DE3046744C2 - Method and device for monitoring a large solid angle - Google Patents
Method and device for monitoring a large solid angleInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein optoelektronisches Verfahren zum Überwachen eines großen Raiimwinkcls nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Dies ist Gegenstand des Hauptpatcnts Nr. 29 51 592.The invention relates to an optoelectronic A method for monitoring a large Raiimwinkcls according to the preamble of claim 1 and to a Device for carrying out the method. This is the subject of main patent no. 29 51 592.
Von erheblicher Bedeutung für die Wirkung einer Waffe am Ziel ist die Endanflugphase ihres Projektils, bei der entschieden wird, ob das Ziel nur getroffen oder an einer bevorzugten Stelle getroffen wird, an der die Sprengladung die höchste Wirkung erzielt Die Entscheidung über den gewünschten Einschlagpunkt muß einerseits zu einem Zeitpunkt erfolgen, zu dem das Zieibild noch nicht den gesamten Elevationsbildfeldwinkel ausfüllt, zum anderen sollte dac Ziel aber schon so nahe sein, daß charakteristische Details für die Auswahl des Treffpunktes mit hoher Wahrscheinlichkeit durch die ίο Signalverarbeitungslogik ausgewertet werden können. Für die Endphasenlenkung kommt entweder die aktive Treffpunktauswahl durch Beleuchtung des Zieles mit scharf gebündeltem Laserstrahl eines Laserdesignators oder aber die passive Treffpunktauswahl durch komplizierte Bildkorrelationsverfahren in Frage.The final approach phase of its projectile is of considerable importance for the effectiveness of a weapon on the target, in which it is decided whether the target is just hit or is made at a preferred point where the explosive charge has the greatest effect The decision over the desired point of impact must take place on the one hand at a point in time at which the target image does not yet fill the entire elevation field angle, on the other hand the target should already be this close be that characteristic details for the selection of the meeting point with high probability by the ίο signal processing logic can be evaluated. Either the active one comes for the final phase control Selection of the meeting point by illuminating the target with a sharply focused laser beam from a laser designer or the passive selection of meeting points through complicated image correlation processes.
Aus der DE-OS 24 09 563 ist es bekannt, ein Target mit Hilfe eines scharf gebündelten CXh-Laserzielbeleuchters kontinuierlich oder pulsartig anzustrahlen. Ein von diesem Target reflektierter Strahlungsanteil gelangt hierbei auf einen von dem Zielbeleuchter abgesetzten Vierquadrantenempfänger, bei dem ein abgebildetes Punktziel einen Kreis konstanter Intensität darstellt sowie eine logische Verknüpfung der vier Quadranten Aufschluß über die Lage des Bildpunktes in der Detektorebene gibt.From DE-OS 24 09 563 it is known to create a target with the aid of a sharply focused CXh laser target illuminator to illuminate continuously or in a pulsed manner. A portion of the radiation reflected by this target arrives here on a four-quadrant receiver remote from the target illuminator, in which an imaged Point target represents a circle of constant intensity and a logical connection of the four quadrants Provides information about the position of the image point in the detector plane.
Die Aufgabe der Erfindung wird darin gesehen, das (die) eingangs genannte Verfahren (Vorrichtung) auch für die aktive Endphasenlenkung von Flugkörpern wirkungsvoll anwenden zu können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die empfangene Strahlung von einem abgesetzten Ort mit Hilfe eines scharf gebündelten CXVLaserzielbeleuchters erzeugt, in den konvergenten Strahlengang des Eingangsobjektivs eine Germanium-Keilplatte eingeschwenkt und den Empfangselementen eine gemeinsame Quadrantendetektoranordnung zugeordnet wird. Der abgesetzte Ort kann ein Waffenträger oder ein Beobachtungs- bzw. Beleuchtungshubschrauber sein. Der CXh-Laser wird mit einem hohen Wirkungsgrad von ca. 10 bis 30% betrieben und besitzt darüberhinaus den Vorteil, daß seine Wellenlänge von 10,59 μιη im Spektralbereich der IR-Detektoren liegt und derselben Beeinflussung durch die Atmosphäre wie diese ausgesetzt ist. Prinzipiell kann jedoch auch ein anderer Lasertyp verwendet werden, dessen Wellenlänge in den Spektralbereich des IR-Suchkopfes fällt. Ein weiterer Vorteil dieses aktiven Verfahrens ist darin zu sehen, daß der Auftreffpunkt des Suchkopfes von dem Schützen selbst bestimmt werden kann.The object of the invention is seen in the above-mentioned method (device) as well to be able to use them effectively for the active end-phase control of missiles. This task will solved according to the invention in that the received radiation from a remote location with the help of a sharply bundled CXV laser target illuminator in the convergent beam path of the input lens a germanium wedge plate swiveled in and the receiving elements a common quadrant detector arrangement is assigned. The remote location can be a weapon bearer or an observation resp. Be a lighting helicopter. The CXh laser is operated with a high degree of efficiency of approx. 10 to 30% and also has the advantage that its wavelength of 10.59 μιη in the spectral range of the IR detectors and is exposed to the same influence of the atmosphere as it is. In principle can However, another type of laser can also be used, the wavelength of which is in the spectral range of the IR seeker head falls. Another advantage of this active method is that the point of impact of the Seeker head can be determined by the shooter himself.
In vorstehendem Zusammenhang ist es zweckmäßig, daß ein Riesenimpulslaser mit kodierten Pulsfolgen Verwendung findet und seine Strahlendivergenz während des Fluges des Suchkopfes eingeengt werden kann. Dadurch erhält man auf einem Ziel großer Entfernung einen Leuchtfleck vergleichsweise kleinen Durchmessers, während die Kodierung eine Selektion zwischen mehreren gleichzeitig beleuchteten Zielen ermöglicht.In the above context, it is advisable that a giant pulse laser with coded pulse trains Is used and its beam divergence can be narrowed during the flight of the seeker head. As a result, a light spot of comparatively small diameter is obtained on a target of great distance, while the coding enables a selection between several simultaneously illuminated targets.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die — in Strahleneinfallsrichtung gesehen — erste Oberfläehe der Germanium-Keilplatte als ein Interferenzfilter und die zweite Oberfläche im Bereich der Laserwellenlänge cntspiegelt ausgebildet ist, und daß die Quadrantendetektoranordnung senkrecht zur Mittellinie der Enipfangselementc versetzt in deren gemeinsamer Symmctriclinic angeordnet ist. Hierbei ist es vorteilhaft, daß das Interferenzfilter ein schmalbandiges Durchlaßfilter für die ausgewählte Lascrwellenlänge ist. d. h. z. B. einen Durchlaßbereich von 10,59 ± 0,5 μηι aufweist.A further development of the invention provides that the first surface - seen in the direction of incidence of the rays the germanium wedge plate as an interference filter and the second surface in the range of the laser wavelength cntspiegel is formed, and that the quadrant detector arrangement perpendicular to the center line of the Enipfangselementc is arranged offset in their common Symmctriclinic. It is advantageous to that the interference filter is a narrow-band pass filter for the selected laser wavelength. d. H. z. B. has a pass range of 10.59 ± 0.5 μm.
Außerdem ist es von Vorteil, daß der Abstand des Mittelpunktes der Quadrantendetektoranordnung von der Mittellinie der Empfangselemente dem durch den Keilwinkel und den Brechungsindex der eingeschwenkten Germanium-Keilplatte hervorgerufenen Versatz des Zentralstrahles des Eingangsobjektivs beim Durchstoß durch die Bildebene entsprichtIt is also advantageous that the distance from the center of the quadrant detector array from the center line of the receiving elements to that through the wedge angle and the refractive index of the swiveled-in germanium wedge plate caused displacement of the Central ray of the input lens when penetrating through the image plane
Ein weiteres Merkmale der Erfindung sieht vor, daß die Quadrantendetektoranordnung gegenüber den anreich von etwa ± 7° schwenkbar is*. Auf der einen Seite der Gabel befindet sich der Antriebsmotor 18 für den Antrieb des Suchkopfes um die Flugkörperrollachse und auf der gegenüberliegenden der Synchronmotor für die Winkclabstinimung. Insoweit sind diese Ausführungen bercils Gegenstand des Hauptpatents.Another feature of the invention provides that the quadrant detector arrangement is rich in relation to the can be swiveled by approx. ± 7 ° *. On one side of the fork is the drive motor 18 for the Drive of the seeker head around the missile roll axis and on the opposite the synchronous motor for the Winkclabstinimung. In this respect, these statements are bercils subject of the main patent.
Der Suchkopf wird in der Anflugphase bis zur Zielauffassung in einem passiven Suchmode betrieben, in dem er die vom Ziel erzeugte Warmes'rahlung detek-The seeker is in the approach phase up to target acquisition operated in a passive search mode, in which it detects the heat radiation generated by the target.
dcren Empfangselementen erhöht angeordnet ist Auf io tiert. und lenkt den Flugkörper in der gelenkten diese Weise wird der an sich bekannten Forderung Flugphascauf das Ziel zu. Für die Endantlugphase wirdThe receiving elements are arranged in an elevated position. and directs the missile in the guided In this way, the flight phase requirement, known per se, becomes the goal. For the final flight phase
eine aktive Lenkung vorgesehen, bei der das Ziel z. B. durch einen COi-Laserzielbeleuchter markiert wird und der Suchkopf auf aktive Endphasenlenkung umschaltet Um ihn in den gewünschten Auftreffpunkt zu lenken, muß der Richtschütze an Bord des Waffenträgers das Zie! mit dem COj-Laserzielbeleuchter anstrahlen. Die Strahlendivergenz des Lasersenders wird hierbei auf etwa 0.1 bis 03 mrad eingeengt, so daß der Leuchtfleckan active steering provided in which the target z. B. is marked by a COi laser target illuminator and the seeker head switches to active end phase steering To steer it to the desired point of impact, the gunner on board the weapon carrier must do the target! illuminate with the COj laser target illuminator. the The beam divergence of the laser transmitter is here narrowed to about 0.1 to 03 mrad, so that the light spot
Rechnung getragen, die Detektoranordnung vor die Bildebene zu verlegen, wodurch bei großen Zielentfernungen der Laserleuchtpunkt als Fleck in der Bildebene der Quadrantendetttktoranordnung dargestellt wird bzw. sich über die vier Quadranten verteilt. Bei genauer Suchkopfausrichtung ist dieser Fleck konzentrisch und alle vier Quadranten empfangen das gleiche Signal.Taken into account to relocate the detector arrangement in front of the image plane, whereby at large target distances the laser spot is shown as a spot in the image plane of the quadrant detector arrangement or distributed over the four quadrants. If the seeker head is aligned precisely, this spot is concentric and all four quadrants receive the same signal.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei die in den ein- 20 auf einem 10 km entfernten Ziel lediglich einen Durchzelnen Figuren einander entsprechenden Teile diesel- messer von 1 bis 3 m Durchmesser beträgt ben Bezugszahlen aufweisen. Es zeigt Für eine solche Betriebsweise wird die Germanium-In the following the invention is based on an exemplary embodiment Explained in more detail, the in the one 20 on a 10 km distant destination only a single through Figures corresponding parts of a diesel knife from 1 to 3 m in diameter ben have reference numbers. It shows that the germanium-
F i g. 1 eine Seitanansicht des die Erfindung enthalten- Keilplatte 25 um den Punkt 30 als Drehpunkt in den den IR-Suchkopfes — teilweise im Schnitt, konvergenten Strahlengang des Eingangsobjektivs 8F i g. Fig. 1 is a side elevational view of the invention-containing wedge plate 25 around point 30 as the fulcrum in Figs the IR seeker head - partly in section, convergent beam path of the input lens 8
F i g. 2 eine — bezogen auf F i g. 1 — um 90° gedrehte 25 eingeschwenkt, dessen erste Oberfläche gemäß F i g. 6 weitere Seitenansicht des IR-Suchkopfes ebenfalls z.T. als Interferenzfilter und dessen zweite Oberfläche imF i g. 2 one - based on F i g. 1 - 25 rotated by 90 °, the first surface of which according to FIG. 6th Another side view of the IR seeker head also partly as an interference filter and its second surface in the
Bereich der Lascrwellenlänge entspiegelt ausgebildet ist Mit den Empfangselementen 9 der Reihenanordnung ist die Quadrantendetektoranordnung 26 über das Pojrest 27 gemeinsam auf dem Substrat 31 angeordnet /(L Dadurch ergibt sich ein Abstand e zwischen der Quadrantendetektoranordnung und den übrigen Empfangselementen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Substrat eine runde Platte, an deren Außenumfang dieWith the reception elements 9 of the row arrangement, the quadrant detector arrangement 26 is arranged jointly on the substrate 31 via the pojrest 27 / (L This results in a distance e between the quadrant detector arrangement and the other reception elements. In the present exemplary embodiment, the substrate is a round plate, on the outer circumference of which
Die durch das Fenster 1 eintretende elektromagnet!- 35 Kontakte 32 aller Empfangselemente herausgeführt und sehe Strahlung eines Ziels und seiner Umgebung wird befestigt sind. Im Verhältnis zu den EmpfangselementenThe electromagnet entering through the window 1 - 35 contacts 32 of all receiving elements led out and see radiation from a target and its surroundings will be attached. In relation to the receiving elements
ist der Mittelpunkt der Quadrantendetektoranordnung 26 auf der Symmetrielinie 28 der Reihenanordnung und im Abstand a zu ihrer Mittellinie 29 angeordnet, wobei a the center of the quadrant detector arrangement 26 is arranged on the line of symmetry 28 of the row arrangement and at a distance a from its center line 29, where a
im Schnitt,on average,
F i g. 3 einen Schnitt A-A gemäß F i g. 1,F i g. 3 shows a section AA according to FIG. 1,
F i g. 4 die Draufsicht der Zuordnung der einzelnen Empfangselemente des Suchkopfes undF i g. 4 the top view of the assignment of the individual receiving elements of the seeker head and
F i g. 5 einen Schnitt M-ßdurch die Zuordnung gemäß F i g. 4 undF i g. 5 shows a section M-ß through the assignment according to F i g. 4 and
F i g. 6 die im Suchkopf enthaltene Ge-Keilplatte mit ihren beiden unterschiedlichen Oberflächen.F i g. 6 with the Ge wedge plate contained in the seeker head their two different surfaces.
durch das Abtastelement 4 z. B. einen Polygonalspiegel, aufgeteilt und über an der Wand des Rahmens 15 befestigte Umlenkspiegel 5 bis 6' in Pfeilrichtung auf denby the scanning element 4 z. B. a polygonal mirror, divided and fixed on the wall of the frame 15 deflecting mirror 5 to 6 'in the direction of the arrow
Außenpolygonalspiegel 7 umgelenkt. Von hier aus ge- 40 in den Fig. 1 und 4 der durch den Keilwinkel und denOuter polygonal mirror 7 deflected. From here on in FIGS. 1 and 4 through the wedge angle and the
langt die Strahlung über das Objektiv 8 auf das aus einer Reihenanordnung von Detektoren bestehende Empfangselement 9, das in dem Dewargefäß 10 integriert ist und über den durch die flexible Druckleitung 13 mit gasförmigem Stickstoff versorgten Joule-Thomson-Kühlfinger 11 abgekühlt wird. Die Vorverstärker- und Signalverarbeitungselektronik ist in Form eines kreiszylindrischen Rohres 23 um das Dewargefäß herum angeordnet Das Abtastelement 2 ist in einem IR-Suchkopf, Brechungsindex der eingeschwenkten Germanium-Keilplatte 25 hervorgerufene Versatz des Zentralstrahles des Eingangsobjektives 8 beim Durchstoß durch die Bildebene istthe radiation reaches through the lens 8 to the receiving element consisting of a row arrangement of detectors 9, which is integrated in the Dewar vessel 10 and via the flexible pressure line 13 with Gaseous nitrogen supplied Joule-Thomson cold finger 11 is cooled. The preamp and Signal processing electronics are arranged in the form of a circular cylindrical tube 23 around the Dewar vessel The scanning element 2 is in an IR seeker head, Refractive index of the swiveled-in germanium wedge plate 25 caused the offset of the central ray of the input lens 8 when penetrating through the image plane
Die Quadrantendetektoranordnung 26 deckt einen Bildwinkel von ±1° ab. Die Bestimmung des Leuchtfleckmittelpunktes erfolgt mit den bei einer Endphasenlenkung herkömmlichen und daher nicht näher beschriebenen Methode der Summen- und/der Differenz-The quadrant detector arrangement 26 covers an angle of view of ± 1 °. The determination of the center of the light spot takes place with the conventional in an end-phase steering and therefore not described in more detail Method of sum and / or difference
und zwar für einen azimutalen Winkelbereich von etwa 50 bildung zwischen den vier gleichgroßen Quadranten, die ±25° bis ±40" vorgesehen. Der Antrieb erfolgt über das rückgeslrcute Laserlicht empfangen und in einer die elektromagnetische Schwingspule 14 und eine An- optoelektronischen Umwandlung in elektrische Signale Ordnung von Kreuzfedergelenken 3 (Fig. 2) als umsetzen. Dadurch wird die genaue Positionierung des Schwingsystem. Bei einem anderen, zeichnerisch nicht Lascrfleckes auf dem Ziel bzw. die Lenkung des Suchdargestellten Ausführungsbeispiel kann die Lagerung 55 kopfes auf den markierten Treffpunkt ermöglicht, der den Spiegel oder das Prisma tragenden Achse 24 Insgesamt gesehen ergibt sich durch die vorstehendnamely for an azimuthal angular range of about 50 formation between the four equal-sized quadrants that ± 25 ° to ± 40 "provided. The drive takes place via the returned laser light and received in a the electromagnetic voice coil 14 and an anoptoelectronic conversion into electrical signals Order of cross spring joints 3 (Fig. 2) than implement. This ensures the exact positioning of the Oscillation system. With another, graphically not laser spot on the target or the guidance of the search depicted Embodiment can enable storage 55 head on the marked meeting point, of the axis 24 carrying the mirror or the prism, viewed as a whole, results from the above
beschriebene aktive Treffpunktauswahl — im Vergleich zu einer passiven Treffpunktauswahl mit aufwendiger Bildkorrelation — ein Verfahren, das sich auch mit der derzeit praktizierten Halbleitertechnologie mit vertretbarem Aufwand und einer trotzdem hohen Effektivitätactive meeting point selection described - compared to a passive meeting point selection with more complex Image correlation - a process that can also be justified with the currently practiced semiconductor technology Effort and a high level of effectiveness
auch in Gleit- oder Kugellagern erfolgen. Am — in Blickrichtung — unteren Teil des Abtastelementes ist das Rotorsegment eines Wegaufnehmers 22 befestigt, das beim Schwingvorgang mit der Statorplatte zusammenwirkt. Der Elevationswinkel des Suchkopfes wird durch die Reihenanordnung von Detektoren auf etwa ±1° begrenzt. Um eine Szenenabtastung am Horizont trotz Nickbewegungen des Trägerflugkörpers zu ermöglichen, sind die Spiegel- und Lagerelemente 2 bis 6 von dem Rahmen 15 umgeben, der in der Gabel 16 montiert und um die zur Längsachse des Gerätes senkrecht angeordnete Drehachse 17 in einem Winkelberealisieren läßt.also take place in plain or ball bearings. At - in the direction of view - is the lower part of the scanning element the rotor segment of a displacement transducer 22 is attached, which interacts with the stator plate during the oscillation process. The elevation angle of the seeker head is approx Limited to ± 1 °. To enable scene scanning on the horizon despite pitching movements of the carrier missile, the mirror and bearing elements 2 to 6 are surrounded by the frame 15, which is in the fork 16 mounted and around the axis of rotation 17, which is arranged perpendicular to the longitudinal axis of the device, at an angle leaves.
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19803046744 DE3046744C2 (en) | 1979-12-21 | 1980-12-12 | Method and device for monitoring a large solid angle |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19792951592 DE2951592C2 (en) | 1979-12-21 | 1979-12-21 | Method and device for monitoring a large solid angle |
| DE19803046744 DE3046744C2 (en) | 1979-12-21 | 1980-12-12 | Method and device for monitoring a large solid angle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3046744A1 DE3046744A1 (en) | 1982-07-22 |
| DE3046744C2 true DE3046744C2 (en) | 1984-08-23 |
Family
ID=25782555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19803046744 Expired DE3046744C2 (en) | 1979-12-21 | 1980-12-12 | Method and device for monitoring a large solid angle |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3805642C1 (en) * | 1988-02-24 | 1989-06-01 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8012 Ottobrunn, De |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE407976B (en) * | 1973-03-13 | 1979-04-30 | Bofors Ab | PROCEDURE AND DEVICE FOR TEMPLATING |
-
1980
- 1980-12-12 DE DE19803046744 patent/DE3046744C2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3046744A1 (en) | 1982-07-22 |
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