DE2947779C1

DE2947779C1 - Directional fuse with interference suppression for land or sea mines

Info

Publication number: DE2947779C1
Application number: DE19792947779
Authority: DE
Inventors: Willi Dipl Phys Dr Rer N Platz; Peter Blaschke
Original assignee: Daimler Benz Aerospace AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1979-11-28
Filing date: 1979-11-28
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 1999-11-29

Abstract

The fuze is triggered by e.g. accelerometers or directional microphones (X,Y) with interference suppression such that only signals from a spatially limited moving target are processed. The comparators (Cx,Cy) amplify selectively the positive components for application to an Exclusive-OR circuit followed by a low-pass filter (TP) and bipolar threshold switch (S). The signal for detonation is generated only when a stationary phase relationship within a predetermined limit is found between the signals from the sensors, which have orthogonal directional characteristics.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen richtungsabhängigen Zünder mit Störunterdrückung für Land- und Seeminen oder dgl. gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a directional Detonator with interference suppression for land and sea mines or Like. According to the preamble of claim 1.

Derartige richtungsabhängige Zünder weisen z. B. Sensoren mit Richtcharakteristik, wie Beschleunigungssensoren oder Richtmikrofone auf, sowie eine Diskriminatorschaltung zur Unterdrückung von Störsignalen. In derartigen Zündern werden lediglich Signale ausgewertet, die einer bewegten, ortsbe grenzten Signalquelle zugeordnet werden können. Derartige Zünder werden angewendet, um etwa in einem Gefechtsfeld aus gelegte Minen nur dann zu zünden, wenn tatsächlich ein Ziel im Wirkungsbereich der Mine vorhanden ist.Such directional detonators have z. B. sensors with directional characteristics, such as acceleration sensors or Directional microphones on, and a discriminator circuit for Suppression of interference signals. In such detonators only evaluated signals that a moving, local limited signal source can be assigned. Such Detonators are applied to look around in a battlefield to ignite mines only when they are actually a target is present in the mine area.

In der DE-OS 26 46 651 ist ein Magnetfeldsensor für einen Zünder beschrieben, der nur den Anstieg des Magnetfeldes durch Summenbildung mißt, ohne daß hierbei eine Richtungsdiskrimina tion vorgenommen wird. Dieser Zünder ist daher nur beschränkt, z. B. für die Bekämpfung von Panzern, geeignet.In DE-OS 26 46 651 is a magnetic field sensor for one Detonator described by only the increase in the magnetic field Totalization measures without any directional discrimination tion is made. This detonator is therefore only limited e.g. B. for fighting tanks.

In der US-PS 3.901.154 ist ein Zünder beschrieben, der Senso ren mit scharfer Richtcharakteristik aufweist, die bei Empfang eines, z. B. von einem- Flugzeug ausgehenden Signales jeweils einen Startimpuls abgeben, der einer Torschaltung zugeführt wird. Fallen zwei Startimpulse von zwei verschiedenen Sensoren in ein durch die Torschaltung vorgegebenes Zeittor, so erfolgt eine Auslösung des Zünders. Bei diesem Zünder sind keine Vor richtungen vorhanden, um das Hintergrundrauschen effektiv zu unterdrücken.An igniter is described in US Pat. No. 3,901,154, the Senso ren with a sharp directional pattern, the reception one, e.g. B. from an aircraft outgoing signals each emit a start pulse, which is fed to a gate circuit becomes. Fall two start impulses from two different sensors into a time gate specified by the gate circuit, takes place triggering the detonator. There are no advantages with this detonator Directions available to effectively reduce background noise suppress.

Aus der DE-AS 20 30 458 ist ein Zünder mit einer Sensoranord nung ähnlich der obigen US-Patentschrift beschrieben. Auch hier sind Peilsensoren mit scharfer Richtcharakteristik vorgesehen. Falls die von den Sensoren abgegebenen Ausgangssignale in ein Zeittor fallen, wird der Zünder ausgelöst. Durch diese Zünder anordnung ist eine Geschwindigkeits- und zusätzliche Richtungs diskrimination möglich. Das Problem der Rauschunterdrückung bei derartigen Zündern kann z. B. dadurch gelöst werden, daß die empfangenen Signale nach Frequenzen geordnet und nur der artige Signale zur Weiterverarbeitung weitergegeben werden, die in ihrem Frequenzbereich einem zu bekämpfenden Ziel zugeordnet werden können. Auf diese Weise können etwa hochfrequente kurz zeitige Signale, die auf Detonationen von in der Nähe der Aus werteschaltung explodierenden Sprengladungen zurückzuführen sind, ebenso wie niederfrequente gleichmäßige Signale unter drückt werden, die auf Umgebungsgeräusche, wie Wind, Regen etc. zurückgehen. Derartige Zünder können allerdings nur dann ange wendet werden, wenn die zu bekämpfenden Ziele Signale in einem anderen als dem sonst noch berücksichtigten Frequenzbereich abgeben.DE-AS 20 30 458 is an igniter with a sensor arrangement tion similar to the above US patent. Here too DF sensors with a sharp directional characteristic are provided. If the output signals emitted by the sensors in a If the time gate falls, the igniter is triggered. Through these detonators arrangement is a speed and additional direction discrimination possible. The problem of noise reduction in such detonators z. B. can be solved in that the received signals sorted by frequencies and only the like signals for further processing are passed on assigned in their frequency range to a target to be combated can be. In this way, high-frequency can be short early signals that detonate from near the end value circuit exploding explosive charges are below, as are low-frequency uniform signals that are sensitive to ambient noise such as wind, rain, etc. go back. However, such detonators can only be used be used when the targets to be combated signals in one other than the frequency range considered otherwise submit.

Es sind ferner Zünder bekannt, die übliche Korrelationsverfahren verwenden, mit denen mittels einer Summierung und Zeitkorrela tion Richtung und auch Entfernung bestimmter ortsbegrenzter Signalquellen ermittelt werden können. Die nutzbaren Auslöse signale können bei starken Hintergrundstörsignalen jedoch nur mit komplizierten Korrelationsschaltungen ausgesondert werden. Igniters are also known, the usual correlation methods use with those by means of a summation and time correla tion direction and also distance of certain localized Signal sources can be determined. The usable triggers signals can only with strong background interference signals can be eliminated with complicated correlation circuits.

Aus diesem Grund wird oftmals nur eine Schwerpunktpeilung innerhalb eines gewissen Winkelbereiches vorgenommen, innerhalb dem dann die von einzelnen ortsbegrenzten Signalquellen stam menden Richtungssignale ausgewertet werden. Ferner müssen Zün der mit Korrelationspeilung gewisse Mindestabmessungen einhal ten; außerdem müssen die ausgewerteten Signale rauschartig (in kohärent) sein.For this reason, it is often only a focus bearing made within a certain angular range, within which then comes from individual localized signal sources direction signals are evaluated. Furthermore, Zün Comply with certain minimum dimensions with correlation bearing ten; in addition, the evaluated signals must be noise-like (in be coherent).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zünder der ein gangs genannten Art anzugeben, mit dem über einen großen Win kelbereich mit großer Zuverlässigkeit eindeutige Kriterien für die Abgabe von Auslösesignalen bestimmt werden können. An das Frequenzspektrum der von den Signalquellen abgegebenen Signale sollen keine besonderen Anforderungen gestellt werden. Außerdem soll die Einrichtung kompakt und so für Landminensysteme ver wendbar sein. Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.The invention has for its object a detonator type mentioned above, with which over a large win area with great reliability clear criteria for the release of trigger signals can be determined. To the Frequency spectrum of the signals emitted by the signal sources no special requirements should be made. Furthermore the facility should be compact and thus ver for land mine systems be reversible. This object is according to the invention by specified in the characterizing part of claim 1 Features resolved.

Gemäß der Erfindung weist die Diskriminatorschaltung des rich tungsabhängigen Zünders eine Multiplikationsschaltung zum Er mitteln der Phasenbeziehung zwischen den auf unterschiedliche Sensoren einfallenden Signalen, eine Begrenzerschaltung zum Be grenzen der Phasenbeziehungssignale sowie eine nachgeschaltete bipolare Schwellwertschaltung zur Abgabe eines Auslösesignales bei einer feststehenden Phasenbeziehung auf. Als Kriterium für das Auslösesignal wird demnach die Phasenbeziehung der von den Sensoren empfangenen Signale benutzt. Da die Phasenwinkel von Störsignalen keine eindeutige Beziehung zueinander haben, son dern statistisch wechseln, heben sich sämtliche Störsignale mit derartigen inkohärenten Phasenbeziehungen durch die Multiplika tion gegenseitig auf. Es werden demnach nur Signale der einzel nen Sensoren berücksichtigt, zwischen denen eine gleichbleibende Phasenbeziehung besteht. Die hierfür notwendige Schaltung ist sehr einfach aufgebaut. Die Funktion der Schaltung könnte man als eine Korrelationsschätzung zum Zeitpunkt Null bezeichnen. Gegenüber sonstigen Korrelationsanordnungen ist jedoch der Schaltungsaufwand sehr gering und außerdem nicht mehr abhängig von den sonst notwendigen großen Abmessungen.According to the invention, the discriminator circuit of the rich tion-dependent detonator a multiplication circuit for Er averaging the phase relationship between those on different Sensor incoming signals, a limiter circuit for loading limit the phase relationship signals and a downstream bipolar threshold circuit for emitting a trigger signal with a fixed phase relationship. As a criterion for the trigger signal is therefore the phase relationship of the Signals received signals used. Since the phase angle of Interference signals have no clear relationship to each other, son change statistically, all interference signals are also evident such incoherent phase relationships through the multiples tion on each other. Accordingly, only signals from the individual sensors taken into account, between which a constant Phase relationship exists. The circuit necessary for this is very simple structure. The function of the circuit could be denote as a correlation estimate at time zero. However, compared to other correlation orders Circuit effort very low and also no longer dependent of the otherwise necessary large dimensions.

Die Schaltung kann entweder als rein digitale Schaltung oder auch als teilweise analoge Schaltung aufgebaut werden. Zusätz lich können durch Vergleich der Intensitätsverhältnisse der einer Signalquelle zuzuordnen Signalanteile die Bewegung und die Position eines zu bekämpfenden Zieles genauer und eindeutig bestimmt werden. Hiermit können mehrere kausale Auslösekri terien bestimmt werden.The circuit can either be a purely digital circuit or can also be constructed as a partially analog circuit. Additional Lich by comparing the intensity ratios of the assign signal components the movement and a signal source the position of a target to be fought more precisely and clearly be determined. This can be used to trigger multiple causal triggers teries can be determined.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen in Verbindung mit der nachfolgenden Beschrei bung hervor, in der drei Ausführungsbeispiele anhand der Zeich nung näher erläutert sind.Further advantages and refinements of the invention are based the subclaims in connection with the following description Exercise in the three embodiments based on the drawing tion are explained in more detail.

In der Zeichnung stellen dar:In the drawing:

Fig. 1a eine Schemadarstellung für die Anordnung zweier Sensoren eines Zünders gemäß der Erfin dung und den Weg eines zu bekämpfenden Zieles; Figure 1a is a schematic representation for the arrangement of two sensors of a detonator according to the inven tion and the path of a target to be combated.

Fig. 1b ein Blockdiagramm für ein erstes Ausführungs beispiel eines Zünders gemäß der Erfindung zur Detektion eines sich bewegenden Zieles; Figure 1b is a block diagram for a first embodiment example of a detonator according to the invention for detecting a moving target.

Fig. 2a eine Schemadarstellung für die Anordnung zweier Sensoren mit kennzeichnenden Auswertelinien; Figure 2a is a schematic representation of the arrangement of two sensors with characterizing display lines.

Fig. 2b ein Blockdiagramm eines zweiten Ausführungs beispieles eines Zünders gemäß der Erfindung; Fig. 2b is a block diagram of a second embodiment of an igniter according to the invention;

Fig. 3 ein Blockdiagramm für ein drittes Ausführungs beispiel eines Zünders gemäß der Erfindung. Fig. 3 is a block diagram for a third embodiment example of an igniter according to the invention.

Zwei Sensoren X und Y mit Richtcharakteristik sind gemäß Fig. 1a so angeordnet, daß deren Empfindlichkeitsachsen x₀ bzw. y₀ senkrecht aufeinanderstehen. Die Ausgangssignale der Sensoren X bzw. Y sind mit x(t) bzw. y(t) bezeichnet, wobei t die Zeit bedeutet. Wenn ein an der Sensoranordnung aus den beiden Senso ren X und Y von A nach B vorbeifahrender Panzer oder ein ande res Objekt erfaßt werden soll, so können die Punkte A′ und B′ an denen der Panzer jeweils die Sensorachsen x₀ bzw. y₀ über schreitet, zum Ableiten eines Auslösekriteriums benutzt werden. Im Punkt A′ wechselt nämlich die Phase des von dem Sensor Y empfangenen Signales und springt um 180°. Der Sensor Y, der bis her lediglich in seiner negativen Empfindlichkeitsachse Signale von dem Panzer empfangen hat, spricht jetzt nur noch in bezug auf seine positive Empfindlichkeitsachse an. Die Phase des von dem Sensor X empfangenen Signales bleibt hier unverändert.Two sensors X and Y with directional characteristics are arranged according to FIG. 1a so that their sensitivity axes x₀ and y₀ are perpendicular to each other. The output signals of the sensors X and Y are denoted by x (t) and y (t), where t is time. If a tank passing by the sensor arrangement from the two sensors X and Y from A to B or another object is to be detected, then points A 'and B' at which the tank crosses the sensor axes x₀ and y₀ respectively , can be used to derive a trigger criterion. At point A 'the phase of the signal received by sensor Y changes and jumps by 180 °. The sensor Y, which up to now has only received signals from the tank in its negative sensitivity axis, now only responds in relation to its positive sensitivity axis. The phase of the signal received by sensor X remains unchanged here.

Wenn andererseits der Panzer den Punkt B′ in Richtung B über quert, so springt jetzt die Phase des von dem Sensor X erfaßten Signales um 180°, während die Phase des von dem Sensor Y erfaßten Signales nicht verändert wird.If, on the other hand, the tank over the point B 'in direction B. crosses, the phase of that detected by the sensor X now jumps Signals through 180 °, while the phase of that detected by the sensor Y. Signal is not changed.

Diese Phasensprünge können zur Ableitung eines Auslösekriteriums herangezogen werden.These phase jumps can be used to derive a trigger criterion be used.

Wie in Fig. 1b gezeigt, werden die Ausgangssignale der Sensoren X zwei Komparatoren C_x bzw. C_y zugeführt, in denen lediglich die jeweils positiven Anteile der Sensorausgangssignale verstärkt werden. Die Ausgangssignale dieser Komparatoren werden an einen sog. XOR-Schaltkreis weitergeleitet und dort nach Amplitudenbe grenzung digital miteinander multipliziert. Definiert man, wie dies in Fig. Ia getan ist, willkürlich die Phase der von den beiden Sensoren X und Y zwischen den Punkten A′ und B′ empfange nen Signale als positiv und betrachtet man, wie geschehen, lediglich die positiven begrenzten Signalanteile, dann können durch die digitale Multiplikation in dem XOR-Schaltkreis die Phasensprünge an den Punkten A′ und B′ festgestellt werden. Wenn man zunächst die Entfernung des Zieles von der Sensor anordnung nicht berücksichtigt, d. h. die Schwächung der Ampli tude der von den Sensoren aufgenommenen Signale bei großer Ent fernung außer acht läßt, dann bestünde Gegenphasigkeit der von den Sensoren erfaßten Signale im Bereich A, Gleichphasigkeit im Bereich zwischen den Punkten A′ und B′ und wiederum Gegenphasig keit im Bereich B. Das Ausgangssignal des XOR-Schaltkreises ist bei Phasengleichheit entsprechend der Multiplikation zweier gleicher digitaler Signale ein konstanter positiver Wert +U_B und bei Gegenphasigkeit ein entsprechender negativer Wert -U_B. Die Ausgangssignale des XOR-Schaltkreises werden einem Tiefpaß TP zugeführt, dem ein bipolarer Schwellwertschalter S nachgeschaltet ist.As shown in FIG. 1b, the output signals of the sensors X are fed to two comparators C _x and C _y , in which only the positive portions of the sensor output signals are amplified. The output signals of these comparators are forwarded to a so-called. XOR circuit and there digitally multiplied with one another after amplitude limitation. If one defines how this is done in Fig. Ia, arbitrarily the phase of the signals received by the two sensors X and Y between points A 'and B' received signals as positive and, as has been done, only the positive limited signal components are considered, then can be determined by the digital multiplication in the XOR circuit, the phase jumps at the points A 'and B'. If one initially does not take into account the distance of the target from the sensor arrangement, ie disregards the weakening of the ampli tude of the signals picked up by the sensors at a great distance, then the signals detected by the sensors would be in phase opposition in area A, in phase in the area ness between the points a 'and B' and in turn out of phase in the area B. the output of the XOR circuit is in phase coincidence corresponding to the multiplication of two identical digital signals, a constant positive value + U _B and in phase opposition, a corresponding negative value -U _B. The output signals of the XOR circuit are fed to a low-pass filter TP, which is followed by a bipolar threshold switch S.

Fallen auf die Sensoren X und Y Signale aus ständig unterschied lichen Richtungen ein, die demnach keinem bestimmten Ziel zuzu ordnen sind, sondern einem Hintergrundrauschen entsprechen, so kann bei den Ausgangssignalen x(t) bzw. y(t) mit einer ständig wechselnden Phasenrate gerechnet werden. Die Ausgangsspannung des XOR-Schaltkreises schwankt dann ständig zwischen den positiven und negativen Werten und mittelt sich nach Filterung in dem Tiefpaß zu etwa Null. Wird jetzt ein Ziel erfaßt, dessen von den Sensoren empfangenen Signale eine definierte Phasenbeziehung haben, so wird durch die oben angegebene Schaltung, wie beschrie ben, diese feste Phasenbeziehung detektiert und außerdem der Phasensprung an den Punkten A′ und B′ angegeben.Fall on the sensors X and Y signals from constantly different directions, which therefore do not lead to a specific goal order, but correspond to a background noise, so can with the output signals x (t) or y (t) with a constant changing phase rate can be expected. The output voltage of the The XOR circuit then fluctuates constantly between the positive ones and negative values and is averaged after filtering in the Low pass to about zero. If a target is now detected, which of the Sensors receive signals with a defined phase relationship have, as described by the circuit above ben, this fixed phase relationship is detected and also the Phase shift indicated at points A 'and B'.

Neben dem Auslösekriterium der Phasenbeziehung kommt bei dieser Schaltung noch ein Intensitätskriterium aufgrund der entfer nungsabhängigen Sensorempfindlichkeit hinzu. Ist das Ziel weit von der Sensoranordnung entfernt, befindet es sich z. B. weit im Bereich A, so werden die von den Sensoren erfaßten Amplituden werte der von dem Ziel ausgehenden und erfaßten Signale nur gering sein; außerdem sind diese Signale noch von Störsignalen überlagert und daher stark verrauscht. Erst dann, wenn das Ziel von der Sensoranordnung eine Entfernung hat, die inner halb des auswertbaren Entfernungsbereiches der Sensoren liegt und wenn die von dem Ziel ausgehenden Signale über den allge meinen Rauschpegel hinausgehen, kann eine eindeutige Phasen beziehung der von den Sensoren erfaßten Signale erfolgen. Befindet sich demnach das Ziel noch im Bereich A in großer Entfernung von der Sensoranordnung, so werden von der XOR-Schal tung im wesentlichen die Hintergrundsignale mit ständig wech selnder Phase multipliziert, so daß nach Glättung in dem Tief paß ein Ausgangssignal von etwa Null abgegeben wird. Zusätz lich werden die von der Sensoranordnung erfaßten gegenphasigen Signalanteile des sich im Bereich A befindlichen Zieles multi pliziert. Je nach der Entfernung des Zieles von der Sensoran ordnung werden dessen Signalanteile mehr oder minder häufig miteinander multipliziert, so daß sich nach Glättung in dem Tiefpaß ein gewisser negativer Anteil des Ausgangssignales ab zeichnet. Dieser negative Signalanteil wird jedoch in der Schwellwertschaltung S noch nicht berücksichtigt. Gelangt das Ziel nunmehr in den eindeutigen Auffassungsbereich der Senso ren X und Y, so werden die von dem Ziel ausgehenden Signale gegenüber den Hintergrundsignalen allmählich dominant. In dem in Fig. 1a dargestellten Fall bedeutet dieses, daß etwa im Be reich zwischen den Punkten A′ und B′ nach Überschreiten des Punktes A′ durch die XOR-Schaltung immer häufiger positive Werte aufgrund der Gleichphasigkeit erfaßt werden. Nach Glättung in dem Tiefpaß geht dessen Ausgangssignal allmählich aus der ungefähren Nullage in eine zu positiven Werten ansteigende Kurve über. Befindet sich das Ziel z. B. im Punkt P, der in diesem Fall auf der Winkelhalbierenden der Achsen x und y angenommen ist, so sind die Signalanteile des von dem Ziel ausgehenden Signales in den Sensoren dominant gegenüber den Hintergrundsignalen, so daß der Ausgang des Tiefpasses jetzt ständig etwa auf einem positi ven Niveau liegt, welches der positiven Ausgangsspannung der XOR-Schaltung entspricht. Durch die erwähnten Hintergrundsignale mit zufälligen konstanten Phasenbeziehungen wird dieser Wert etwas unterhalb der positiven Ausgangsspannung +U_B der XOR-Schaltung liegen.In addition to the triggering criterion of the phase relationship, this circuit also has an intensity criterion due to the distance-dependent sensor sensitivity. If the target is far from the sensor arrangement, it is located e.g. B. far in area A, the amplitudes detected by the sensors values of the signals emanating from the target and detected will be only small; in addition, these signals are still superimposed by interference signals and are therefore very noisy. Only when the target has a distance from the sensor arrangement that is within the evaluable range of the sensors and when the signals emanating from the target exceed the general noise level can a clear phase relationship of the signals detected by the sensors take place. Accordingly, the target is still in area A at a great distance from the sensor arrangement, so the XOR circuit device essentially multiplies the background signals by constantly changing phases, so that after smoothing in the low pass, an output signal of approximately zero is emitted . In addition, the antiphase signal components of the target located in area A are multiplicated by the sensor arrangement. Depending on the distance of the target from the sensor arrangement, its signal components are multiplied more or less frequently, so that after smoothing in the low-pass filter, a certain negative component of the output signal is apparent. However, this negative signal component is not yet taken into account in the threshold circuit S. If the target now comes into the clear detection range of the sensors X and Y, then the signals emanating from the target gradually become dominant over the background signals. In the case shown in Fig. 1a, this means that, for example, in the area between points A 'and B' after the point A 'has been exceeded, the XOR circuit increasingly detects positive values due to the in-phase nature. After smoothing in the low-pass filter, its output signal gradually changes from the approximate zero position to a curve that rises to positive values. The target is z. B. at point P, which is assumed in this case on the bisector of the axes x and y, the signal components of the signal emanating from the target in the sensors are dominant over the background signals, so that the output of the low-pass filter is now constantly at about one positive level lies, which corresponds to the positive output voltage of the XOR circuit. Due to the background signals mentioned with random constant phase relationships, this value will be somewhat below the positive output voltage + U _{B of} the XOR circuit.

Das Ausgangssignal des Tiefpasses durchläuft demnach für den geschilderten Fall eine Kurve, die von etwa dem Wert Null auf etwa den positiven Wert +U_B allmählich ansteigt. Der Schwell wert der Schwellwertschaltung S kann nun so eingestellt werden, daß ein Auslösesignal nur abgegeben wird, wenn, wie dargestellt, die von dem Ziel ausgehenden Signale gegenüber den Störsignalen bzw. Hintergrundsignalen dominant sind.The output signal of the low-pass filter therefore traverses a curve in the case described, which gradually increases from approximately zero to approximately positive value + U _B. The threshold value of the threshold circuit S can now be set so that a trigger signal is only emitted if, as shown, the signals emanating from the target are dominant over the interference signals or background signals.

Die in der Fig. 1b angegebene Auswerteschaltung kann noch ver feinert werden, um die Position des Zieles hinsichtlich der Sensoranordnung genauer zu definieren; diese erweiterte Schal tung ist in Fig. 2b angegeben. Die Sensoren X und Y sind wiederum so angeordnet, daß deren Empfindlichkeitsachsen x₀ bzw. y₀ senk recht aufeinander stehen (vgl. Fig. 2a). Der die Sensoranordnung umgebende Raum wird gemäß Fig. 2a in Oktanten aufgeteilt:
Die Verlängerung der Empfindlichkeitsrichtung x₀ ist als Linie AA′, die Verlängerung der Empfindlichkeitsachse y₀ als Linie BB′ be zeichnet. Die so erzielten Quadranten werden durch die Winkel halbierenden CC′ bzw. DD′ nochmals unterteilt, so daß sich die erwähnte Oktantenanordnung ergibt. Überquert z. B. ein Ziel die Linie AA′ bzw. BB′, so geht, wie bereits oben geschildert, im ersten Fall das Ausgangssignal des Aufnehmers Y durch Null mit einem gleichzeitigen Phasensprung relativ zu den Ausgangssignalen des Aufnehmers X, während im zweiten Fall das Ausgangssignal des Aufnehmers Y durch Null geht bei gleichzeitigem Phasensprung relativ zu dem Ausgangssignal des Aufnehmers Y. Befindet sich ein Ziel auf einer der Winkelhalbierenden CC′ bzw. DD′, so ist die Intensität der von den Sensoren X bzw. Y aufgenommenen Signal anteile des Zielsignales jeweils gleich groß; überquert das Ziel eine der Winkelhalbierenden, so ändern sich demnach die Größen verhältnisse der von den Sensoren aufgenommenen Signalanteile:
Bewegt sich z. B. das Ziel von A′ über C′ nach B′, so wird in der Umgebung von C′ der Effektivwert der Ausgangsspannung des Sensors Y größer als derjenige des Sensors X. Die erwähnten Kriterien können in der in Fig. 2b angegebenen Schaltung ausgewer tet werden.The evaluation circuit shown in FIG. 1b can still be refined in order to define the position of the target with respect to the sensor arrangement more precisely; this extended scarf device is shown in Fig. 2b. The sensors X and Y are in turn arranged so that their sensitivity axes x₀ and y₀ are perpendicular to each other (see FIG. 2a). The space surrounding the sensor arrangement is divided into octants according to FIG. 2a:
The extension of the sensitivity direction x₀ is as line AA ', the extension of the sensitivity axis y₀ as line BB' be. The quadrants obtained in this way are subdivided again by the angle bisecting CC 'or DD', so that the aforementioned octant arrangement results. Crosses z. B. a target line AA 'or BB', as already described above, in the first case the output signal of the transducer Y goes through zero with a simultaneous phase jump relative to the output signals of the transducer X, while in the second case the output signal of the Transducer Y through zero with a simultaneous phase shift relative to the output signal of the transducer Y. If there is a target on one of the bisectors CC 'or DD', the intensity of the signal portions of the target signal recorded by the sensors X and Y is the same in each case large; If the target crosses one of the bisectors, the size relationships of the signal components recorded by the sensors change accordingly:
Moves z. B. the goal of A 'via C' to B ', the effective value of the output voltage of sensor Y is greater than that of sensor X in the vicinity of C'. The criteria mentioned can be evaluated in the circuit shown in Fig. 2b will.

Die Ausgangssignale x(t) bzw. y(t) der Sensoren X bzw. Y werden einerseits einer Schaltung zugeführt, die derjenigen in Fig. Ib ähnelt; demnach sind die Ausgänge der Sensoren X bzw. Y jeweils mit einem Komparator C_x bzw. C_y verbunden, in denen die Ausgangs signale der Sensoren verstärkt und auf deren positiven Anteil be grenzt werden. Den Komparatoren ist wiederum ein XOR-Schaltkreis nachgeschaltet, dessen Ausgangssignal positiv bei Gleichphasig keit der Eingangssignale und negativ bei Gegenphasigkeit ist. Der Ausgang des XOR-Schaltkreises ist mit einem ersten Tiefpaß TP₁ verbunden, dessen Ausgangssignal seinerseits einem ersten Eingang eines ersten Vergleichsverstärkers D₁ zugeführt wird, dessen anderer Eingang an einer Festspannung, in diesem Fall an Masse, liegt. Der Vergleichsverstärker D₁ hat eine Funktion gemäß dem bipolaren Schwellwertschalter S in der Schaltung gemäß Fig. 1b.The output signals x (t) and y (t) of the sensors X and Y are, on the one hand, fed to a circuit which is similar to that in FIG. 1b; Accordingly, the outputs of the sensors X and Y are each connected to a comparator C _x and C _y , in which the output signals of the sensors are amplified and limited to their positive portion. The comparators are in turn followed by an XOR circuit, the output signal of which is positive when the input signals are in phase and negative when they are out of phase. The output of the XOR circuit is connected to a first low-pass filter TP 1, the output signal of which in turn is fed to a first input of a first comparison amplifier D 1, the other input of which is connected to a fixed voltage, in this case to ground. The comparison amplifier D 1 has a function according to the bipolar threshold switch S in the circuit according to Fig. 1b.

Die Funktion dieser Schaltung entspricht der Schaltung gemäß Fig. Ib, so daß sich eine nähere Erläuterung hierzu erübrigt.The function of this circuit corresponds to the circuit according to FIG. 1b, so that a detailed explanation of this is unnecessary.

In einem zweiten Schaltungszweig werden die Ausgangssignale x(t) bzw. y(t) der Sensoren X bzw. Y jeweils einem Effektivwert detektor RMS_x bzw. RMS_y zugeführt, in denen der Effektivwert der Sensorausgangssignale bestimmt wird. Die Ausgangssignale der Effektivwertdetektoren werden einem Differenzverstärker DA zugeführt, dessen Ausgangssignal über einen zweiten Tiefpaß TP₂ an einen Eingang eines zweiten Vergleichsverstärkers D₂ weiterge leitet wird, dessen zweiter Eingang mit Bezugspotential, in diesem Falle Masse, verbunden ist. In a second circuit branch, the output signals x (t) and y (t) of the sensors X and Y are each fed to an RMS value detector RMS _x or RMS _y , in which the effective value of the sensor output signals is determined. The output signals of the RMS detectors are fed to a differential amplifier DA, the output signal of which is passed on via a second low-pass filter TP₂ to an input of a second comparison amplifier D₂, the second input of which is connected to reference potential, in this case ground.

Mit diesem Schaltungszweig wird festgestellt, wann die Effektiv werte der Signalanteile der Sensoren X bzw. Y gleich sind, d. h. das Ausgangssignal des Vergleichsverstärkers D₂ ist ein Maß da für, wie weit das Ziel von einer der Winkelhalbierenden CC′ bzw. DD′ entfernt ist, bzw. ob das Ziel eine dieser Winkelhalbieren den überquert.This circuit branch determines when the RMS values of the signal components of sensors X and Y are the same, d. H. the output signal of the comparison amplifier D₂ is a measure for how far the target from one of the bisectors CC ′ or DD 'is removed, or whether the target is one of these bisectors the crosses.

Die Ausgangssignale der Vergleichsverstärker D₁ und D₂ werden einer Dekodier-Auswerteschaltung DEC in Form eines sog. Gray-Dekoders zugeführt, in der sie für eine Auslösung etwa einer Mine weiter aufbereitet werden. Als Zündkriterium für die Mine kann dann benutzt werden, daß das Ziel innerhalb eines Zeitinter valls mehrmals, z. B. zweimal Grenzen benachbarter Oktanten über schreiten muß.The output signals of the comparison amplifier D₁ and D₂ are a decoding evaluation circuit DEC in the form of a so-called Gray decoder, in which they trigger about one Mine can be further processed. As an ignition criterion for the mine can then be used that the target within a time interval valls several times, e.g. B. twice boundaries of adjacent octants must step.

Mit der angegebenen Schaltung ist ebenfalls auf einfachem Wege eine Detektion zugehöriger Signalanteile der Detektoren, d. h. eine Bestimmung des Korrelationsgrades möglich, wobei gleich zeitig Aufschlüsse über die Bewegung und Position des Zieles er halten werden.With the specified circuit is also easy a detection of associated signal components of the detectors, d. H. a determination of the degree of correlation is possible, the same early information about the movement and position of the target will hold.

In Fig. 3 ist eine weitere Auswerteschaltung zur Ableitung eines Zündkriteriums für eine Landmine dargestellt, die wiederum mit zwei Beschleunigungssensoren X bzw. Y mit aufeinander senkrecht stehenden Empfindlichkeitsachsen x₀ bzw. y₀ arbeitet. Die Aus gangssignale x(t) bzw. y(t) der Sensoren werden(in Verstärkern V_x bzw. V_y verstärkt und danach je einem Hüllkurvendetektor TP_x bzw. TP_y zugeführt, die im einfachsten Fall aus je einem Gleichrichter und einem nachgeschalteten Tiefpaß bestehen. Wird das von einem Ziel empfangene Signal mit b bezeichnet und nimmt der Richtungs vektor zwischen dem Ziel und der Sensoranordnung gegenüber der verlängerten Empfindlichkeitsachse x₀ des Sensors X den Winkel ϕ ein, so ist bei gleicher Empfindlichkeit der Sensoren X und Y das Ausgangssignal des Hüllkurvendetektors TP_x das Produkt aus den Beträgen von b und x₀ sowie dem Sinus des Winkels ϕ, während das Ausgangssignal U₂ des Hüllkurvendetektors TP_y das Produkt aus den Beträgen der gleichen Vektoren und dem Cosinus des Winkels ϕ ist. Durch Quotientenbildung der Ausgangssignale U₁ und U₂ in einem Quotientenbilder Q erhält man in einer Endstufe E den Betrag des Tangens des Peilwinkels ϕ.In Fig. 3 is a further evaluation circuit is shown for deriving a starting criterion for a land mine, in turn x₀ stationary with two acceleration sensors X and Y, respectively with mutually perpendicular axes of sensitivity or working y₀. The output signals x (t) and y (t) of the sensors are (amplified in amplifiers V _x and V _y and then each fed to an envelope detector TP _x or TP _y , which in the simplest case consists of one rectifier and one downstream If the signal received by a target is denoted by b and the direction vector between the target and the sensor arrangement makes an angle ϕ with respect to the extended sensitivity axis x₀ of the sensor X, the output signal of the sensor X and Y is the same for the same sensitivity Envelope detector TP _{x is} the product of the amounts of b and x₀ and the sine of the angle ϕ, while the output signal U₂ of the envelope detector TP _{y is} the product of the amounts of the same vectors and the cosine of the angle ϕ. By forming the quotient of the output signals U₁ and U₂ in a quotient image Q, the magnitude of the tangent of the bearing angle ϕ is obtained in a final stage E.

Da der Betrag des Tangens eines Winkels mehrdeutig ist, muß zu sätzlich noch eine Information für das Vorzeichen ermittelt wer den. Hierzu werden die Ausgangssignale der Verstärker V_x und V_y in einem Multiplizierer M multipliziert. Das Ausgangssignal des Multiplizierers entspricht einem Produkt, das neben den Quadraten der Beträge der Vektoren X₀ bzw. Y₀ und b das Produkt aus dem Sinus und dem Cosinus des Peilwinkels ϕ enthält. Wenn die Sinus- und Cosinus-Funktionen durch Ausdrücke mit Tangensfunktionen er setzt werden, ist das Produkt jedoch vom Vorzeichen des Tangens wertes des Peilwinkels ϕ abhängig. Da zur Weiterverarbeitung lediglich das Vorzeichen des Produktes von Interesse ist, wird das Ausgangssignal des Multiplizierers M in einem nachfolgenden Begrenzer L begrenzt, so daß in einer zweiten Endstufe E₂ ein Ausgangssignal entsprechend dem Vorzeichen des Tangens erhalten wird. Dieser zweite Schaltungskreis aus Multiplizierer, Begrenzer und zweiter Endstufe entspricht in der Funktion im wesentlichen dem obengenannten XOR-Schaltkreis.Since the amount of the tangent of an angle is ambiguous, information about the sign must also be determined. For this purpose, the output signals of the amplifiers V _x and V _{y are} multiplied in a multiplier M. The output signal of the multiplier corresponds to a product which, in addition to the squares of the amounts of the vectors X₀ and Y₀ and b, contains the product of the sine and the cosine of the bearing angle ϕ. However, if the sine and cosine functions are replaced by expressions with tangent functions, the product depends on the sign of the tangent value of the bearing angle jedoch. Since only the sign of the product is of interest for further processing, the output signal of the multiplier M is limited in a subsequent limiter L, so that an output signal corresponding to the sign of the tangent is obtained in a second output stage E₂. The function of this second circuit of multiplier, limiter and second output stage corresponds essentially to that of the XOR circuit mentioned above.

Aus den Ausgangssignalen der Endstufen E₁ und E₂ wird in einem herkömmlichen Winkeldetektor WD der Peilwinkel ϕ bestimmt. Das entsprechende Ausgangssignal wird einmal einem Mittelwertbilder MB zur Bestimmung des Mittelwertes des Peilwinkels und zum anderen einem Streuungsdetektor SD zugeführt, an dessen zweitem Ausgang das Ausgangssignal des Mittelwertbilders MB anliegt. In dem Streu ungsdetektor SD wird aufgrund der beiden Eingangssignale die Streuung des Peilwinkels bestimmt. Das dieser Streuung ent sprechende Ausgangssignal wird mit dem den Mittelwert des Peil winkels angebenden Signal einer logischen Dekodier-Auswerte schaltung DEC eingegeben.From the output signals of the output stages E₁ and E₂ is in one conventional angle detector WD the bearing angle ϕ determined. The corresponding output signal is once a mean value MB to determine the mean of the bearing angle and the other fed to a scatter detector SD, at its second output the output signal of the mean value generator MB is present. In the litter ungsdetektor SD is due to the two input signals Scattering of the bearing angle determined. This ent spread speaking output signal is the mean of the bearing signal indicating a logical decoding evaluation circuit DEC entered.

Wenn außer einem Signal b, das einem definierten Ziel zuge ordnet werden kann, noch andere Störsignale vorhanden sind, die in der Regel über den gesamten Winkelbereich gleichmäßig verteilt sind, so werden diese Störsignale bei der Mittelung des Quotienten eliminiert. In der Auswerteschaltung DEC wird bestimmt, ob die hinsichtlich Mittelwert und Streuung ausgewer teten Signale ortsbegrenzter Signalquellen definierte Auslöse kriterien erfüllen. Die Auswerteschaltung gibt nur solche Signale weiter, bei denen sich der Mittelwert des Peilwinkels monoton mit der Zeit ändert und für die die Streuung des Peil winkels bzw. der mittels der Quotientenbildung bestimmte "Korre lationsgrad" in einem begrenzten Bereich liegt:
Derartige Signale sind dann eindeutig ortsbegrenzten Signalquellen zuzuordnen. Die Ausgangssignale der Auswerte schaltung können noch einer Torschaltung T_s zugeführt werden, in der sie jeweils für eine bestimmte Zeitspanne aufsummiert werden. Sind innerhalb dieser Zeitspanne mehrere einer einzigen Signalquelle zuzuordnenden Signale von der Auswerteschaltung abgegeben worden oder ist nach dieser bestimmten Zeitspanne noch ein Ausgangssignal der Auswerteschaltung vorhanden, so gibt die Torschaltung T_s ein Auslösesignal ab, das in einer hier nicht dargestellten Zündschaltung zur Auslösung der Mine weiterverarbeitet wird. Der optimale Zündzeitpunkt der Mine kann z. B. nach bekannten Kriterien, etwa der maximalen Winkelgeschwindigkeit des Peil winkels oder einer vorgegebenen Winkeländerung vom ersten Er fassen des Zieles bestimmt werden. Derartige Bestimmungen des optimalen Zündzeitpunktes sind bekannt und brauchen daher hier nicht näher erläutert werden. If, in addition to a signal b that can be assigned to a defined target, other interference signals are also present, which are generally evenly distributed over the entire angular range, these interference signals are eliminated when averaging the quotient. In the evaluation circuit DEC it is determined whether the signals of location-limited signal sources evaluated in terms of mean value and scatter fulfill defined triggering criteria. The evaluation circuit only passes on signals in which the mean value of the bearing angle changes monotonically with time and for which the scattering of the bearing angle or the "degree of correlation" determined by means of the quotient formation is in a limited range:
Such signals are then clearly assigned to location-limited signal sources. The output signals of the evaluation circuit can also be fed to a gate circuit T _s , in which they are summed up for a certain period of time. If several signals to be assigned to a single signal source have been emitted by the evaluation circuit within this period of time or if an output signal of the evaluation circuit is still present after this specific period of time, then the gate circuit T _s emits a trigger signal which is further processed in an ignition circuit (not shown here) to trigger the mine becomes. The optimal ignition timing of the mine can e.g. B. according to known criteria, such as the maximum angular velocity of the DF angle or a predetermined change in angle from the first He grasp the target. Such determinations of the optimum ignition timing are known and therefore do not need to be explained in more detail here.

Die beschriebenen Zünder bzw. Diskriminatorschaltungen für Zünder mit Unterdrückung von Störsignalen sind lediglich für Sensoren beschrieben worden, die in einer Ebene arbeiten, z. B. zwei Richtmikrofone oder Bodenschall- bzw. Beschleunigungs sensoren. Selbstverständlich können auch noch weitere Sensoren verwendet werden, um z. B. eine Information über die räumliche Position eines Zieles zu erlangen. Dies ändert jedoch nichts an der Funktion der beschriebenen Zünder und Diskriminatorschal tungen.The described detonators or discriminator circuits for Igniters with suppression of interference signals are only for Sensors have been described that work in one plane, e.g. B. two directional microphones or ground sound or acceleration sensors. Of course, other sensors can also be used used to e.g. B. information about the spatial To achieve the position of a target. However, this does not change anything the function of the described igniter and discriminator scarf exercises.

Claims

1. Directional detonator with interference suppression for land and sea mines or the like. With sensors with directional characteristics, for. B. acceleration sensors or directional microphones, and a discriminator circuit for suppressing interference signals and evaluation of only a moving, localized signal source associated signals, characterized in that the discriminator circuit a multiplication circuit (XOR, TP; M, L) for determining the phase relationship between the on different sensors (X, Y) incident signals, a limiter circuit (XOR; L) for limiting the phase relationship signals and a downstream bipolar threshold circuit (S; D₁; D₂) for emitting a trigger signal with a fixed phase relationship.

2. Detonator according to claim 1, characterized in that the discriminator circuit only one of the sensors (X, Y) detected signal components of a polarity in the manner of a digital multiplication link the XOR circuit (XOR) to emit a positive constant output signal ( + U _B ) for in-phase or for outputting a negative constant output signal (-U _B ) for out-of-phase, furthermore has a low-pass filter (TP) to which the output signals of the XOR circuit are applied, and a bipolar threshold switch (S) for outputting the trigger signal, when the output signal of the low-pass filter exceeds the threshold value of the threshold switch.

3. Detonator according to one of claims 1 and 2, characterized characterized that two sensors (X, Y) with mutually orthogonal directional characteristics are seen.

4. Igniter according to one of the preceding claims, characterized in that the discriminator circuit additionally has an effective value evaluation circuit (RMS _x , RMS _y , DA, TP₂, D₂) for comparing the amplitudes of the signals (X, Y) falling on the sensors which gives an output signal when the amplitude ratio of the incident signals reaches a predetermined value, and that a logic circuit (DEC) is provided for deriving a trigger signal from the signal indicating the amplitude ratio and the signal indicating the phase relationship.

5. Igniter according to claim 4, characterized in that the sensor outputs are each connected to an effective value detector (RMS _x , RMS _y ) and their outputs are connected to a differential amplifier (DA), and that the output of the differential amplifier is a series connection from a low pass ( TP₂) and a threshold value detector (D₂) is connected downstream.

6. Detonator according to one of claims 1 to 3, characterized in that the discriminator circuit additionally a quotient circuit (TP _x , TP _y , R, E₁) from envelope sensors connected to the sensor outputs (TP _x , TP _y ) and one with their Outputs connected division circuit (R) for detecting the tangent value of the bearing angle (ϕ) for a signal source identified by a fixed phase relationship and an evaluation circuit (WD, MB, SD, DEC, TS) for deriving a trigger signal from the tangent of the bearing angle and the Has phase relationship with respect to monotonous change and scattering of the bearing angle.

7. Igniter according to claim 6, characterized in that the evaluation circuit (WD, MB, SD, DEC, TS) one with the output signals of the quotient circuit (TP _x , TP _y , R, E₁) and the phase relationship circuit (M, L, E₂ ) acted upon angle detector (WD) one of these downstream mean value images (MB) one of the output signals of the angle detector and the mean value generator acted upon scatter detector (SD) and a the output signals of the mean value generator and the scatter detector interlinking circuit (DEC) for deriving a Has trigger signals.