DE2428704C3 - Verfolgungs- und/oder Lenksystem - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfolgungs- und/oder Lenksystem, mit einem Empfänger für Strahlungsenergie, die von einem Fahrzeug oder Projektil reflektiert oder ausgestrahlt ist, mit einem vier Felder aufweisenden Detektor, der Signale liefert, die den Ort des Fahrzeuges oder Projektils in einem Blickfeld angeben, und mit einer Linsenanordnung, die Strahlung auf den Detektor richtet.

Die Steuerung oder Führung einer gelenkten Rakete, beispielsweise einer Anti-Panzerrakete, ist mit einer gewissen Schwierigkeit verbunden, die darin besteht, daß zur Anpassung an ein notwendiges anfängliches weites Blickfeld der Detektor eine große Fläche einnehmen muß. Das ist insofern ein Nachteil, als großflächige Detektoren große Leckströme aufweisen, was zu einem schlechten Signal/Rausch-Verhältnis führt.

Durch die DE-PS 9 77 85i ist ein Fernlenksystem zum Lenken eines Flugkörpers bekannt, das die im «> Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale aufweist. Es ist ein festes optisches System vorgesehen, das von dem Flugkörper herrührende Strahlung auf einen Detektor wirft der vier im Rechteck zueinander angeordnete Einzeldetektoren aufweist. Wegen der μ festen optischen Einstellung ist die Lenkgenauigkeit zu Beginn des Flugweges größer als am Ende des Fluewettes bei Erreichen des Zieles. Aus diesem Grunde

muß die Detektoranordnung verhältnismäßig groß sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfolgungs- und/oder Lenksystem der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem die beschriebenen Nachteile nicht auftreten, das also insbesondere nur kleine Detektoren erfordert, die kleine Leckströme und oin gutes Signal/Rausch-Verhältnis haben.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung, die eine Vergrößerung des Abstandes zwischen der Linsenanordnung und dem Detektor bewirkt, beginnend von einer unscharfen Einstellung auf dem Detektor bis zu einem vorbestimmten maximalen Abstand, der einer schärferen Fokussierung entspricht, wenn sich die Entfernung zwischen dem Fahrzeug oder Projektil und dem System vergrößert

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird also die Linse in Abhängigkeit von der Entfernung des Fahrzeugs, Projektils oder Flugkörpers von dem Empfänger verstellt Befindet sich die Linse nahe an dem Detektor, so ist obwohl die Strahlung nicht scharf auf den Detektor fokussiert ist das Betrachtungsfeld groß, was von Vorteil ist, da der Flugkörper winkelmäßig beträchtlich von der optischen Achse abweichen kann, wenn er sich in der Nähe des Empfängers befindet Bewegt sich der Flugkörper von dem Empfänger weg, so verringert sich die Winkelabweichung, und daher wird das Blickfeld durch Wegbewjgei! der Linse von dem Detektor verringert und die Strahlung schärfer auf den Detektor fokussiert Aus diesem Grunde kann der Detektor kleiner als bei herkömmlichen Systemen ausgeführt werden, da eine größere Winkelabweichung nicht berücksichtigt zu werden braucht Kleinere Detektoren weisen kleinere Flächen auf, wodurch sich, wie bereits erwähnt geringere Leckströme und ein besseres Signal/Rausch-Verhältnis ergibt

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

F i g. 1 zeigt in perspektivischer Draufsicht schematisch einige Elemente des erfindungsgemäßen Systems, angewendet bei einer Rakete;

F i g. 2 zeigt schematisch von der Seite die Geometrie des Systems gemäß F i g. 1.

Infrarote Energie, die von einem von der gelenkten Rakete (nicht dargestellt) mitgeführten Sender ausgestrahlt wird, wird mittels eines Teleskops 1 auf einen faseroptischen oder mattscheibenartigen Schirm 2 fokussiert, wobei der Ort der Energie auf dem Schirm 2 den Ort der gelenkten Rakete in bezug zu dem Verfolgungs- und Lenksystem wiedergibt Die auf dem Schirm 2 auftreffende Energie wird durch diesen zerstreut, und von der gegenüberliegenden Fläche des Schirms 2 abgestrahlte Energie, die von der auffallenden Energie abhängt, ist von einer komplexen Linsenanordnung 3 auf einen aus Fotosensoren bestehenden Detektor 4 gerichtet, der vier durch Schlitze von einander getrennte Felder 5 aufweist, die in Abhängigkeit von bestimmten Arten auf sie auftreffender Energie elektrische Signale erzeugen, die in zugehörige elektrische Schaltkreise eingespeist sind. Die von den jeweiligen Feldern 5 erzeugten elektrischen Signale werden in bekannter Weise weiterverarbeitet, um die Abweichung der Rakete von einem vorbestimmten Kurs oder einer Bahn zu bestimmen und ein Korrektursignal zu liefern, das drahtlos oder über ein passendes Kabel an die Rakete gesandt werden kann, um die Bahn der Rakete zu korrigieren. Um den Detektor in die Lage zu versetzen, zwischen der von

dem Sender ausgestrahlten: Energie und Umgebungsenergie zu unterscheiden, ist die ausgesandte Energie vorzugsweise mit einer bekannten Frequenz, z. B. 1 kHz, zerhackt, und die an die Felder 5 angeschlossenen elektrischen Kreise weisen Teile auf, die sehr genau auf diese Frequenz abgestimmt sind.

Wie bereits vorher erwähnt, war es bisher üblich, Felder 5 mit relativ großen Rächen zu verwenden, um das Verfolgungs- und Lenksystem mit einem großen Blickfeld auszustatten, das weit genug ist, um auch noch beträchtliche Abweichungen der Rakete von ihrer gewünschten Bahn zu erfassen, insbesondere dann, wenn sich die Rakete dicht Ijei dem System befindet, da sich das Blickfeld in bekiuinter Weise in einer im wesentlichen konischen Form von dem System weg erweitert.

Gemäß der Erfindung ist das Blickfeld relativ groß, wenn sich die Rakete dicht bei dem System befindet, und es verringert sich zu einem vorbestimmten Minimumwert hin, wenn sich die Entfernung zwischen der Rakete und dem System vergrößert Diese Maßnahme ermöglicht die Verwendung relativ kleiner Detektorflächen, so daß sich verbesserte Signal/Rausch-Verhältnisse ergeben, und zwar wegen der entsprechenden Verringerung des Leckstromes, während doch ein Blickfeld beibehalten ist, das für eine genaue Steuerung und Führung der Rakete ausreicht

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Linsenanordnung 3 bewegbar und hat eine feste Brennweite F. Der Detektor 4 befindet sich in einer festen Entfernung 4 F vom dem Schirm 2, und d ;r veränderbare Abstand zwischen der Linsenanordnung 3 und dem Detektor 4 ist 2 F—x, worin χ alle positiven Werte zwischen 0 und einem Maximalwert von xo annehmen kann.

Nimmt χ den Wert Null ein, was bedeutet, daß die Linsenanordnung sich genau auf der Mitte des Weges zwischen dem Schirm 2 und dem Detektor 4 befindet, so wind von dem Teleskop 1 auf einen bestimmten Punkt des Schirms 2 fokussiert^ Energie genau auf einen entsprechenden Punkt des Detektors 4 fokussiert sein. Ist jedoch die Entfernung χ uidlich, d. h., daß die Linsenanordnung 3 näher an den Detektor 4 bewegt ist, so ist die auf den Schirm 2 geworfene Energie in einem MaBe defokussiert, das von der Größe von χ abhängt. :; Die Linsenanordnung 3 ist dabei so ausgelegt, daß eine gleichmäßige Verbreiterung der Energie über den gesamten Streubereich sichergestellt ist, der durch das defokussierte Bild auf dem Detektor bestimmt ist.

Bezeichnet man die Halbamplitude des Streubereichs auf dem Detektor 4 mit ha und hat die von dem Schirm 2 ausgesandte Energie die Form eines Konus mit halbem Winkel φ so gilt auf Grund von Berechnung im Zusammenhang mit der Geometrie gemäß F i g. 2:

ha = ^.

Somit ist für feste Werte von F das ha direkt proportional x?.

Im Betrieb wird die Linsenanordnung 3 zunächst so weit wie möglich an den Detektor 4 herangeschoben, so daß χ seinen Maximalwert xo hat. Die Rakete wird von einem Ort dicht benachbart zu dem Verfolgungs- und Lenksystem abgeschossen, so daß sie in das Blickfeld des Systems kommt, das — wie zuvor beschrieben — zu dieser Zeit weit ist Die optische Achse des Systems ist auf das Ziel gerichtet, z. B. einen Panzer, und die Anordnung ist so getroffen, daß die Rakete entlang dieser Achse auf das Ziel geführt wird. Beim Abschuß der Rakete gelangt ein Startsignal an einen Elektromotor 6, der die Linsenanordnung 3 entlang einer Bahn 7 in Richtung auf den Schirm 2 bewegt Der Motor ist so programmiert daß er die Linsenanordnung mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Rakete bewegt so daß sich bei Vergrößerung des Abstandes zwischen der Rakete und dem System χ verringert und Null wird, wsnn sich die Rakete in einer bestimmten Entfernung von dem System befindet. Der Elektromotor 6 kann in der Linsenanordnung 3 untergebracht sein, es kann auch jeder andere Ort oder jedes andere passende Verfahren verwendet werden, um die Linsenanordnung 3 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit bei Empfang des Startsignals zu bewegen. Mit abnehmendem χ verringert sich das Blickfeld des Systems in Richtung auf ein Minimum, das auftritt, wenn χ den Wert Null annimmt. In diesem Augenblick nimmt ha den Wert Null ein, wie sich das aus der oben angegebenen Formel ergibt, so daß eine scharfe Fokussierung erzielt ist

Die Erfindung ermöglicht die Verwendung kleiner Detektoren, da nicht ein scharf fokussierter nnergiepunkt verfolgt zu werden braucht, der winkehnäßig in beträchtlichem Maße abweichen kann, wenn sich die Rakete nahe am System befindet sondern nur ein großer Bereich, der sich zu einem Punkt oder Fleck verringert, wenn sich die Entfernung zwischen der Rakete und dem System vergrößert wodurch sich Abweichungen der Rakete von ihrer Bahn verringern. In diesem Zusammenhang ist zu berücksichtigen, daß eine absolute Entfernungsabweichung von z.B. 100 m von einer gewünschten Bahn eine wesentlich größere Winkelabweichung bei einer Raketenentfernung von 500 m als bei einer Raketenentfernung von z. B. 3 km darstellt

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfolgungs- und/oder Lenksystem mit einem Empfänger für Strahlungsenergie, die von einem Fahrzeug oder Projektil reflektiert oder ausgestrahlt ist, mit einem vier Felder aufweisenden Detektor, der Signale liefert, die den Ort des Fahrzeuges oder Projektils in einem Blickfeld angeben, und mit einer Linsenanordnung, die Strahlung auf den Detektor ι ο richtet, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (6,7), die eine Vergrößerung des Abstandes zwischen der Linsenanordnung (3) und dem Detektor (4) bewirkt, beginnend von einer unscharfen Einstellung auf dem Detektor (4) bis zu einem vorbestimmten maximalen Abstand, der einer schärferen Fokussierung entspricht, wenn sich die Entfernung zwischen dem Fahrzeug oder Projektil und dem System vergrößert

2. Verfolgungs- und/oder Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (4) aus einer Anordnung von Fotosendern besteht

3. Verfolgungs- und/oder Lenksystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung, die eine Vergrößerung des Abstandes bewirkt, einen Motor (6) aufweist, der die Linsenanordnung (3) mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Rakete in Richtung auf jo den Schirm (2) bewegt