DE2705831B2 - Optische Ortungsvorrichtung - Google Patents
Optische OrtungsvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine optische Ortungsvorrichtung, insbesondere zum Nachweisen von Lichtquellen
mit bekanntem Leuchtspektrum, mit einem optischen Empfänger, der ein abstimmbares optisches Filter hoher
Selektivität enthält, dessen Durchlaßfrequenz von einer Steuereinheit innerhalb eines vorgegebenen Frequenzbandes
zeitabhängig durchstimmbar ist, um nacheinander die verschiedenen empfangenen Wellenlängen
auszufiltern, mit einer optoelektronischen Nachweiseinrichtung für die gefilterte Strahlung und einer
Verarbeitungsschaltung für die detektierten Signale zur Abtrennung eines Nutzsignals.
Eine derartige Ortungsvorrichtung ist aus der US-PS 36 53 765 bekannt.
Die Nachweiseinrichtung besteht aus einem optischen Empfänger, der an einen photoelektrischen
Detektor gekoppelt ist, um die von einem Beobachtungsfeld kommende Strahlung nachzuweisen. Das
Beobachtungsfeld besitzt einen bestimmten Öffnungswinkel, und die optische Achse des Nachweisgerätes
liegt in der Mitte des Beobachtungsfeldes. Die empfangene Strahlung besteht aus der Nutzstrahlung,
die von der Quelle kommt, wenn diese sich im Beobachtungsfeld aufhält und aus einer Störstrahlung,
die von äußeren Störquellen kommt und entweder direkt oder durch Reflexion in die Nachweisvorrichtung
gelangt. Gemessen an ihrer wahren Größe nimmt die nachzuweisende Quelle im allgemeinen im Beobachtungsfeld
eine sehr klein scheinende Fläche ein. Darüber hinaus ist die Strahlung, die von der Quelle in die
Nachweiseinrichtung gelangt, gering gegenüber der Störstrahlung aus dem gesamten Beobachtungsraum.
Die Störstrahlung besteht im allgemeinen aus dem Sonnenlicht, das sehr intensiv sein kann.
So kommt für eine vorgegebene Beobachtungsrichtung die Strahlung des Störlichtes aus dem gesamten
Raumwinkel, der für die optische Beobachtung interessant ist. Die Störstrahlung erzeugt nach ihrem Nachweis
ein Störsignal, d. h. ein erhebliches Rauschen, während das Nutzsignal von einer sehr schwachen Strahlungs-
quelle kommt und darüber hinaus nur einen sehr kleinen Raumwinkel umfaßt
Der Nachweis eines über dem Rausehen liegenden
Signals ist zwar möglich, jedoch nur bei sehr leuchtstarken Quellen, die insbesondere dann sehr
leuchtstark sein müssen, wenn sie weit entfernt sind.
Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, sind bestimmte Techniken bekanntgeworden, die es gestatten,
das Signal/Rausch-Verhältnis zu vergrößern. An die soll im folgenden kurz erinnert werden.
Eine Lösungsmöglichkeit besteht darin, eine optische
Filterung vorzusehen und nur eine sehr eng begrenzte Bandbreite, die mit der nachzuweisenden Quelle
übereinstimmt, auszufiltern. Derartige Geräte sind vor
allem zum Nachweis monochromatischer oder aus mehreren monochromatischen Linien bestehender
Strahlung geeignet. Auf diese Weise wird ein großer Teil der Störstrahlung durch optische Filterung
eliminiert und gelangt nicht in den Detektor.
Eine weitere Lösungsmöglichkeit, die zusammen auch mit der vorerwähnten durchgeführt werden kann,
besteht darin, ein räumliches Abtasten mit Hilfe von durchsichtigen, auf einem undurchsichtigen Untergrund
angeordneten Schlitzen durchzuführen, die sich quer zur optischen Achse des Nacl.weisgerätes bewegen und
eine zeitliche Modulation des Signals erzeugen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ortungsvorrichtung für Strahlungsquellen /u entwikkeln,
die sich durch ein besonders großes Sign jl/Rausch-Verhältnis
auszeichnet.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 beschrieben.
Die Ortungsvorrichtung für eine Lichtquelle von bekannten Spektraleigenschaften besteht nach der
Erfindung aus folgenden Elementen: einem optischen Empfänger mit einer Fokussierungsoptik für das aus
dem Beobachtungsfeld kommende Licht, einer optoelektronischen Nachweiseinrichtung, einem optischen
Filter, dessen Durchlaßband für das betreffende Spektrum geeignet ist, wobei dieses Filter durchstimmbar
und von großer Selektivität ist und von einer Steuereinheit durchgestininu wird, um periodisch den in
Frage kommenden Spckiralbereich zu untersuchen, wobei bei jeder Untersuchung die verschiedenen
Wellenlängen ausgefiltert werden. Die optoelektronische Nachweiseinrichtung besteht aus einem elektronischen
Hochpaßfilter mit einer Cirenzfrequenz, die geeignet ist, die Gleichkomponente zu entfernen, die aus
der Störstrahlung der Umgebung herrührt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen
anhand der schemalisch vereinfachten Figurenzeichnungen erläutert. Es zeigt
F i g. 1 verschiedene Spektraldiagramme und deren erfindungsgemäße Analyse,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer vereinfachten Ortungsvorrichtung,
F i g. 3 ein Blockschaltbild einer anderen Ortungsvorrichtung,
Fig.4 bis 6 Blockschaltbilder von Einzelelementen
der in F i g. J dargestellten Ortungsvorrichtung,
F i g. 7 ein zusammengesetztes vereinfachtes Blockschaltbild einer Ortungsvorrichtung nach Fig. 3.
In F i g. la ist die spektrale Zusammensetzung des von
derOrlungsvorrichtinig empfangenen Lichtes innerhalb
einer durch die Wellenlängen Al und Xl begrenzten
Bandbreite dargestellt. Die Stärke der Störstrahlung, die im allgemeinen auf das Sonnenlicht zurückzuführen ist.
ändert sich nur sehr wenig mit i!er Wellenlänge, da ihr
Spektrum der Strahlung eines schwarzen Körpers entspricht. Die spektrale Intensität ändert sich nur
wenig in Abhängigkeit von der Wellenlänge und > entspricht im wesentlichen einem Mittelwert LF. der im
betrachteten Frequenzband im wesentlichen konstant ist Die Strahlung der Lichtquelle LS weist dagegen eine
spektrale Struktur auf. In dem gewählten Beispiel wird eine monochromatische Emission mi! der Wellenlänge
ίο A2 angenommen.
Das Prinzip der Analyse besteht darin, den vorgegebenen
Spektralbereich von Al bis A3 zu untersuchen. Dieser Spektralbereich ist ausreichend breit, um die
gesuchten Emissionsspektren zu enthalten. Die Unter-
n suchung besteht darin, daß ein spektrales Fenster mit
dem Zentrum bei AO und einer \ lalbwertsbreite Δλ über
den zu untersuchenden Spektralbereich geschoben wird. Auf diese Weise werden die verschiedenen Anteile
der Strahlung, deren Wellenlängen zwischen den
.'ο Werten Al und A3 liegen, nacheinander durch Filterung
untersucht Im Falle einer monochromatischen Emission
setzt sich das registrierte Signal SD(F ig. Ib) aus einem konstanten Untergrund SC, der auf die während des
Abtastvorganges zwischen den Zeiten il bis r3
.'> produzierte Störstrahlung zurückzuführen ist und aus
einem Nutzanteil SU zusammen, der zum Zeitpunkt r2
erzeugt wurde. Zum Zeitpunkt r2 befand sich das Fenster der spektralen Registrierung bei der Wellenlänge
A2.
«ι Nach einer vorteilhaften Ausführungsform erfolgt das spektrale Abtasten zwischen den Wellenlängen Al und
A2 zeitlich linear, was durch die Säge/ahnkurven der Fig. Ic veranschaulicht wird.
Darüber hinaus wird der spektrale Abtastvorgang
Γι periodisch wiederholt, vorzugsweise mit einer Periode
T, die der Dauer eines Durchlaufes (F i g. Ic) entspricht. Folglich wiederholt sich das Nutzsignal .51/ mit der
gleichen Häufigkeit (Fig. Ib), wodurch schließlich die elektronische Filterung und nahezu vollständige Entfer-
iii nung der auf die Störstrahlung zurückzuführenden
Gleichkomponente SCermöglicht wird.
In F i g. Id ist das Spektrum einer Emissionsquelle mit
mehreren diskreten .Spektrallinien dargestellt, wie es beispielsweise von einem oder mehreren Lasern erzeugt
ti wird. Jedesmal, wenn die Durchiaßwellenlänge des
spektralen Fensters mit der Wellenlänge einer der Emissionslinien übereinstimmt, wird ein Signal erzeugt,
dessen Stärke der Intensität dieser Spektrallinie entspricht. Eine inkohärente Strahlungsquelle wie etwa
i» eine Elektrolumineszenzdiode kann ein kontinuierliches
Spektrum (Fig. Ie) erzeugen. Das untersuchte Frequenzband
von der Wellenlänge Al bis zur Wellenlänge A2 ist einerseits hinreichend stark eingeengt und
andererseits wird von diesem Frequenzband das
■->> Emissionsspektrum erfaßt.
Fig. 2 zeigt ein Blockschema einer erfindungsgemäßen
Ortungsvorrichtung für den Fall einer monochromatischen Emissionsquelle. Die Emissionsquelle ist
durch den Block 1 veranschaulicht und kann aus einem
W) Laser oder einem Halbleiterlaser bestehen. Die Quelle,
die durch den Block 2 dargestellt ist, befindet sich in einiger Distanz dazu in dem Beobachtungsbereich. Die
nachzuweisende Que If stellt ein Ziel dar, und zwar im allgemeinen einen Fluj Körper. Das Ziel kann aktiv sein,
hi d. h., es kann von Jch aus Strahlung bestimmter
Wellenlängen emittieren oder es kann passiv sein, in welchem Fall es von einer entfernten Strahlungsquelle,
die sich etwa auf dem Erdboden befinden kann,
angestrahlt wird und einen Teil der Strahlungsenergie in die Ortungsvorrichtung reflektiert. In beiden Fällen
wird angenommen, daß die Quelle eine isotrope Strahlung erzeugt, jedoch insbesondere auch in
Richtung der Ortungsvorrichtung strahlt.
Der optische Empfänger ist durch ein Eingangsobjektiv 3 mit der optischen Achse Z dargestellt. Diesem ist
ein photoelektrischer Detektor 4 nachgeschaltet, dessen empfindliche Fläche in der Bildebene liegt und auf die
optische Achse Z zentriert ist. Der optische Detektor besteht vorzugsweise aus einer Mehrzahl von Detektorelementen,
um eine räumliche Lokalisierung des Zielobjektes zu ermöglichen. Er kann beispielsweise aus
einem Mosaik von Detektorelementen bestehen und so die Messung des Höhen- und Seitenvinkels zu dem
Flugobjekt ermöglichen. Der Einfachheit halber wird er im Moment nur aus einem Element bestehend
betrachtet, dem wiederum nur ein Nachweis- und Empfangskanal nachgeschaltet isl. Für die Ortung von
sehr entfernten Zielen ist der Detektor im wesentlichen im Brennpunkt des Objektives 3 angeordnet. Ein
optisches Filter 5 ist in den Strahlengang geschaltet und befindet sich vorzugsweise möglichst nahe vor dem
Detektor 4, wodurch es entsprechend klein gestallet sein kann.
Das optische Filter ist durchstimmbar und besitzt ein hohes Auflösungsvermögen. Die Frequenz des Filters
und folglich seine sehr schmale Durchlaßbandbreite werden in dem betrachteten Spektralbereich zwischen
den Wellenlängen Al und A3 durch eine Steuerungsvor- jo
richtung, die ein elektrisches Signal liefert, verschoben. Das Emissionsspektrum der Strahlungsquelle wird auf
diese Weise untersucht.
Ein derartiges Filter kann aus. einem Kristall von
Lithiumniobat bestehen, durch den akustische Wellen j-,
mit Hilfe eines piezoelektrischen Wandlers gesendet werden. Der piezoelektrische Wandler wird durch ein
elektrisches Signal gesteuert. Die Wirkungsweise eines derartigen Filters ist in der Literatur beschrieben,
insbesondere in dem Artikel »Acousto-Optic Tunable Filter« von S. E. Harris und R. W. Wallace, erschienen
im »journal of the Optical Society of America« Vol. 59, Nr. 6, Juni 1969, S. 744-747.
Die Filtereinheit besteht aus einem Kristall 5 und einer Steuereinheit 6, die auf ein vorgegebenes äußeres 4j
Signal 5 t die gewünschte Durchlaßfrequenz des Kristallfilters 5 einstellt, wobei die Durchlaßfrequenz
des Kristallfilter im allgemeinen eine Funktion der Amplitude des Steuersignals 51 ist. Um ein zeitlich
lineares, periodisches Verschieben der Durchlaßfrequenz zu erzeugen, erhält die Steuereinheit 6 ein Signal
51 der in Fig. Ic dargestellten Form. Dieses Signal
wird von einem Sägezahnspannungsgenerator 7, der seinerseits durch ein von der Synchronisationseinheit 8
kommendes periodisches Zeitsignal mit der Periode T (F i g. If) ausgelöst wird, erzeugt
Das registrierte Signal SD (F i g. Ib) wird vorverstärkt
(Vorverstärker 9) und in einem elektronischen Filter 10 behandelt, um die von der Störstrahlung oder
vom Empfängerrauschen herrührende konstante Korn- eo
ponente SC zu entfernen. Das Filter 10 ist ein Hochpaßfilter, das aus einem RC-Glied bestehen kann
(schematisch dargestellt durch den Kondensator Ci
und den Widerstand Ri). Dem Filter 10 ist ein Verstärker 11 und eventuell ein Amplitudenbegrenzer
sowie ein Impulsformer nachgeschaltet, um das Ausgangssignal des Filters 10 in ein für die weitere
Verarbeitung geeignetes Signal 52 zu verwandeln. Die Impulse 52 werden in dem als Block 12 dargestellten
Gerät weiter verarbeitet. In dem in F i g. 2 betrachteten Beispiel handelt es sich um einen Kathodenstrahloszillograph,
dessen Zeilenkippfrequcnz durch die Synchronisationseinheit H und dessen Vertikalablenkung durch
das nachzuweisende Signal gesteuert werden. Ein derartiges System ermöglicht den Nachweis einer
erwarteten Leuchtquelle in einem Beobachtungsfeld.
In dem allgemeineren Fall, in dem das bekannte Spektrum der Emissionsquelle mehrere Spektrallinien
(Fig. Id) oder ein kontinuierliches Spektrum (Fig. Ic)
aufweist, unterscheidet sich die Nachweiseinrichtung von der in F i g. 2 dargestellten durch zusätzliche in die
Nachweiskette zwischen das Filter 10 und den Verstärker 11 eingeschaltete Schaltkreise. Diese zusätzlichen
Schallkreise bestehen wie in Fig.3 dargestellt
aus den Korrelationsschaltungen 20 und 21 oder aus entsprechenden Filtern. Auf den Eingang des Korrelationsschaltkreises
21 werden das verstärkte Signal SU und ein Referenzsignal 53, das der erwarteten Form des
Signals SU entspricht, gegeben, um das Signal durch Autokorrelation zu identifizieren. Das Referenzsignal
53 wird von einem Generator 20 erzeugt, der von einem Synchronisationsimpuls H ausgelöst wird. Das
Referenzsignal wird somit periodisch erzeugt, und zwar mit derselben Periode, mit der das Filter 5 durchgestimmt
wird. Der Schaltkreis 20 weist einen programmierbaren Speicher auf, der auf äußere Ansteuerung das
Referenzsignal 53, das dem erwarteten Spektrum entspricht, erzeugt.
Für den Fall, daß das Emissionsspektrum aus mehreren Einzellinien zusammengesetzt ist, kann der
Schaltkreis 20 aus Verzögerungsleitungen 23, 24, 25 bestehen (Fig.4). Durch diese Verzögerungsleitungen
werden zeitlich verschobene Impulse unterschiedlicher Amplitude erzeugt, die der Form des zu erwartenden
Spektrums entsprechen (F i g. Id). Die unterschiedlichen Amplituden können durch entsprechende vorgegebene
Verstärkungsfaktoren der jeweiligen Verstärker erzielt werden. Eine entsprechende Struktur kann durch eine
Verzögerungsleitung mit mehreren Ausgängen hergestellt werden, die entsprechende Verzögerungswerte
liefert.
Für den Fall eines kontinuierlichen Emissionsspektrums (Fig. Ie) kann die Schaltung 20 aus einem
programmierbaren Speicher 26 und einem nachfolgenden Integrationsglied oder Tiefpaßfilter 27 bestehen.
Durch einen Synchronisationsimpuls H ausgelöst, erzeugt der Speicher 26 einen Impulszug, dessen
Umhüllende der Form des zu erwartenden Spektrums entspricht.
F i g. 6 bezieht sich auf ein Ausführungsbeispiel einer Korrelationsschaltung 21 nach Fig.3. Diese Korrelationsschaltung
besteht aus einem Multiplikator 30, der die korrelierenden Signale aufnimmt und der ausgangsseitig
an zwei Integrationsschaltungen angeschlossen ist Diese enthalten eine Filterschaltung 31 mit einer
dem Videospektrum der empfangenen Signale angepaßten Durchlaßbandbreite und eine Integrationsschaltung 3Z Das angepaßte Filter 31 besteht aus einem
Tiefpaßfilter mit einer Grenzfrequenz zwischen 1/2 T und MT, um die unerwünschten Komponenten des
Signal am Ausgang des Filters 31 ist im wesentlichen gleichmäßig und wird im Schaltkreis 32 integriert
Dieser enthält ein ÄC-Glied mit der Zeitkonstanten R2C2, die als Funktion der Periodendauer T des
Signals und der benötigten Ansprechzeit des Empfängers bestimmt wird. Die Zeitkonstante wird so
bestimmt, daß das Signal an den Klemmen des Integrationskondensators C2 im wesentlichen dem
Mittelwert des in die Integrationsschaltung eintretenden Signals entspricht. Das Ausgangssignal des
Schaltkreises 31 kann ebenfalls direkt mit einer entsprechenden Vorrichtung 34 sichtbar gemacht
werden. Für weitere durch einen Block 35 dargestellte Verwertungsmöglichkeiten wird das Signal vom Ausgang
des Integrationskreises 42 in einer Schaltung 33 mit einem vorgegebenen Schwellwert VS verglichen.
Die Höhe der Schwelle VS wird im allgemeinen so festgelegt, daß eine bestimmte Rate von Fehlalarmen
nicht überschritten wird.
Ortungsgeräte zum Nachweis von Strahlungsquelien sind im allgemeinen in der Lage, einen Höhen- und
einen Seitenwinkel zu einem erkannten Ziel anzugeben und unter L'mständen ausgehend von diesen Daten die
optische Achse des Gerätes automatisch auf das Ziel auszurichten. Der Lichtdetektor besteht zu diesem
Zweck aus mehreren Elementen. Zum Beispiel kann ein Detektor mit vier Quadranten und vier Empfangskanälen
verwendet werden, in denen der Höhen- und Seitenablagewinkel SX und SY in bezug auf eine
vorgegebene horizontale X-Achse und eine vertikale y-Achse berechnet werden. Eine andere Technik
besteht darin, das einfallende optische Lichtsignal durch periodisches Unterbrechen zu modulieren, indem eine
mit Schlitzen versehene undurchsichtige Scheibe durch das Lichtbündel geführt wird.
Ein Ausführungsbeispiel dieser Art wird anhand von
Fig.7 beschrieben. Der Lichtdetektor besteht aus mehreren streifenförmigen Detektoreiementen 4a bis
4n, die parallel zur X-Richtung liegen und nebeneinander
in y-Richtung aufgereiht sind. Die Modulation wird durch eine Spur auf der Scheibe 41 erzeugt, die
gleichförmig um eine Achse parallel zur Z-Achse rotiert Es wird eine Spur betrachtet, die aus durchsichtigen
Schlitzen 40 auf undurchsichtigem Untergrund besteht Durch die Rotation wird eine bestimmte digitale
Kodierung wie z. B. eine Pseudozufallskodierung erzeugt. Eine von der Synchronisationseinheit 8
gesteuerte Antriebsvorrichtung 42 gewährleistet die gleichmäßige Rotation der Scheibe 41. Es ist notwendig,
daß ein spektraler Abtastvorgang während der Zeit stattfindet, die minimal zwischen dem Ende einer
Unterbrechung des Lichtbündeis und der nachfolgenden Unterbrechung zur Verfügung steht. Mit anderen
Worten, wenn Lm die Breite des kleinsten Schlitzes und Tm die Zeitdauer ist, die dieser Schlitz benötigt, um die
optische Achse Z zu durchqueren, dann muß die Periodendauer T des spektralen Abtastvorganges
kleiner oder gleich Tm sein.
Die dem Lichtdetektor nachgeschaltete Nachweiseinirichtung
besitzt η gleichartige Kanäle, von denen der Einfachheit halber nur ein einziger dargestellt ist. Der
ίο Kanal, der dem ersten Detektorelement nachgeschaltet
ist, besteht aus einem Vorverstärker 9a, einem Filter 10a, einem Verstärker 11a und einer Korrelationsschaltung
21a. Ein gemeinsamer Generator zur Erzeugung des Referenzsignals S3 versorgt die Multiplikations-
!schaltungen der n-Kanäle 21a bis 21 n. Jede Korrelationsschaitung
enthält eine Schweliwertvergleichsschaltung (33, Fig.6). Auf diese Weise liefert dasjenige
Detektorelement, auf das das Bild des Zieles fällt, das Nutzsignal für die nachfolgende Auswertung 43.
Zusätzlich zu dieser räumlichen Bestimmung der Y- Koordinate des Zieles wird von dem Schaltkreis 43
die X-Ablage des Zieles bestimmt. Dies geschieht dadurch, daß die zeitliche Verschiebung des Nutzsignals
gegenüber einem vorgegebenen zeitlichen Referenz-
signal gemessen wird. Zu diesem Zweck können die Schaltkreise 43a bis 43n Filter- oder Korrelationsschaltungen
aufweisen, die an die durch die Schlitze 40 verursachte Modulation angepaßt sind, um schließlich
die Höhen- und Seitenablage zur weiteren Auswertung zu bestimmen. So wird z. B. durch die Nachstellschaltkreise
44 und 45 die Z-Achse der Ortungsvorrichtung automatisch auf das Ziel ausgerichtet Die Höheneinstellung
des Rahmens 46 wird durch Rotation um eine Achse X und die Seiteneinstellung durch Rotation um
eine Achse Y erzielt Die Ausgangssignale der Nachstellschaltkreise 44 und 45 bestimmen diese
Rotationen in Abhängigkeit der Ablagewerte SA" und SYAts Zieles.
Dadurch, daß eine spektrale Filterung periodisch wiederholt wird, gelingt es bei einer erfindungsgemäßen
Ortungsvorrichtung, die Störstrahlung der Umgebung weitgehend zu unterdrücken, wodurch ein besseres
Funktionieren der Ortungsvorrichtung gewährleistet ist. Insbesondere eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung
für optoelektronische Ortungssysteme zur Bestimmung der Winkel- oder der Ablagekoordinaten
eines leuchtenden Zieles.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Optische Ortungsvorrichtung, insbesondere zum Nachweisen von Lichtquellen mit bekanntem
Leuchtspektrum, mit einem optischen Empfänger, der ein abstimmbares optisches Filter hoher
Selektivität enthält, dessen Durchlaßfrequenz von einer Steuereinheit innerhalb eines vorgegebenen
Frequenzbandes zeitabhängig durchstimmbar ist, um nacheinander die verschiedenen empfangenen
Wellenlängen auszufiltern, mit einer optoelektronischen
Nachweiseinrichtung für die gefilterte Strahlung und einer Verarbeitungsschaltung für die
detektierten Signale zur Abtrennung eines Nutzsignals, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuereinheit (6, 7, 8) so ausgebildet ist, daß die Untersuchung des Frequenzbandes, das im wesentlichen
dem erwarteten Spektrum entspricht, periodisch erfolgt, daß die Verarbeitungsschaltung ein
Hochpaßfilter (10) enthält, dessen Grenzfrequenz so gewählt ist, daß die von der Umgebungsstörstrahlung
herrührende Gleichspannungskomponente entfernt und das periodische, auf die Quelle zurückzuführende
Nutzsignal (SU) erhalten wird und daß das Nutzsignal (SU) an Korrelationsschaltungen (20,21)
oder entsprechende Filter gelangt
2. Ortungsvorrichtung nach Anspruch 1 zum Nachweis einer Lichtquelle, deren Spektrum mehrere
unterschiedliche Wellenlängen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsschaltung
nach dem Hochpaßfilter einen Referenzsignalgenerator (20) und eine Korrelationsschaltung (21)
aufweist, die das Nutzsignal und ein dem erwartetem Spektrum entsprechendes Referenzsignal (S3) erhält
und daß eine Synchronisationsschaltung ein mit der Periode der Untersuchung gleiches periodisches
Taktsignal erzeugt, um die Steuereinheit und den Referenzsigna!generator(20) zu synchronisieren.
3. Ortungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzsignalgenerator
(20) eine Mehrzahl von parallelgeschalteten Verzögerungsleitungen (23, 24, 25) enthält, die das
Taktsignal gleichzeitig empfangen.
4. Ortungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzsignalgenerator
einen programmierbaren Speicher (26) aufweist, der von dem Taktsignal angesteuert wird und dem eine
Ititegrationsschaltung (27) nachgeschaltet ist.
5. Ortungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrelationsschaltung
(21) folgende in Serie geschaltete Elemente aufweist: eine Multiplikationsschaltung
(30), die Nutz- und Referenzsignale aufnimmt, einen Tiefpaßfilter (31) mit einer Grenzfrequenz zwischen
1/2 Tund 1/7; wobei Tdie Periode der Filterdurchstimmung
ist, eine Integrationsschaltung (32), um den Mittelwert des gefilterten Signals zu bilden, und eine
Vergleichsschaltung (33) mit einem dem Mittelwert entsprechenden Schwellwerk
6. Ortungsvorrichtung nach Anspruch t, zum Nachweis einer monochromatischen Lichtquelle,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsschaltung nach dem Hochpaßfilter (10) einen
Verstärker und einen Pulsformer (11) enthalt, der das Nutzsignal (52) an eine Auswerteschaltung (12)
weitergibt.
7. Ortungsvorrichtung nach einem der Ansprüche
1 bis 6, bei dem die Steuereinheit aus einem Steuerteil zur Durchstimmung des Filters und einem
Generator zur Erzeugung des Durchstimmsignals besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das durchstimmbare
Filter aus einem Lithiumniobatkristall und aus einem piezoelektrischen Wandler besteht,
der von der Steuereinheit eine Sägezahnspannung erhält, um eine zeitlich lineare periodische Untersuchung
des Frequenzbandes zu erhalten.
ίο
8. Ortungsvorrichtung nach Anspruch 7 zur
Winkelortung eines Ziels, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus π Detektorelementen (4a... An) besteht,
die jeweils an einen Kanal eines π Kanäle aufweisenden Auswertungssystems angeschlossen
ι1! sind, daß eine, aus einer undurchsichtigen, mit
Schlitzen versehenen, drehbaren Scheibe bestehende Modulationsvorrichtung (41 bis 42) sowie eine
Empfangseinheit (43) vorgesehen sind, in der durch Filterung und/oder Korrelation aus den Signalen der
η Kanäle Winkelkoordinaten (SY, SX) errechnet werden, und daß der kleinste der Schlitze mindestens
so breit ist, daß seine Verweilzeit in der optischen Achse mindestens gleich der Periodendauer der
Fil«erdurchstimmung ist.
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US4743856A (en) * | 1983-09-26 | 1988-05-10 | Simulaser Corporation | Digital optical receiver circuit |
US4723314A (en) * | 1985-05-10 | 1988-02-02 | Calspan Corporation | Heterodyne laser detection |
US5063380A (en) * | 1988-02-24 | 1991-11-05 | Kabushiki Kaisha Asahi Denshi Kenkyujyo | Discrete object searching apparatus for search of discrete files and the like |
US4866414A (en) * | 1988-04-04 | 1989-09-12 | Sever Diaconu | Optoelectronic lawn tennis linesman system |
US5131742A (en) * | 1990-10-12 | 1992-07-21 | Westinghouse Electric Corp. | Acousto-optic spectrometer/polarimeter |
US5111038A (en) * | 1991-02-12 | 1992-05-05 | Westinghouse Electric Corp. | Acousto-optic tunable filter apparatus and method for detecting and identifying an optical radiation source. |
US5325192A (en) * | 1992-07-24 | 1994-06-28 | Tektronix, Inc. | Ambient light filter for infrared linked stereoscopic glasses |
US5438406A (en) * | 1993-10-07 | 1995-08-01 | The Titan Corporation | Tunable narrowband spectrometer with acousto-optical tunable filter |
US5444528A (en) * | 1994-07-27 | 1995-08-22 | The Titan Corporation | Tunable spectrometer with acousto-optical tunable filter |
US5473461A (en) * | 1994-08-26 | 1995-12-05 | Interactive Light, Inc. | Wide dynamic range optical receiver |
US6542304B2 (en) | 1999-05-17 | 2003-04-01 | Toolz, Ltd. | Laser beam device with apertured reflective element |
US6760475B1 (en) * | 1999-10-13 | 2004-07-06 | Cambridge Research & Instrumentation Inc. | Colorimetric imaging system |
DE10136474A1 (de) * | 2001-07-27 | 2003-02-13 | Philips Corp Intellectual Pty | Elektronischer Schaltkreis zum Betreiben einer HID-Lampe und Bildprojektor |
TWI402488B (zh) * | 2010-03-05 | 2013-07-21 | Edison Opto Corp | 具有旋轉式遮蔽組件之光學感應裝置 |
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Family Cites Families (7)
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---|---|---|---|---|
US3011386A (en) * | 1955-08-01 | 1961-12-05 | Servo Corp Of America | Spectrometer |
US3353022A (en) * | 1959-01-29 | 1967-11-14 | Avion Electronics Inc | Infrared search system comprising means for differentiating between target and background radiation |
US3244889A (en) * | 1961-07-06 | 1966-04-05 | United Aircraft Corp | Photosensitive tracker with special x and y axis photocells having pluralities of parallel electrodes |
US3210548A (en) * | 1962-11-15 | 1965-10-05 | Honeywell Inc | Semiconductor light position indicators and scanners |
US3653765A (en) * | 1970-06-17 | 1972-04-04 | Hewlett Packard Co | Acousto-optic light spectrum analysis |
US3802775A (en) * | 1972-09-05 | 1974-04-09 | Us Navy | Rapidly, continuously and synchronously tuned laser and laser detector |
US3864043A (en) * | 1972-11-01 | 1975-02-04 | Us Interior | Angular deviation measuring device and its method of use |
-
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