DE2855533A1

DE2855533A1 - Verfahren zur korrektur der flugbahn eines geschosses

Info

Publication number: DE2855533A1
Application number: DE19782855533
Authority: DE
Inventors: Gerd F Dipl Phys Nohl
Original assignee: Eltro GmbH and Co
Current assignee: Rheinmetall Industrie AG
Priority date: 1976-10-30
Filing date: 1978-12-22
Publication date: 1980-07-10
Also published as: DE2855533C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Korrektur der
Flugbahn eines mit einer opto-elektronischen Bordausrüstung versehenen Geschosses, das,gegebenenfalls mit bekannter Rolllage, von einem einen Positionssensor enthaltenden Waffenträger abgefeuert, innerhalb einer von diesem Sensor hergestellten elektromagnetischen Verbindung fliegt, wobei das Geschoß dem Sensor nachgeführt wird, die von der Bodenstation herrührende und von der Bordausrüstung reflektierte Strahlung,gegebenenfalls zwecks Bestimmung der momentanen Rollage,gemessen und zur Berechnung der Abweichung des Geschosses von der Visierlinie des Positionssensors benutzt wird. Wenn hierbei ein Geschoß der Visierlinie mit Hilfe der Übertragungsstrecke nachgeführt wird, fällt die Rollagebestimmung weg.
Zur Nachsteuerung beispielsweise einer Rakete muß von der Bodenstation, in der die Ablagesignale bezüglich einer vorgegebenen Visierlinie gewonnen werden sollen, ein Informationsfluß in Richtung Rakete gewährleistet sein. Derselbe kann grundsätzlich über eine Drahtleitung, eine Funkstrecke oder einen modulierten Lichtstrahl erfolgen.
Die Aufgabe der Erfindung wird darin gesehen, den bei einem aktiven opto-elektronischen Verfahren gemäß vorstehender Gattung zur Gewinnung der Ablagesignale bodenseitig erforderlichen Beleuchter auch zur Übertragung binärer Informationen zu nutzen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als bodenseitige Strahlung eine gepulste, in ihrer Länge modulierbare Lichtquelle im optischen oder IR-Bereich verwendet, ein Datenfeld in digitaler Form mit einem BIT pro Lichtimpuls an das Geschoß übermittelt und der zur Bestimmung der Positionsabweichung notwendige Beleuchter gleichzeitig zur Datenübertragung Sensor-Geschoß herangezogen wird.
Auf diese Weise läßt sich der bei vor allem ohne eine Drahtverbindung steuerbaren Geschossen ohnehin vorhandene Beleuchter außer zur Ablagebestimmung auch noch zur Übertragung binärer Informationen nutzen. Von Vorteil ist außerdem, daß sich hierbei jeder Lichtimpuls zur Bestimmung der jeweiligen Ablage des Geschosses bezüglich der durch das System vorgegebenen Visierlinie im Azimut und in der Elevation eignet, und darüberhinaus auch noch die jeweilige Entfernung des Geschosses zur Bodenstation meßbar ist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird sodann darin gesehen, daß von den Ablagen in Azimut und Elevation die Mittelwerte errechnet1 mit einer den erforderlichen BITs entsprechenden Impulszahl übertragen und gleichzeitig mit der Übertragung neue Mittelwerte gebildet werden.
Bei maximalen Pulslängen in der Größenordnung von etwa 200 nsec hat es sich dabei als zweckmäßig erwiesen, wenn mit Pulslängen größerer Dauer Daten-BITs mit z. B. High-Pegel und mit Pulslängen geringerer Dauer Daten-BITs mit z. B. Low-Pegel erzeugt sowie durch einen zusätzlichen Datenblock synchronisiert werden, wobei die Verzögerungszeit der aufgefrischten Daten im geschoßseitigen Empfänger der Zeitdauer der Übertragung des gesamten Datenfeldes entspricht.
Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung werden ferner darin gesehen, daß die vom Waffenträger herrührenden Impulse über wenigstens einen am Geschoß befestigten Tripelspiegel reflektiert, bodenseitig mit Hilfe eines zwischen einem abbildenden Objektiv und seiner Brennebene afokal angeordneten Vierquadrantendetektors oder ei-nes in der Brennebene dieses Objektivs angeordneten Mosaikdetektors empfangen werden und damit die Ablagen in Azimut und Elevation gebildet werden.
Im folgenden wird an Hand einer Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 2 den Aufbau eines in dem Verfahren gemäß Fig. 1 benutzten Datenfeldes.
Bei dem Flugobjekt handelt es sich in der Regel um ein Geschoß 10 - z. B. eine Rakete oder eine Granate - mit einem Datenempfänger in Form einer opto-elektronischen Bordausrüstung, wie sie beispielsweise in der Hauptanmeldung näher dargestellt und beschrieben ist. Dieses Geschoß wird von dem Waffenträger 24 mit einer bekannten Rollage abgefeuert. Zur Bestimmung der momentanen Rollage kann ein Rollagensensor vorgesehen sein.
Der Waffenträger enthält auch einen Positionssensor 19 zur Bestimmung der Abweichung zwischen der tatsächlichen und der Sollflugbahn. Er besteht aus dem als Beleuchter ausgebildeten Sender 28 und dem Empfänger 29. Der Sender, z. B. eine Laserdiode, sendet Lichtimpulse 1 hoher Strahlungsleistung aus, die in ihrer Länge modulierbar sind und an dem geschoßseitig vorgesehenen Tripelspiegel 30 reflektiert werden. Der Tripelspiegel muß dabei an einer dem Waffenträger 24 zugekehrten Seite des Geschosses befestigt sein, so daß zumindest ein Teil der reflektierten Lichtimpulse 2 zurück auf den bodenseitigen Empfänger gelangt.
Ein zeichnerisch nicht dargestellter Lenkmechanismus im Geschoß sorgt mittels der übertragenen Azimut- und Elevationsablagen, daß das Geschoß auf der vom System vorgesehenen Visierlinie gehalten wird. Dies ist möglich, weil der Empfänger 29 - entsprechend den empfangenen Impulsen 2 - die Signale 2' in Pfeilrichtung an den ihm-funktionsmäßig unmittelbar nachgeschalteten Rechenbaustein 16 gibt, der die Ablagen zwischen der durch das System vol--ct;ebencnn Visierlinie und der CleFchaS5flugbahn i Azimut und Elevation für jeden einzelnen Impuls berechnet. Bei entsprechender Auslegung des Rechenbausteins läßt sich außer den Ablagen auch noch für jeden Impuls die augenblickliche Entfernung zwischen Waffenträger und Geschoß berechnen. Der Empfänger kann hierbei als ein zwischen dem abbildenden Objektiv und dessen Brennebene afokal angeordneter Vierquadrantendetektor ausgebildet sein, auf dem das Geschoß, wie an sich bekannt, als ein Kreis konstanter Intensität abgebildet wird, wobei man über eine logische Verknüpfung der vier Quadranten Aufschluß über seine Lage in der flächigen Detektorebene erhält. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, den Empfänger als einen Mosaikdetektor in der Brennebene des abbildenden Objektivs vorzusehen. Der Mosaikdetektor ist eine matrixförmige Anordnung von N x M Einzeldetektoren, die so eng wie möglich aneinander liegen. Das Mittenelement wird dabei so justiert, daß es der Ablage Null in Azimut und Elevation entspricht; den weiteren Elementen werden die entsprechenden Ablagen zugeordnet.
Von dem Rechenbausteinl6 gelangen die Ablagesignale 2" in Pfeilrichtung in den elektronischen Baustein 31, der ihre Mittelwerte berechnet und entsprechende Signale 2"' in Pfeilrichtung an den der Codierung dienenden elektronischen Baustein 32 weiterleitet, von wo aus sie als Signale 2IV - ebenfalls wieder in Pfeilrichtung -dem Eingang des Senders 28 zugeführt werden.
Mit der gemessenen Entfernung Sensor - Geschoß wird über ein Zoomobjektiv die Strahldivergenz des Beleuchters nach einer vorgegebenen-Kennlinie verändert und zwar-derart, daß mit größerer Entfernung die Divergenz kleiner wird. Aus der in den Empfänger gelangenden Strahlungsleistung läßt sich eine Regelcharakteristik ableiten, die die Ausgangsleistung des Senders bestimmt.
Ein solches aktives System, das mit einer gepulsten Lichtquelle arbeitet, eignet sich außer zur Gewinnung von Ablagesignalen auch zur gleichzeitigen Übertragung von Informationen. Im vorliegenden Fall soll pro ausgesandtem Lichtimpuls ein BIT des z. B.
in Fig. 2 dargestellten Datenfeldes 33 in Richtung Geschoß 10 übertragen werden. Dieses Datenfeld liegt in digitaler Form vor. Dabei werden1 wenn beispielsweise die Anzahl von M-BITs übertragen werden soll, im Mittelwertbildner 31 (Fig.l) die Mittelwerte der Ablagen in Azimut und Elevation über die Anzahl von M Lichtimpulsen hinweg berechnet. Diese Mittelwerte werden dann mit den anschließend ausgesandten Lichtimpulsen übertragen. Gleichlaufend hiermit werden neue Mittelwerte errechnet usw. Die einzelnen Lichtimpulse können über längenmäßige Veränderungen moduliert werden.
Maximale Impulslängen, die für das erfindungsgemäße Verfahren in Frage kommen, betragen größenordnungsmäßig etwa 200 nsec.
Wird diese Impulslänge gewählt, so kann mit ihr der bodenseitige Sender 28 mit dem geschoßseitigen Empfänger (nicht dargestellt) synchronisiert werden. Impulslängen von beispielsweise 100 nsec stellen Daten-BITs mit Low-Pegel und Impulslängen von 150 nsec solche mit High-Pegel dar. Die Länge des Datenfeldes 33 und die Wiederholrate der Lichtimpulse bestimmen die Verzögerungszeit der Daten im geschoßseitigen Empfänger.
Das in Fig. 2 dargestellte Datenfeld 33 setzt sich aus dem der Synchronisation des bodenseitigen Senders 28 mit dem geschoßseitigen Empfänger dienenden Feld 34 (m-BIT), dem den Azimutablagen zugeordneten Feld 35 (n-BIT), dem den Elevationsablagen zugeordneten Feld 36 (n-BIT) sowie dem der Überprüfung dienenden Feld 37 (k-BIT) zusammen. Die k-Prüfbits werden zur Beurteilung der Güte der Übertragung herangezogen; z. B. kann dies die Anzahl der ausgesandten High-BITs der Azimut- und Elevationsablage darstellen. Die n-BITs dagegen sind diejenige Anzahl von BITs, die nötig sind, um die geforderte Auflösung in Azimut und Elevation zu erreichen. Die oben erwähnten M-BITs ergeben sich dann zu M = m + 2n + k.
Bei einer Wiederholfrequenz von 900 Hz, einer maximalen Pulslänge von 200 nsec und einer Länge des Datenfeldes 33 von 30 BIT ergibt sich eine Übertragungszeit von t.. = 33,3 msec u und eine Übertragungsfrequenz von 30 Hz. Letzteres ist dabei gleichzeitig die Zeitkonstante des nachführbaren Waffenträgers.
Bei anderen Ausführungsbeispielen sind selbstverständlich auch andere Werte und auch ein anders aufgebautes Datenfeld denkbar, ohne daß dadurch der Rahmen der Erfindung verlassen würde.
L e e r s e i t e

Claims

Verfahren zur- Korrektur der Flugbahn eines Geschosses (Zusatz zu Patent ............... Akz. 26 50 139) PATENTANSPRÜCHE Verfahren zur Korrektur der Flugbahn eines mit einer optoelektronischen Bordausrüstung versehenen Geschosses, das, gegebenenfalls mit bekannter Rollage,von einem einen Positionssensor enthaltenden Waffenträger abgefeuert, innerhalb einer von diesem Sensor hergestellten elektromagnetischen Verbindung fliegt, wobei das Geschoss dem Sensor nachgeführt wird, die von der Bodenstation herrührende und von der Bordausrüstung reflektierte Strahlung, gegebenenfalls zwecks Bestimmung der momentanen Rollage,gemessen und zur Berechnung der Abweichung des Geschosses von der Visierlinie des Positionssensors benutzt wird, nach Patent ...............

(Akz. 26 50 139), d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß als bodenseitige Strahlung eine gepulste, in ihrer Länge modulierbare Lichtquelle (28) im optischen oder IR-Bereich verwendet, ein Datenfeld (33) in digitaler Form mit einem BIT pro Lichtimpuls an das Geschoß (10) übermittelt und der zur Bestimmung der Positionsabweichungen notwendige Beleuchter gleichzeitig zur Datenübertragung Sensor-Geschoß herangezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß von den Ablagen in Azimut und Elevation die Mittelwerte errechnet, mit einer den erforderlichen BITs entsprechenden Impulszahl übertragen und gleichzeitig mit der Übertragung neue Mittelwerte gebildet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß mit Pulslängen größerer Dauer Daten-BITs mit z. B. High-Pegel und mit Pulslängen geringerer Dauer Daten-BITs mit z. B. Low-Pegel erzeugt sowie der bodenseitige Sender (28) und der geschoßseitige Empfänger durch einen zusätzlichen Datenblock (34) synchronisiert werden, wobei die Verzögerungszeit der aufgefrischten Daten im geschoßseitigen Empfänger der Zeitdauer der Übertragung des gesamten Datenfeldes (33) entspricht.
4. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die vom Waffenträger (24) herrührenden Impulse über wenigstens einen am Geschoß (10) befestigten Tripelspiegel (30) reflektiert, bodenseitig mit Hilfe eines zwischen einem abbildenden Objektiv und seiner Brennebene afokal angeordneten Vierquadrantendetektors oder eines in der Brennebene dieses Objektivs angeordneten Mosaikdetektors empfangen werden.
5. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, d a -d u r o h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Entfernung Sensor - Geschoß nach dem Laufzeitprinzip gemessen wird.
6. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß über ein Zoomobjektiv die Divergenz des Sendestrahls, nach einer vorgegebenen Kennlinie, mit größer werdender Entfernung reduziert wird.
7. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Senderausgangsleistung der Dämpfung im Übertragungsmedium angepaßt wird.