DE2821794C2

DE2821794C2 - Luftüberwachungssystem

Info

Publication number: DE2821794C2
Application number: DE2821794A
Authority: DE
Inventors: Francois Paris Brocard; Andre Le Perreux Val de Marne Denizot; Marcel Orsay Essonne Dif
Original assignee: Airbus Group SAS
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 1977-05-18
Filing date: 1978-05-18
Publication date: 1982-12-09
Also published as: DE2821794A1; IT1102672B; FR2391619B1; IT7849398A0; US4218702A; FR2391619A1

Description

a) an dem Flugzeug (A) ein Behälter (1) für eine beweglich gelagerte, fernbediente Fernsehkamera (11) vorgesehen ist, daß

b) in der Pilotenkabine des Flugzeugs (A) ein Kontrollschirm (8) für das Bild der Fernsehkamera (11) und eine Fernsteuerung (9) für die Fernsehkamera (11) angeordnet sind, und daß

c) die Fernsteuerung (9) Einstellelemente (32, 33) für die Optik der Fernsehkamera (1!) und einen schwenkbaren Hebel (19^fUr die entsprechende Verschwenkung der Fernsehkamera (11) aufweist.

2. System zur Luftüberwachung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) in seinem vorderen Bereich eine durchsichtige Kuppel (10) mit der fernbedienten, in der Höhe und im Azimut verschwenkbaren Fernsehkamera (11), weiterhin ferngesteuerte Schwenkvorrichtungen für die Fernsehkamera (11), eine fernbediente Steuerung für das Objektiv der Fernsehkamera (11) und in seinem hinteren Teil die Antenne des Fernsehsenders (27) aufweist.

3. System zur Luftüberwachung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) eine Führungskamera (11) und eine abhängige Kamera (U') aufweist, die sich im hinteren Teil des Behälters in einer zweiten Kuppel befindet, und daß Endlagenschalter (41, 41') für die Auswahl des jeweils benutz'en Fernsehbildes der beiden Fernsehkameras(ll, 11') vorgesehen sind.

4. System zur Luftüberwachung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsehkamera (11,11') durch eine erste Schwenkvorrichtung im Azimut (xx') in bezug auf einen Bügel (12) und durch eine zweite Schwenkvorrichtung in bezug auf die Neigung (yy') dieses Bügels in bezug auf eine Halterung (13) verschwenkbar ist, die über Dämpfungsglieder (40) an dem Behälter (1) befestigt ist.

5. System zur Luftüberwachung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkvorrichtungen in zwei Richtungen drehbare Elektromotoren (14, 17) mit Seilscheiben (18, 19) aufweisen, die einerseits an der Fernsehkamera (11, 11') und andererseits an dem Bügel (12) befestigt und durch Seile (28, 29) verbunden sind, die in S-Form durch rohrförmige Zugvorrichtungen verlaufen.

6. System zur Luftüberwachung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Seilscheiben (18, 19), die zumindest mit der Führungskamera (11) und dem Bügel (12) verbunden sind, mit Potentiometern (15, 16) für die Erzeugung von elektrischen Anzeigesignalen für die Kamerastellung verbunden sind.

7. System zur Luftüberwachung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellelemente (32,33) die Brennweite des Objektivs und die Blende der Fernsehkamera

(11) verstellen.

8. System zur Luftüberwachung nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel (i9a) in einem elastischen Block (21) schwenkbar und an seinem unteren Ende mit vier Mikroschaltern (23,24,25,26) für die Steuerung der Elektromotoren (14,17) der Fernsehkamera (11, 11') in Eingriff bringbar ist, daß das untere Ende des schwenkbaren Hebels (19A) jeweils eine Verdickung (2OA 20B) auf den beiden Seiten eines mittleren Bereiches aufweist, der seinerseits in einer näherungsweise quadratischen Öffnung einer Platte (22) angeordnet ist

9. System zur Luftüberwachung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkvorrichtungen für die Fernsehkamera (11, 11') von Verstärkern (36, 37) gespeiste Elektromotoren (38, 39) aufweisen, und daß die Verstärker (36, 37) mit Potentiometern (35Λ, 35B) und deren Läufern verbunden sind, die sich in der Fernsteuerung (9) befinden (F i g. 7).

Die Erfindung betrifft ein System zur Luftüberwachung von Vorgängen auf der Erdoberfläche mit einem Flugzeug, in dem sich eine Fernsehkamera und ein Fernsehsender befinden, und mit einer Bodenstation mit einem Fernsehempfänger.

Aus der FR-PS 20 69 852 ist eine stabilisierte Plattform bekannt, die durch mindestens drei Gyroskope mit Meßvorrichtungen für die Winkelabweichungen nach den drei Raumdimensionen stabilisiert wird. Eine solche Plattform ist als Träger für eine Überwachungskamera geeignet, da Fluglageänderungen, die durch den Piloten eingeleitet werden, ausgeglichen werden, so daß eine stetige Überwachung von Vorgängen auf der Erdoberfläche erzielt werden kann. Für eine solche Plattform ist jedoch ein spezielles Fluggerät, d. h. beispielsweise ein größerer Hubschrauber oder ein Starrflügel-Fluggerät mit einer bestimmten Mindestgröße erforderlich, da der Platzbedarf und das Gewicht einer solchen Plattform erheblich ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Luftüberwachungssystem der angegebenen Gattung zu schaffen, das die exakte Einstellung auf einen bestimmten Bereich der Erdoberfläche ermöglicht mit Einrichtungen, die geringes Gewicht aufweisen, und die Unterbringung auch in Leichtflugzeugen ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Ansprüche 2—9 gekennzeichnet. Es entsteht so ein Luftüberwachungssystem, das ohne großen Aufwand auch nachträglich in leichten Luftfahrzeugen, wie leichten Hubschraubern oder leichten Starrflügel-Flugzeugen eingebaut werden kann. Es ist dabei keine komplizierte und gewichtige Vorrichtung für die automatische Nachführung der Fersehkamera bei jeder Bewegung des Flugzeuges vorgesehen, sondern die in der Pilotenkabine angebrachte Fernsteuerung weist neben den Kontrolleinrichtungen für die optischen Einrichtungen einen schwenkbaren Hebel auf, den der Pilot bei jeder Steuerungsbewegung für das Flugzeug praktisch unbewußt nachführt, wodurch die Fernsehkamera der eingeleiteten Bewegungen entsprechend

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verstellt wird. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß weitgehend unabhängig von der Bewegung des Flugzeugs die Fernsehkamera einen bestimmten Bereich auf der Erdoberfläche aufnimmt und rar Boden-Kontrollstation überträgt.

Besonders vorteilhaft wirken sich dabei die m den Ansprüchen 3 und folgende gegebene Möglichkeit aus, mit zwei Kameras einen weiten Bereich der Erdoberfläche zu erfassen und zu überwachen, wobei die Verstellmöglichkeit für die Brennweite die wahlweise Erfassung eines Obersichtsbereiches und eines kleinen, besonders zu beobachtenden Bereiches erlaubt Es ist dabei die willkürliche Veränderung des Gesichtsfeldes durch die Einstellelemente für die Kameraoptik und die praktisch unwillkürliche Nachführung der Kameralage bei Flugzeugbewegungen ermöglicht Die Unterbringung der Kameras mit ihren zugehörigen Bewegungs-und Antriebseinrichtungen in einem leicht entfernbaren Behälter trägt wesentlich zur Verbilligung des gesamten Luftüberwachungssystems bei.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung des gesamten Luftüberwachungssystems,

F i g. 2 eine Ansicht der in der Pilotenkabine eines Überwachungsflugzeuges nach Fig. 1 angebrachten Systemteile,

F i g. 3 eine schematische Darstellung der Befestigung der Fernsehkamera im Inneren des am Flugzeug anzubringenden Behälters,

F i g. 4 und 5 eine Seitenansicht bzw. Draufsicht des in der Pilotenkabine untergebrachten Fernsteuerhebels für die Fernsehkamera,

Fig. 6 und 7 schematische Darstellungen der Fernsteuer-Elektrik im Flugzeug, und

Fig.8 eine schematische Ansicht einer weiteren Anordnungsmöglichkeit für zwei Kameras in dem am Flugzeug angebrachten Behälter.

Nach F i g. 1 gehört zu dem Luftüberwachungssystem ein Leichtflugzeug A. an dem z. B. unter der rechten Tragfläche ein Behälter 1 befestigt ist, der die sowohl nach Neigung und Seitenwinkel, jedoch auch bezüglich der Brennweite und der Blende fernsteuerbare Kamera, und andererseits einen Sender 27 enthält, wobei letzterer zu einer am Boden befindlichen Kontrollstation überträgt, die eine Richtantenne 2 und eine Zentralstation umfaßt, in der ein Fernsehmonitor 3, ein Videosteuergerät 4, ein Fernbedienungs- oder Fernsteuergerät 5 für die Richtantenne, ein VHF-Mikrofon 6 und ein Tonbandgerät 7 enthalten sind. Die Antennen sind dabei an den für eine UKW-Funkverbindung geeignetsten Stellen angeordnet.

Im Flugzeug A ist gemäß F i g. 2 in der Pilotenkabine ein als Monitor dienender Fernsehkontrollschirm 8 und eine Fernsteuerung 9 für die Fernsehkamera untergebracht. Der Behälter 1 besitzt in seinem vorderen Teil gemäß F i g. 3 eine durchsichtige Kuppel 10, die Schutz für die fernbedienbare Fernsehkameta 11 und ihr Verstellvorrichtungen bietet.

Für die Verstellmöglichkeit ist die Kamera 11 in einem Bügel 12 so montiert, daß sie sich mit einer seitlichen Bewegung um die im wesentlichen parallel zur Flugzeugachse AV parallel verlaufende Achse X-X' drehen kann.

Der Bügel 12 wiederum ist in einem mit dem Behälter fest verbundenem Büge,! 13 so montiert, daß die^ Neigung der Fernsehkamera 11 um die Achse Y-Y'

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65 verdreht werden kann, welche im wesentlichen senkrecht zur Flugzeugachse verläuft

Elastische Aufhängungen 40 bewirken eine vibrationsfreie Lagerung des Bügels 13 für die Kamerahalterung. Eine solche Aufhängung gibt maximale Bewegungsfreiheit für die Kamera in beiden Richtungen, und die Fernsteuerung derselben kann auf einfache Weise durch zwei Vorrichtungen bewirkt werden, wie sie nachfolgend anhand der F i g. 3 beschrieben werden.

Eine erste Vorrichtung für die Azimutal-Drehung besteht aus einem Elektromotor 14, der am Bügel 12 befestigt ist, einer Seilscheibe 18 an der Kamera 11 und einem Zugseil 28, das S-förmig durch einen (nicht dargestellten) Zugregler verläuft, der aus einem rohrförmigen Teil gebildet ist

Fin Potentiometer 15, auf das noch eingegangen wird, ist am Bügel 12 befestigt und ebenfalls durch ein Seil 29 mit der Seilscheibe 18 verbunden, und dieses verläuft ebenfalls in S-Form durch einen (nicht dargestellten) Zu 2Γΐ*ε si er.

Eine zweite Vorrichtung für die Neigungsdrehung besteht in ähnlicher Weise aus einem Elektromotor 17 am Bügel 13, einer Seilscheibe 19 am Bügel 12 und einem Seil 30 das S-förmig durch einen (nicht dargestellten), aus einem rohrförmigen Teil bestehenden Zugregler verläuft.

Ein Potentiometer 16, auf das gleichfalls noch eingegangen wird, ist am Bügel 13 befestigt und ebenfalls über ein Seil 31 mit der Seilscheibe 19 verbunden, wobei auch dieses Seil S-förmig durch einen (nicht dargestellten) Zugregler verlauf t

Eine bekannte elektrische Fernbedienung für die Einstellung des Objektivs, und zwar für die Brennweite und die Blende, ist noch an der Kamera 11 angebracht. Die Steuerung der Motoren 14 und 17 der Drehvorrichtungen wird nachfolgend anhand der F i g. 4 und 5 und der in Fig.6 gezeigten elektrischen Schaltung beschrieben.

Die Fernsteuervorrichtung 9 enthält einerseits einen Fernbedienungshebel 19Λ und andererseits ein Einzelelement 32 für die Fernbedienung des Brennweitenmotors sowie ein Einzelelement 33 für die Betätigung des Blendenmotors, während Ein-Auschalter 34 für die Inbetriebnahme des Fernsehsenders mit der Stromversorgungsleitung des Flugzeugs A verbunden ist.

Der Fernbedienungshebel 19A wird aus einer gelenkig angebrachten Welle 20 gebildet, die in einem elastischen Block 21 gelagert und in einem gewissen Winkelraum um einen fiktiven Lagerpunkt B bewegbar

Eine mit einer öffnung versehene Platte 22 begrenzt die Verlagerung dieser Welle 20, und diese kann in ihrem unteren Bereich mit Mikroschaltern 23,24,25 und 26 in Anlage kommen, die nach dem in Fig.6 wiedergegebene Schaltschema mit den Rieht- bzw. Stellmotoren 14 und 17 der Kamera 11 verbunden sind.

Wie die F i g. 5 zeigt, bewegt beispielsweise eine nach links gerichtete Verlagerung der Welle 20 deren unteren Teil in Richtung des Mikroschalters 23, der den Motor 14 wiederum so einschaltet, daß sich die Kamera 11 nach links verschiebt.

Durch die nahezu quadratische Öffnung der Platte sind gleichzeitig zwei Bewegungen möglich, durch die beispielsweise die Mikroschalter 23 und 24 gleichzeitig betätigt werden können; dadurch wird die Kamera in eine in bezug auf die Flugzeugachse A Vlinks gerichtete Position gebracht.

Das Betätigungsende der Welle 20 weist eine

■ Verdickung 205 auf und ebenfalls ist über der Öffnung der Platte 22 eine weitere Verdickung 20,4 vorgesehen. Der verjüngte Bereich zwischen diesen beiden Verdikkungen ist so in der Öffnung der Platte 22 eingeschlossen, daß eine unwillkürliche Betätigung der Mikroschalter verhindert wird.

Die Potentiometer 15 und 16 ergeben eine elektrische Bezugsgröße als Information der Winkellage der Kamera 11 in Neigung und Azimut.

Eine weitere Möglichkeit für die Ansteuerung der Motoren ist in F i g. 7 dargestellt, und zwar ist hier eine Baueinheit mit Verstärkern vorgesehen.

Gemäß Fig.7 enthält die Fernsteuervorrichtung 35 Potentiometer 35a und 35£>, deren mit der Welle 20 verbundene Läufer an Regelverstärker 36 und 37 angeschlossen sind, die den Elektromotor 38 für die Neigungsverstellung bzw. den Elektromotor 39 für die Azimut-Verstellung ansteuern.

Rückholfedern 35c/ und 35e dienen zur Zentrierung der Welle 20 im unbetätigten Zustand in ihrer Mittelstellung.

Damit kann die Bedienungsperson in der Pilotenkabine über einfache Vorrichtung verfügen, um einerseits instinktiv die Stabilität des Bildes sicherzustellen und andererseits so Einfluß zu nehmen, daß beispielsweise Einzelheiten im beobachteten Erdoberflächenbereich deutlicher herauszuholen oder einen größeren Überblick zu erhalten.

Damit können alle normalen Flugbewegungen, wie Stampf-, Roll- und Schlingerbewegungen für den Beobachter des zum Boden übertragenen Bildes insoweit kompensiert werden, daß die Bedienungsperson unwillkürlich auf die ihr zur Verfügung stehenden Steuereinrichtungen, nämlich den Fernsteuerhebel und/ oder die Optik-Einstellvorrichtungen einwirkt.

Diese Stabilität kann auch dann beibehalten werden, wenn die Bodenstation eine Vergrößerung des Bildausschnittes wünscht. Dies kann entweder durch die Bedienungsperson im Flugzeug aufgrund einer Anweisung von der Bodenkontrollstation oder ggf. auch durch eine direkte Doppelfernsteuerung durch die Bodenstation selbst durchgeführt werden.

Falls die Beobachtung über das normale Gesichtsfeld, das die im Behälter 1 montierte Kamera 11 ergibt, ausgedehnt werden soll, läßt sich die abgeänderte Ausführungsform des Luftüberwachungssystems nach F i g. 8 verwenden.

Dabei bildet die an der Vorderseite des Behälters 1 angeordnete Kamera 11 (in Fig.8 links) die »Führungs«-Kamera. Dieser Führungskamera 11 ist eine zweite, abhängige Kamera 11' zugeordnet, die in einer zweiten Kuppel 10' am hinteren Teil des Gerätebehälters 1 sitzt. Diese zweite Kamera 11' verlängert das Gesichtsfeld nach hinten. Zur Steuerung dieser abhängigen Kamera 11' dienen eine zweite Reihe von Fernbedienungsvorrichtungen, die identisch zu den anhand der Fig.3 genannten Vorrichtungen aufgebaut sind. Die beiden in den jeweiligen Bügeln aufgehängten Kameras wirken dabei auf entsprechende Endlagenschalter 41 und 41' ein, die eine Auswahl des zu übertragenden Fernsehbildes (von der Führungskamera oder von der abhängigen Kamera) ermöglichen und die gerade nicht benutzte Kamera aus dem Übertragungskreis ausschalten.

Das erfolgt so, daß dann, wenn die Führungskamera 11 am Ende ihrer vertikalen Bewegungsbahn V angekommen ist, die abhängige Kamera 11' unter Einwirkung des Endlagenschalters 41 in Betrieb gesetzt wird und nun eine kontinuierlich nach hinten weitergehende Beobachtung ermöglicht, wobei ihre Bewegung gegenüber der Führungskamera umgekehrt verläuft.

Die Funkübertragung für Bild und Ton findet in üblicher Weise statt und das Bild-/Tonsignal wird am Boden demoduliert; für die Übermittlung von Anweisungen wird eine übliche VHF-Verbindung eingesetzt.

Mit einer Ausführungsform der dargestellten Anlage ist eine Luftüberwachung aus einem in dreihundert Meter Höhe fliegendem Flugzeug in einem Umkreis von 30 Kilometer am Boden möglich, während ein in eintausend Meter Höhe fliegendes Flugzeug eine Überwachung in einem Umkreis von 80 Kilometer durchführen kann.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. System zur Luftüberwachung von Vorgängen auf der Erdoberfläche mit einem Flugzeug, in dem sich eine Fernsehkamera und ein Fernsehsender befinden, und mit einer Bodenstation mit einem Fernsehempfänger, dadurch gekennzeichnet, daß