DE2533270A1 - Night vision aiming device for guided missile - uses target thermal emission and IR detectors for processing thermal and coordinate information - Google Patents
Night vision aiming device for guided missile - uses target thermal emission and IR detectors for processing thermal and coordinate informationInfo
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Abstract
Description
Nachtvisierverfahren und Einrichtung Die ErSindung betrifft ein thermisches Visier- und Ortungsverfahren, das vorzugsweise die Lenkung von Flugkörpern bei Nacht gegen wärmeemitierende Ziele erlaubt. Bei heute eingeführten Flugkörperwaffen, wie beispielsweise Milan und Hot, ist praktisch keine Kampffähigkeit bei Nacht gegeben, da ein aktives IR-Visier sich verbietet und die sogenannten passiven Bildverstärker der zweiten Generation durch den Leuchtsatz bzw. das Marschtriebwerk der Rakete so überstrahlt werden, daß eine Bildbeobachtung nicht mehr möglich ist. Der Anbau von Wärmebildgeräten, der prinzipiell möglich wäre, wird sehr schwierig, da diese Geräte bei den geforderten Reichweiten verhältnismäßig groß und schwer werden und eine unzulässige Gewichtserhöhung des Abschußgerätes bewirken würden. Außerdem ist eine genaue Justierung des Wärmebildvisiers auf das in der Abschußanlage eingebauten IR-Ortungsgerät für die Lenkung der Rakete nur schwer möglich. Night visor method and device The invention relates to a thermal one Sighting and location methods, preferably the guidance of missiles at night against heat-emitting targets allowed. For missile weapons introduced today, such as for example Milan and Hot, there is practically no fighting ability at night, because an active IR visor and the so-called passive image intensifier are forbidden of the second generation by the flare or the marching engine of the rocket are so overexposed that an image observation is no longer possible. The addition of thermal imaging devices, which in principle would be possible, becomes very difficult as this Devices with the required ranges are relatively large and heavy and would cause an unacceptable increase in weight of the launcher. Also is an exact adjustment of the thermal imaging sight to the one built into the launching system IR locator for guiding the rocket is difficult.
Erfindungsgemäß wird die Bilddarstellung der thermischen Emission des Zieles und seiner Umgebung mit einer an sich bekannten Wärmebildabtast- und Wiedergabeeinrichtung im Fenster II der Atmosphäre ( 3 bis 5,5/um) oder im Fenster III (8 bis 14/um) durchgeführt und als Visierbild benutzt und gleichzeitig beispielsweise im Fenster I (1,5 bis 2,5/um) über die gleiche IR-optische Anordnung die Bildfeldkoordinaten des Flugkörpers bestimmt, die dann die Nachlenkung des Flugkörpers in die Visierlinie benutzt werden.According to the invention, the image display of the thermal emission of the target and its surroundings with a known thermal image scanning and Display device in window II of the atmosphere (3 to 5.5 μm) or in the window III (8 to 14 / um) carried out and used as a sight image and at the same time, for example the image field coordinates in window I (1.5 to 2.5 μm) using the same IR optical arrangement of the missile, which then steers the missile into the line of sight to be used.
Dies ist vor allem deshalb möglich, da heute eingeführte Flugkörper einen pyrotechnischen Leuchtsatz tragen, dessen Strahlungsmaximum bei etwa 2/um Wellenlänge liegt. Außerdem kann in diesem Spektralbereich bei Nacht sehr gut die Strahlung des Marschtriebwerkes geortet werden, so daß evtl.This is mainly possible because missiles are being introduced today carry a pyrotechnic flare, the radiation maximum of which is around 2 / um Wavelength lies. In addition, in this spectral range at night the Radiation from the marching engine can be located so that
der pyrotechnische Leuchtsatz entfallen kann.the pyrotechnic flare can be omitted.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung könnte der pyrotechnische Leuchtsatz durch einen modulierbaren Leuchtsatz ersetzt werden, dessen Modulation beispielseise aus täglich wechselnden Impulsfolgen besteht. Wird diese Modulation im Ortungsgerät demoduliert, so ist ein signifikantes Merkmal zur Identifizierung der Flugkörper vorhanden - es besteht eine erhöhte Sicherheit gegen Störung der Waffensysteme von gegnerischer Seite.According to a further idea of the invention, the pyrotechnic Light set can be replaced by a modular light set, its modulation consists for example of daily changing pulse sequences. Will this modulation demodulated in the locator is a significant identification feature the missile present - there is an increased security against disruption of the Weapon systems from the opposing side.
Eine Einrichtung zur Realisierung des Verfahrens ist dadurch möglich, daß nach erfolgter Zeilen- und Bildabtastung von der eigentlichen Abbildungsebene die gesamte Strahlungsenergie mit Hilfe eines Strahlteilers auf zwei verschiedene Bildebenen aufgeteilt wird, in denen sich die Detektoranordnungen für die verschiedenen Fenster befinden. Dadurch wird es möglich, daß die eine Detektoranordnung, die beispielsweise im Fenster II arbeitet die Signale für die Darstellung des thermischen Bildes und die andere Detektoranordnung im Fenster 1 die Signale für die Ablagekoordinaten des Flugkörpers liefert.A facility for implementing the process is possible as a result, that after the line and image scanning of the actual imaging plane divide the total radiant energy into two different ones with the help of a beam splitter Image planes are divided into which the detector arrangements for the various Window. This makes it possible that a detector arrangement, for example the signals for the display of the thermal image and works in window II the other detector arrangement in window 1 receives the signals for the storage coordinates of the missile supplies.
Nach einem weiteren Erfindungsgedanken können Strahlteiler eingespart werden, wenn auf eine gemeinsame Unterlage - ein Substrat - beide Detektorgruppen mit verschiedener Grenzwellenlänge aufgebracht werden, wobei die eine Detektorgruppe zur Erzeugung des Wärmebildes und die andere zur Erzeugung der Ablagekoordinaten benutzt wird. Die Kongruenz der Ablagekoordinaten und des Wärmebildes, die bei den verschiedenen Lagen der Detektorgruppen rein geometrisch nicht gesichert ist, kann durch elektrische Phasenschieberschaltungen erzeugt werden.According to a further inventive concept, beam splitters can be saved if on a common base - a substrate - both detector groups with different cut-off wavelengths are applied, one detector group for generating the thermal image and the other for generating the storage coordinates is used. The congruence of the storage coordinates and the thermal image, which in the different positions of the detector groups is purely geometrically not secured, can can be generated by electrical phase shift circuits.
Die KUhleinrichtung wird zweckmäßigerweise so ausgelegt, daß sie die Detektoren, die für die Wärmebilddarstellung notwendig sind, auf ihre optimale Temperatur kühlt. Die Detektoren, die den wesentlich heißeren Flugkörper orten, müssen normalerweise nicht so tief gekühlt werden. Es tritt aber eine Verminderung ihrer Leistungsfähigkeit nicht ein.The cooling device is expediently designed so that it the Detectors, which are necessary for thermal imaging, to their optimal temperature cools. The detectors that locate the much hotter missile usually have to not be refrigerated so deep. But there is a reduction in their performance not a.
Besonders einfach wird die Herstellung derartiger gemischter Detektorreihen, wenn ein Mischkristall als Detektormaterial benutzt wird, der durch Änderung seiner Komposition in seiner Grenzwellenlänge verschiebbar ist. Ein derartiges Material stellt beispielsweise Hg(1 X)Cdx Te dar, das durch Änderung von x etwa 0,5 bis 14/um in seiner Grenzwellenlänge veränderbar ist.The production of such mixed detector rows is particularly easy, if a mixed crystal is used as the detector material that is used by Change of its composition is shiftable in its cutoff wavelength. Such a thing Material is, for example, Hg (1 X) Cdx Te, which by changing x approximately 0.5 to 14 / µm can be changed in its cut-off wavelength.
Wird als Abtastverfahren die bekannte polare Abtastung eines kreisrunden Bildfeldes benutzt, so ist diese für die Ortung des Flugkörpers vorteilhaft, da die Informationsrate gegen Zentrum des Bildfeldes immer höher wird. Hierbei ist es zweckmäßig, das mittlere Element einer Zellenreihe aus einem Material zu machen, das die Flugkörper-Ortung durchführt, also beispielsweise seine Grenzwelle bei c = 2,5zum hat, während die äußeren Elemente, mit einer Grenzwellenlänge c = 4,2/um,zur Bilddarstellung benutzt werden0 Die polare Abtastung hat für den Fall des Visiers den entscheidenden Vorteil, daß am Rande des Bildfeldes Ziele erkannt, in der Mitte jedoch, aufgrund der wachsenden Auflösung, identifiziert werden können.The well-known polar scanning of a circular one is used as the scanning method Image field used, this is advantageous for locating the missile because the information rate towards the center of the image field becomes higher and higher. Here is it is expedient to make the middle element of a row of cells from a material that carries out the missile location, so for example its limit wave at c = 2.5zum, while the outer elements, with a cutoff wavelength c = 4.2 / µm, for Image display can be used 0 The polar scanning has for the case of the visor the decisive advantage that targets are recognized at the edge of the image field, in the middle however, due to the increasing resolution, can be identified.
Außerdem kann bei der polaren Abtastung durch die Mittelzelle der Ort des Flugkörpers im Bildfeld nach Radius und Winkel gut bestimmt werden, wenn notwendig ist eine elektronische Wandlung in karthesische Koordinaten durch einfache bekannte Schaltungen möglich.In addition, when polar scanning through the center cell, the Location of the missile in the field of view can be well determined according to radius and angle, if an electronic conversion into Cartesian coordinates by simple known circuits possible.
Um die Ortung des Flugkörpers am Rande des Bildfeldes zu erleichtern und nicht unnötig hohe Zeilenzahlen hierfür zu verwenden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dem mittleren t'Ortungsdetektor't wesentlich größer als die "Bilddetektorent' zu machen, da die Größe dieses Detektors bei einer dichten Randbelegung die Zeilenzahl bestimmt.To make it easier to locate the missile at the edge of the field of view and not to use unnecessarily high numbers of lines for this purpose, it is proposed according to the invention, the middle position detector is much larger than the image detector make, because the size of this detector with a dense border coverage the number of lines certainly.
Andererseits müssen dann die "Bilddetektorent' aneinandergereiht mindestens die Breite des "Ortungsdetektors" haben.On the other hand, the "image detectors" must then be lined up at least have the width of the "location detector".
Da das mittlere Zellenelement für die Bilddarstellung ausfällt, wird in der Bildmitte ein der Breite dieses Elements proportionaler duSiler Fleck erscheinen. Dieser kann als elektronisches Richtmittel ausgenutzt werden, da er genauSince the middle cell element fails for the image display, will a duSiler spot proportional to the width of this element will appear in the center of the image. This can be used as an electronic alignment device because it is accurate
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