold amplifiers 20 and 21, where the signals are amplified before they reach column and row counters 22 and 23, respectively, which the count signals received in each counter to form a 4-bit word. Both the column and row counters 22 and 2j5 are through a common line a master or control unit 24 deleted, which has the frame clock. The signals in the form of 4-bit words arrive in column and row input memories 25 and 26, respectively, where they are stored before being sent to a first one Column / row duplex switch 27 arrive. From the duplex switch 27, the 4-bit words come into a line path arbiter 28, which sends the 4-bit words to a reference location generator 29, a "left" buffer memory 350 or a "right" Buffer memory 351 conducts. The three sets of 4-bit words then arrive in an arithmetic unit 352 which contains the D or reference location words converts to the first four bits of an 8-bit word and then adds all three words to form a To result in an 8-bit word that specifies the exact position of the center of gravity of the circle on the detector. The output signal from Arithmetic unit 352 is switched to a second duplex switch 3> 35.

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speist, der einen Einzeleingang und einen Doppelausgang hat. Vom zweiten Duplex-Sehalter 33 gelangen 8-Bit-Wörter in einen Spalten- bzw. Reihen-Ausgangspufferspeicher bzw. 35. Die Verwendung der beiden Duplex-Sehalter 27 und 35 ermöglicht, die Schaltung zwischen ihnen in Time sharing-Betrieb zu betreiben, was Hardware bzw. Ausrüstung einspart.feeds, which has a single entrance and a double exit. 8-bit words arrive from the second duplex holder 33 into a column or row output buffer or 35. The use of the two duplex holders 27 and 35 makes it possible to switch between them in time-sharing mode to operate, which saves hardware and equipment.

Von den Ausgangspufferspeichern 34 und 35 gelangen die 8-Bit-Wörter in einen Spalten- bzw. Zeilen-Such/Nachlauf-Schalter 36 bzw. 37, anschließend in einen Spalten- bzw. Zeilen-Digital-Analog-Umsetzer 38 bzw. 39. Ein Teil des Ausgangssignals von jedem Umsetzer 38 bzw. 39 wird über einen Spalten- bzw. Zeilen-Formverstärker 40 bzw. 41 und einen Spalten- bzw. Zeilen-Leistungsverstärker 42 bzw. zu einem Azimut- bzw. Höhen-Ablenkgerät 44 bzw. 45 für ein Spalten- bzw. Zeilen-Beleuchtungslaserbündel geschickt. Die übrigen Ausgangssigntile der beiden Umsetzer 38 und werden in Verstärker 46 und 47 eingespeist, um die Azimut- und die Höhen-Abweichung zur Einspeisung in die Steuerung bzw. Regelung der Rakete 1 zu liefern.From the output buffers 34 and 35 get the 8-bit words in a column or row search / tracking switch 36 or 37, then in a column or row digital-to-analog converter 38 or 39. A part of the Output signal from each converter 38 and 39, respectively, is passed through column and row form amplifiers 40 and 41, respectively a column or row power amplifier 42 or to an azimuth or elevation deflection device 44 or 45 for sent a column or line illuminating laser beam. The remaining output signals of the two converters 38 and are fed into amplifiers 46 and 47 to adjust the azimuth and to supply the altitude deviation for feeding into the control or regulation of the rocket 1.

Es sei,nun angenommen, daß eine Rakete durch das Laserbündel 9 erfaßt worden ist und beleuchtet wird, wobei das auf dem Detektor 8 gezeigte Empfangssignal (vgl. Fig. 3) in Form eines Kreises von Punkten 10 zu sehen ist.Assume now that a missile passes through the laser beam 9 has been detected and is illuminated, the received signal shown on the detector 8 (see. Fig. 3) can be seen in the form of a circle of points 10.

Die Abweichung zwischen dem Kreismittelpunkt und dem Justierpunkt ist proportional zur Differenz zwischen den genauen Kreiskoordinaten auf dem Detektor 8 und der Detektormitte. Auf diese Weise werden 8-Bit-Wörter gebildet, um die Azimut- und die Höhenlage der Rakete 1 darzustellen.The deviation between the center of the circle and the adjustment point is proportional to the difference between the exact circular coordinates on the detector 8 and the detector center. In this way, 8-bit words are formed in order to to represent the azimuth and the altitude of the rocket 1.

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Die eben beschriebene Anordnung arbeitet wie folgt:The arrangement just described works as follows:

Das Ausgangssignal 16 von jeder Spalte des Detektors 8, das die Anzahl der empfangenen Impulse 10 (vgl. Fig. 3) in jeder Spalte angibt, wird in die Zähler 22 eingespeist, um ein 4-Bit-Wort in jedem Zähler 22 zu ergeben. Auf Befehl vom Leitwerk 24 schreiben die Zähler 22 jeder für sich ihr 4-Bit-Wort in den Spalten-Eingangspufferspeicher Das Leitwerk 24 steuert dann den Spaltenkanal im ersten Duplex-Schaltar 27 an, und die Spalten-Eingangspufferspeicher 25 schreiben in den Leitungswegzuteiler 28. Der Leitungswegzuteiler 28 tastet die fünf Spalten von links und dann von rechts ab und stellt dabei fest, daß Impulse in den Spalten 1 und 2 vorliegen, und speist diese in den Bezugsort-Generator 29* um das Bezugsort- oder D-Wort 0010 zu erzeugen. Auch das Abtasten von links zeigt zwölf Impulse in der Spalte ',, so daß das L-Wort 1100 erzeugt wird, und das Abtasten von rechts ergibt vier Impulse in der Spalte 2, so daß das R-Wort 0100 erzeugt wird. Das Leitwerk 24 schaltet diese drei Wörter zum Rechenwerk 32, wo das 8-Bit-Wort 0001 1000 erzeugt wird. Der zweite Duplex-Schalter 33 wird durch das Leitwerk 24 zum Spaltenkanal betätigt, und das 8-Bit-Spalten- oder Azimut-Wort gelangt in den Spalten-Ausgangspufferspeicher 34.The output signal 16 from each column of the detector 8, which indicates the number of received pulses 10 (see FIG. 3) in each column, is fed into the counters 22 to produce a 4-bit word in each counter 22. On command from the master unit 24, the counters 22 each write their own 4-bit word into the column input buffer memory. The conduction path arbiter 28 scans the five columns from the left and then from the right and determines that there are pulses in columns 1 and 2, and feeds these into the reference location generator 29 * to generate the reference location or D word 0010 . Also scanning from the left shows twelve pulses in column '" so that the L word 1100 is generated, and scanning from the right gives four pulses in column 2 so that the R word 0100 is generated. The master unit 24 switches these three words to the arithmetic unit 32, where the 8-bit word 0001 1000 is generated. The second duplex switch 33 is actuated by the control unit 24 to the column channel, and the 8-bit column or azimuth word arrives in the column output buffer memory 34.

Zwischenzeitlich wird das 8-Bit-Höhen- oder -zeilen-Wort durch das Leitwerk 24 verarbeitet, um die Zeilensignale 15 zum Zeilenzähler 23 gelangen zu lassen und die Duplex-Sehalter 27 und 33 zum Zeilen-Kanal zu schalten. Daher speichern eine asitlang sowohl der Spalten- als auch der Zeilenausgangspufferspeicher 34 bzw. 35 8-Bit-Wörter, die die Azimut- und die Höhen-Lage der Rakete 1 angeben. Diese beiden 8-Bit-Wörter werden dann auf einIn the meantime, the 8-bit height or line word is processed by the control unit 24 to produce the line signals 15 to get to the line counter 23 and to switch the duplex holders 27 and 33 to the line channel. Therefore, an asitlang will store both the column and also the line output buffer memory 34 or 35 8-bit words, which indicate the azimuth and altitude of the rocket 1. These two 8-bit words are then added to one

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Signal vom Leitwerk 24 durch die Such/Nachlauf-Sehalter 36 und 37 zum zugehörigen Digital-Analog-Umsetzer 38 bzw. 39 geleitet, die beide so eingestellt sind, daß sie das Ausgangssignal Null abgeben, wenn das digitale Eingangssignal 01010000 beträgt, d.h. der Wert die Mitte oder den Justierpunkt des Detektors-8 darstellt. Die Ausgangssignale von den Umsetzern 38 und 39 gelangen in die Verstärker 46 und 47, wonach die Signale verwendet werden, um die Rakete 1 so zu steuern bzw. zu regeln, daß sie nacheinander die Abweichung vom Justierpunkt bis auf Null reduziert, in welchem Fall der Kreis 10 mittig auf dem Justierpunkt des Detektors 8 liegt und die Rakete 1 sich direkt zum Raumfahrzeug 2 bewegt.Signal from the tail unit 24 through the search / tracking switch 36 and 37 to the associated digital-to-analog converter 38 and 39, respectively routed, both of which are set to be the output signal Output zero if the digital input signal is 01010000, i.e. the value is the center or the adjustment point of the detector-8 represents. The output signals from converters 38 and 39 go to amplifiers 46 and 47, after which the signals are used to control the rocket 1 so that they successively the Deviation from the adjustment point reduced to zero, in which case the circle 10 is centered on the adjustment point of the Detector 8 is and the rocket 1 moves directly to the spacecraft 2.

Zusätzlich gelangen die Ausgangssignale vom Spalten- und Zeilenumsetzer 38 bzw. 39 getrennt durch die Formverstärker 40 und 41 sowie die Leistungsverstärker 42 und 43, deren Ausgangssignale zum Steuern des Laserbündels dienen, damit dieses der Rakete 1 folgt.In addition, the output signals from the column and row converters 38 and 39 pass separately through the shape amplifier 40 and 41 as well as the power amplifiers 42 and 43, whose output signals are used to control the laser beam so that it follows the rocket 1.

Zum Beleuchten der Rakete 1 wird anfangs das Laserbündel 9 veranlaßt, das durch den Detektor 8 dargestellte Feld abzutasten. Ein derartiges Abtasten ist notwendig, da der Detektor-Blickwinkel etwa 20 mrad beträgt, während der des Laserbündeis kleiner ist, z.B. 5 rarad beträgt. Dieses Abtasten wird durch das Leitwerk 24 erreicht, das 8-Bit-Wörter erzeugt, die in die Such.^Nachl auf-Schalter 36 und eingespeist werden. Diese Wörter stellen eine Lage auf dem Detektor 8 dar, und so kann eine Folge von 8-Bit-Wörtern erzeugt werden, um seinerseits jedes Detektorelement 11 darzustellen. Da diese Wörter in die Zielobjekt-Sueh/Nachlauf-Schalter 36 und 37 eingespeist werden, werden sie durch die Digital-Analog-Umsetzer 38 und 39 verarbeitet und ge-The laser beam is initially used to illuminate the rocket 1 9 causes the field represented by the detector 8 to be scanned. Such scanning is necessary because the detector viewing angle is about 20 mrad, while the of the laser bundle is smaller, e.g. 5 rarad. This Scanning is accomplished by the tail unit 24 which generates 8-bit words that are included in the search. ^ Search switches 36 and be fed in. These words represent a location on the detector 8, and so a sequence of 8-bit words are generated in turn to each detector element 11 to represent. Since these words in the target object-look / follow-up switch 36 and 37 are fed in, they are processed by the digital-to-analog converters 38 and 39 and

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langen dann zum Laserbündel 9, so daß sich dieses auf dem vom Detektor 8 bedeckten Feld bewegt. Sobald die Rakete 1 beleuchtet und ein Signal vom Detektor 8 empfangen ist, werden die Such/Nachlauf-Schalter J>6 und 37 durch das Leitwerk 24 auf Nachlaufbetrieb geschaltet, so daß keine weiteren Suchwörter erzeugt werden. Die Rakete 1 ist jetzt erfaßt, und das Laserbündel 9 wird gesteuert, wie oben beschrieben wurde. Falls der Detektor 8 kein Signal empfangen sollte, erzeugt das Leitwerk 24 wieder Suchcodes, und zwar von dort ausgehend, wo das letzte Signal empfangen wurde, bis die Rakete 1 erfaßt ist.then long to the laser beam 9 so that it moves on the field covered by the detector 8. As soon as the rocket 1 is illuminated and a signal is received from the detector 8, the search / tracking switches J> 6 and 37 are switched to tracking mode by the tail unit 24 so that no further search words are generated. The missile 1 is now locked and the laser beam 9 is controlled as described above. If the detector 8 should not receive a signal, the control unit 24 generates search codes again, starting from where the last signal was received until the rocket 1 is detected.

Der anhand von Fig. 4 beschriebene Detektor verwendet fünfundzwanzig Elemente. Bei einem abgewandelten Detektor können einhundert Elemente verwendet werden, die in einem 10 χ 10-Raster angeordnet sind, um ein Sichtfeld von 40 mrad zu ergeben. Ein bedeutend einfacherer Detektor für sich langsam bewegende Zielobjekte kommt mit nur vier Elementen aus.The detector described with reference to Figure 4 employs twenty-five elements. With a modified detector one hundred elements can be used arranged in a 10 χ 10 grid to provide a 40 mrad field of view to surrender. A much simpler detector for slow moving targets comes with only four elements the end.

Bei einer anderen Abwandlung ist der gepulste Laser durch einen Dauerstrich-Laser ersetzt. In diesem Fall ist das Bild auf dem Detektor ein durchgehender Kreis. Die Ausgangssignale von den Spalten und Zeilen stellen die Zeitdauer dar, während der sich ein Bild in dieser Spalte oder Zeile befindet. Diese können in ähnlicher Weise wie oben beschrieben verarbeitet werden.In another modification, the pulsed laser is replaced by a continuous wave laser. In this case the image on the detector is a solid circle. Provide the output signals from the columns and rows represents the length of time an image is in that column or row. These can be done in a similar fashion processed as described above.

Die oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebene Anordnung kann in verschiedener Weise geändert werden. Z.B. könnte das Raumfahrzeug so gelenkt werden, daß es kleine Asteroide sammelt, wobei es seine Lenktriebwerke und die oben beschriebene Bahnverfolgungsanordnung verwendet.The arrangement described above with reference to FIG. 1 can be changed in various ways. E.g. the spacecraft could be steered to collect small asteroids using its steering thrusters and the tracing arrangement described above is used.

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Es können auch mehr als eine Rakete ferngesteuert werden, um an das Raumfahrzeug angekoppelt- zu werden. Z.B. können zwei Raketen für ein Kopplungsmanöver ferngelenkt werden, indem beide Raketen mit Laserbündeln beleuchtet und die empfangenen Bilder auf dem Detektor zeitlich verknüpft werden. Dies könnte eine Verdoppelung der in Fig. 5a und 5b gezeigten Schaltung erfordern.More than one rocket can also be remotely controlled to be coupled to the spacecraft. For example, two rockets can be remotely guided for a docking maneuver by using both rockets with laser beams illuminated and the received images are temporally linked on the detector. This could be doubling the circuit shown in Figures 5a and 5b.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann also benutzt werden, um zwei Zielobjekte ferngesteuert oder ferngelenkt gegenseitige Nähe zu bringen. Z.B. könnten zwei Zielobjekte in einer feindlichen Umgebung wie in einem Ofen genau durch den Laser und den in sicherem Abstand davon angebrachten Detektor gelenkt werden.The arrangement according to the invention can thus be used to bring two target objects close to each other by remote control or remote control. E.g. two target objects in a hostile environment such as an oven precisely through the laser and the one placed at a safe distance from it Detector are steered.

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Claims

l.J Laser path tracking arrangement in which a beam of laser radiation Thrown at a target object and received radiation reflected from this and focused on a detector which responds to the laser radiation, characterized by a grid of detector elements (8, 11), by means (5, 6) for cyclically changing the position of the image on the detector elements (8, 11) and by a device (11-16, 20-23) for measuring the size of the detected by the detector elements Radiation.

2. Laser Bahiiverf Olgungsanordnung according to claim 1, characterized in that a pulsed Laser (9) and a wobble or nutation surface (5, 6) are provided are, and that the device for measuring the size of the detected radiation by the detector elements the number counts pulses received by the detector elements (8, 11).

3. Laser path tracking arrangement according to claim 1, characterized by a circuit (24 -35) to generate a signal that indicates the position of the center of gravity of the image on the grid of the detector ore learn te (ö, 11).

4. Laser path tracking arrangement according to claim 3 *, characterized in that the device to measure the size of the radiation detected by the detector elements (8, 11) and the circuit generate a signal, to move the receiver and detector and the laser beam to follow a moving target allow.

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5. Laser path tracking arrangement according to claim 1 or 3 » characterized by scanning means (24, 35 * 37) for initial scanning with the Beams of laser radiation to form an image of the target object to detect the grid of the detector elements (8, 11).

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