DE2855533C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Korrektur der Flugbahn eines mit einer optoelektroni­ schen Bordausrüstung versehenen Geschosses, wie es im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert ist.

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.

Aus der DE-OS 25 33 697 ist ferner ein Verfahren zur Kor­ rektur der Flugbahn von Flugkörpern mittels Lichtübertra­ gungsstrecke bekannt, bei dem der nachgeführte Laserstrahl als Träger zur Informationsübertragung zwischen Abschuß­ basis und Geschoß dient. Als Laser wird vorzugsweise ein CO₂-Dauerstrichlaser verwendet. Die Signalübertragung von der Abschußbasis zum Geschoß kann durch Modulierung des Lasers selbst oder durch den dem Laser nachgeschalte­ ten Modulator erfolgen.

Die Aufgabe der Erfindung wird darin gesehen, den bei einem aktiven optoelektronischen Verfahren gemäß vorstehender Gattung zur Gewinnung der Ablagesignale bodenseitig erforderlichen Beleuchter auch zur Übertra­ gung binärer Informationen zu benutzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

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 vorgege­ benen Visierlinie im Azimut und in der Elevation eignet, und darüber hinaus auch noch die jeweilige Entfernung des Geschos­ ses zur Bodenstation meßbar ist.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird sodann darin gesehen, daß von den Ablagen in Azimut und Elevation die Mittelwerte errechnet, mit einer den erforderlichen BITs entpsrechenden 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 Puls­ längen geringerer Dauer Daten-BITs mit z. B. Low-Pegel erzeugt sowie durch einen zusätzlichen Datenblock synchronisiert werden, wobei die Verzögerungszeit der aufgefrischten Daten im geschoß­ seitigen 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 reflek­ tiert, bodenseitig mit Hilfe eines zwischen einem abbildenden Objektiv und seiner Brennebene afokal angeordneten Vierqua­ drantendetektors oder eines 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 Ausführungsbei­ spiel 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 Datenemp­ fänger 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 Laser­ diode, sendet Lichtimpulse 1 hoher Strahlungsleistung aus, die in ihrer Länge modulierbar sind und an dem geschoßseitig vorgesehenen Tripelspiegel 30 reflektiert werden. Der Tripel­ spiegel 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 - ent­ sprechend den empfangenen Impulsen 2 - die Signale 2′ in Pfeilrichtung an den ihm funktionsmäßig unmittelbar nachgeschal­ teten Rechenbaustein 16 gibt, der die Ablagen zwischen der durch das System vorgegebenen Visierlinie und der Geschoßflugbahn in 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 Brenn­ ebene 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 Ver­ knüpfung der vier Quadranten Aufschluß über seine Lage in der flächigen Detektorebene erhält. Bei einem anderen Ausführungs­ beispiel ist es auch möglich, den Empfänger als einen Mosaikdetek­ tor in der Brennebene des abbildenden Objektivs vorzusehen. Der Mosaikdetektor ist eine matrixförmige Anordnung von N × M Einzel­ detektoren, die so eng wie möglich aneinander liegen. Das Mitten­ element wird dabei so justiert, daß es der Ablage Null in Azimut und Elevation entspricht; den weiteren Elementen werden die ent­ sprechenden Ablagen zugeordnet.

Von dem Rechenbaustein 16 gelangen die Ablagesignale 2′′ in Pfeil­ richtung 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 2 ^IV - 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 vorge­ gebenen 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 vorlie­ genden Fall soll pro ausgesandten Lichtimpuls ein BIT des z. B. in Fig. 2 dargstellten Datenfeldes 33 in Richtung Geschoß 10 übertragen werden. Dieses Datenfeld liegt in digitaler Form vor. Dabei werden, wenn beispielsweise die Anzahl von M-BITs übertragen werden soll, im Mittelwertbildner 31 (Fig. 1) 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 längen­ mäßige 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 boden­ seitige Sender 28 mit dem geschoßseitigen Empfänger (nicht dargestellt) synchronisiert werden. Impulslängen von beispiels­ weise 100 nsec stellen Daten-BITs mit Low-Pegel und Impuls­ längen von 150 nsec solche mit High-Pegel dar. Die Länge des Datenfeldes 33 und die Wiederholrate der Lichtimpulse bestim­ men 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 ge­ schoßseitigen Empfänger dienenden Feld 34 (m-BIT), dem den Azimutablagen zugeordneten Feld 35 (n-BIT), dem den Elevations­ ablagen 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 + 2 n + k.

Bei einer Wiederholfrequenz von 900 Hz, einer maximalen Puls­ länge von 200 nsec und einer Länge des Datenfeldes 33 von 30 BIT ergibt sich eine Übertragungszeit von t _ü = 33, msec und eine Übertragungsfrequenz von 30 Hz. Letzteres ist dabei gleichzeitig die Zeitkonstante des nachführbaren Waffenträgers.

Claims (7)

1. Verfahren zur Korrektur der Flugbahn eines mit einer optoelektronischen Bordausrüstung versehenen Geschosses, das, ggf. 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 Bord­ ausrüstung reflektierte Strahlung, ggf. zwecks Bestimmung der momentanen Rollage, gemessen und zur Berechnung der Abweichung des Geschosses von der Visierlinie des Positionssensors benutzt wird und wobei die bodenseitige Strahlung zwecks Nachführung des Geschosses moduliert wird, nach Patent P 26 50 139, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als bodenseitige Strahlung eine gepulste, in ihrer Länge modulier­ bare Lichtquelle (28) im optischen oder IR-Bereich verwendet und ein Datenfeld (33) in digitaler Form mit einem BIT pro Lichtimpuls an das Geschoß (10) übermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß von den Ablagen in Azimut und Elevation die Mittelwerte errechnet, mit einer den er­ forderlichen BITs entsprechenden Impulszahl übertragen und gleichzeitig mit der Übertragung neue Mittelwerte gebildet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, 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) syn­ chronisiert werden, wobei die Verzögerungszeit der auf­ gefrischten Daten im geschoßseitigen Empfänger der Zeit­ dauer der Übertragung des gesamten Datenfeldes (33) ent­ spricht.

4. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, 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 angeord­ neten Vierquadrantendetektors oder eines in der Brennebene dieses Objektivs angeordneten Mosaikdetektors empfangen werden.

5. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Entfer­ nung Sensor - Geschoß nach dem Laufzeitprinzip gemessen wird.

6. Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, 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, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sender­ ausgangsleistung der Dämpfung im Übertragungsmedium angepaßt wird.