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Vorrichtung zum Führen von Flugkörpern
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Führen von Flugkörpern
mittels eines sich an linienmäßig erstreckenden Geländemerkmalen * orientierenden
Sensors.
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Vorrichtungen der genannten Art sind bekannt. Aus der DE-OS 26 33
760 ist eine Zeilenabtastanlage zur Geländeabtastung bei Flugzeugen bekannt, bei
der eine Detektoranordnung der Abtastanlage verteilt angeordnete Detektorelemente
enthält, die in Reihen im rechten Winkel zur Abtastrichtung liegen und gegeneinander
so versetzt sind, daß die Elemente einer nachfolgenden Reihe gegenüber Spalten in
einer vorhergehenden Reihe liegen.
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Mit Hilfe dieser bekannten Zeilenabtastanlage soll die Aufgabe gelöst
werden, den Aufzeichnungsrastereffekt und die Sdmplingrate solcher Anlagen zu verbessern.
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Es kann dahin gestellt bleiben, ob mit dieser bekannten Anlage die
gestellte Aufgabe tatsächlich gelöst werden kann Nicht möglich ist es, mit dieser
Anlage, z.B. einen Flugkörper mit Hilfe eines automatischen arbeitenden Flugführungssystems
über eine Startbahn oder auch eine Straße entlang zu führen, damit diese mit entsprechenden
Startbahnbomben bekämpft werden kann.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art anzugeben, mit der es möglich ist einen Flugkörper automatisch dem
Verlauf eines linienmäßig sich erstreckenden Geländemerkmals nachzuführen, oder
mit anderen Worten den seitlichen Abstand zu einem Geländemerkmal der
aufgeführten
Art und den Richtungsunterschied zwischen Flugkurs und Geländemerkmal vollautomatisch
festzustellen.
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Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß der Sensor aus einer symmetrischen
Anordnung von sechs Abtastfenster darstellenden Einzelsensoren besteht, die in zwei
Reihen hintereinanderliegend zu je drei Abtastfenstern angeordnet sind, und daß
seitliche Abweichungen des Luftfahrzeuges vom Geländemerkmal und Richtungsunterschiede
zwischen Flugkurs und Geländemerkmal mit Hilfe der vier Sensorgleichunge>nn erkennbar
sind: a) A - C b) D - F = T c) A - 0 + B = X d) D - F + E = Y wobei mit den ersten
beiden Gleichungen die Ablagenseite (rechts, links) ermittelt wird und mit den beiden
letzten Gleichungen eine zusätzliche Feineinteilung der seitlichen Ablagen zur Startbahnmitte
erreicht wird.
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Durch diese einfache Anordnung von wenigen Abtastfenstern und durch
eine einfache Auswertung der Meßergebnisse wird es auf vorteilhafte Weise möglich,
bereits nach einem Meßdurchgang den Flugkörper vollautomatisch entsprechend dem
vorgegebenen Geländemerkmal zu führen. Aufgrund dieser vorteilhaften, billig zu
realisierenden und nur wenigen Platzbedarf erfordernden Vorrichtung ist ein Hauptanwendungsgebiet
der Einsatz in taktischen, tieffliegenden Flugkörpern, wobei vor allem die Bekämpfung
von feindlichen Flugplätzen, insbesondere die Unbrauchbarmachung von Start-Lande-
und Rollbahnen eröffnet wird.
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Weiter ist es vorteilhaft mit der Erfindung möglich. neben den FZugfihrung
saufg aben auch Navigations-up-d ate-Aufg aben zu erfüllen.
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IVie Erfindung ist anhand der Fig. näher erläutert. Es zeigen Fig.
la, ib, lc die symmetrische Anordnung der sechs Abtastfenster, und den Verlauf der
Intensität der Strah'lung; beispielsweise lR-Strahlung über eine Betonpiste.
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Fig. 2a, 2b die Lage der Abtastfenster bei direkten und parallel versetzten
Überflügen entlang der Betonpiste und eine graphische Darstellung der Ergebnissse
X, Y, Z, T für die einzelnen verschiedenen oberflüge.
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Fig. Sa, 3b den Signalverlauf für den schrägen Überflug über eine
Betonpiste von links nach rechts und von rechts nach links.
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Bevor die Fig. näher erläutert werden, einige grundsätzliche Ausfithrungen.
Der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Führen von Flugkörpern liegen die symmetrische
Verteilung und die unterschiedliche Strahlungsintensität von linken und rechten
Randstreifen zum Fahrstreifen wie etwa Betonpisten von Flugplätzen zugrunde. Es
wird von der Tatsache ausgegangen, daß sich durch die Absorption der Sonnenstrahlen
Betonpisten bzw. auch sonstige Straßenverläufe stärker erwärmen als die seitlich
angrenzenden Gras- oder sonstigen Flächen. Es kann daher durch Messung der Intensität
der emittierten und reflektierten Strahlung von Betonpiste und Glasfläche z. B.
im Infrarot-Bereich ein Kontrast festgestellt
werden. Mit Hilfe
der Vorrichtung wird nun aufgrund der bestimmten Anordnung der Abtastfenster A,
B, C, D, E, F, und durch eine besondere Auswertung, wie sie anhand der Gleichung
noch näher erläutert wird, das automatische Führen von Flugkörpern anhand dieser
Geländemerkmale möglich.
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Fig. la zeigt die symmetrische - Anordnung der sechs Abtastfenster
A, B, C, D, E, F. Diese sind aufgeteilt in zwei Reihen 1, 2 zu je drei Abtastfenstern
A, B, C bzw. D, E, F.
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Im Beispiel der Fig. la liegen die Abtastfenster mittig zu einem Geländemerkmal
1, hier einer Betonbahn, wobei sich ein Verlauf der Intensität der Infrarot-Strahlung
über die gesamte Betonpiste einschließlich der Randstreifen entsprechend den Fig.
lb und lc für die erste Reihe Abtastfenster 1 und die zweite Reihe Abtastfenster
2 ergibt.
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Wegen der unterschiedlichen Strahlungsintensitäten und der symmetrischen
Anordnung von links- bzw. rechtsseitigem Randstreifen zur Betonpiste 3 kann man
mit Hilfe der folgenden vier Gleichungen die seitliche Abweichung eines Fluggeräts
zur Betonpiste bzw. Richtungsunterschied von Flugrichtung und Richtung der Piste
erkennen.
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a) A - 0. = Z b) D - F = T c) A - 0 + B = X d) D - F + E = Y Anhand
der Fig. 2a und 2b wird nachgewiesen, daß mit Hilfe dieser vier Gleichungen der
seitliche Versatz zum Geländemerkmal beispielsweise einer Betonpiste ermittelt werden
kann. Zum leichteren Verständnis werden dabei folgende Vereinfachungen getroffen:
Die Strahlungsintensität eines Geländemerkmales
wie einer Betonpiste
wird mit 100 % angenommen, die Strahlungsintensität der Randstreifen beispielsweise
Grasflächen ist wesentlich kleiner als 100 % und wird mit O % bewertet.
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Die Abbildung 2a zeigt sieben verschiedene Möglichkeiten auf, wie
bei Übereinstimmung der Flugrichtung mit der Richtung des Geländemerkmals die Abtastfenster
über einer Betonpiste positioniert sein können. Mit Hilfe der vier Gleichungen a
zu b, c, d wird die Strahlung wie z.B. IR-Strahlung vom Geländemerkmal und von den
Randstreifen ausgewertet.
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In Fig. 2b sind die Ergebnisse der Auswertung nach X, Y, Z, T, für
die einzelnen Positionen graphisch dargestellt.
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Daraus kann festgestellt werdne, daß bei Übereinstimmung von Flugnchtung
und Richtung des Geländemerkmals, sich die Kurven der ersten Abtastfensterreihe
mit der der zweiten überdecken; d . h. -ein Flugkörper hat den richtungsgleichen
Überflug zum Geländemerkmal, hier Betonpiste, dann erreicht, wenn X = Y und Z =
T ist.
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Anders sieht es beim schrägen Überflug über die Betonpiste aus. Im
Gegensatz zum richtungsgleichen Überflug überdekken sich beim schrägen Überflug
die Kurven für X und Y bzw. Z und T nicht, da die Geländeinformationen des ersten
und des zweiten Abtastfensters gemäß Fig. 3c zu jedem Zeitpunkt des Überfluges unterschiedlich
sind. Anhand der Fig.
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3a und 3b wird nachgewiesen, daß mit Hilfe der Vorrichtung die Abweichungen
zwischen der- Richtung des Geländemerkmals und der Flugrichtung eines Flugkörpers
eindeutig erkannt werden.
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Im Diagramm Fig. 3a ist der Signalverlauf für den Überflug von links
nach rechts und in Fig. 3b der Signalverlauf für den Oberflug von rechts nach links
dargestellt. Lediglich für den Überflug von links nach rechts wird in Fig. 3c schematisch
die Zuordnung von Abtastfenstern und Geländemerkmal, auch hier wieder eine Betonpiste,
dargestellt. Beim Überflug von rechts nach links ergeben sich diese Verhältnisse
in umgekehrter Weise. Aus der Abbildung 3c im Zusammenhang mit der Fig. 3a ergibt
sich, in welcher Reihenfolge die Abtastfenster A bis F die intensivere Strahlung
wie z.B.
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Infrarot-Strahlung der Betonpiste erfassen. Aus dem dieser Auswertung
entsprechenden Signalverlauf der Fig. 3a können für den Überflug von links nach
rechts folgende Schlüsse gezogen werden: - Alle Kurven für X, Y, Z und T verlaufen
zuerst gegen minus eins (-1).
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- Die Kurven X und - Y haben einen gleichmäßigen zeitversetzten Verlauf.
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- Die Kurven Z und T haben einen gleichmäßigen zeitversetzten Verlauf.
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- Die linksseitige Abweichung zur Bahnmitte wird durch den negativen
Wert von Z und T ausgedrückt.
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- Die rechtsseitige Abweichung zur Bahnmitte wird durch den positiven
Wert Z und T ausgedrückt.
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- Der Abstand a der Kurven X und Y sowie Z und T - ist abhängig vom
Abstand der beiden Fensterreihen und von der Fluggeschwindigkeit.
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- Die Steilheit der Kurven hängt vom Winkel zwischen Flugrichtung
und Pfadrichtung ab. (Extremfall: senkrechter Anflug gegen die Pfadrichtung).
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- Während der Zielerfassung (Pos. 1 bis 7) kann für jede Position
eine eindeutige Kombination der
Ergebniswerte aus den Kurven X,
Y, Z, T, zugeordnet werden Aus dem Kurvenverlauf in Fig. 3b lassen sich folgende
Schlüsse ziehen: - Alle Kurven für X, Y, Z und T verlaufen zuerst gegen +1 bzw.
+2.
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- Die Kurven X und Y haben einen gleichmäßigen zeitversetzten Verlauf.
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- Die Kurven Z und T haben einen gleichmäßigen zeitversetzten Verlauf.
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- Die linksseitige Abweichung zur Bahnmitte wird durch den negativen
Wert von Z und T ausgedrückt.
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- Die rechtsseitige Abweichung zur Bahnmitte wird durch den positiven
Wert von Z und T ausgedrückt.
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- Der Abstand a der Kurven X und Y sowie Z und T ist abhängig vom
Abstand der beiden Fensterreihen und von der Fluggeschwindigkeit.
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- Die Steilheit der Kurven hängt vom Winkel zwischen Flugrichtung
und Pfadrichtung ab. (Extremfall: senkrechter Anflug gegen die Pfadrichtung).
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- Während der Zielerfassung (Pos. 1 bis 8) kann für jede Position
eine eindeutige Kombination der Ergebniswerte aus den Kurven X, Y, Z und T zugeordnet
werden.
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Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß die Steilheit der Signalverltuge
wie sie aus Fig. 3a und 3b ablesbar ist, ein Maß für die Größe des Anflugwinkels
des Flugkörpers zur Richtung des Geländemerkmals sind, d.h.: bei großer Steilheit
ergibt
sich eine große Richtungsabweichung und bei geringerer Steilheit eine entsprechend
geringere Richtungsabweichung. Es wird auch aus Vorstehenden klar, daß sich ein
Flugkörper mit Hilfe dieser Vorrichtung eindeutig in die Richtung eines Geländemerkmals
einweisen läßt. Anzumerken ist, daß dieser Vorrichtung bei Schön- und Schlechtwetterbedingungen
und bei ungünstigen Umweltbedingungen wie Rauch- oder Tarnanstrichen voll anwendbar
ist.