DE3129800A1 - "vorrichtung zum fuehren von flugkoerpern" - Google Patents

"vorrichtung zum fuehren von flugkoerpern"

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    • F41G7/00Direction control systems for self-propelled missiles
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    • F41G7/343Direction control systems for self-propelled missiles based on predetermined target position data comparing observed and stored data of target position or of distinctive marks along the path towards the target
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Description

  • Vorrichtung zum Führen von Flugkörpern
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Führen von Flugkörpern mittels eines sich an linienmäßig erstreckenden Geländemerkmalen * orientierenden Sensors.
  • 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.
  • Mit Hilfe dieser bekannten Zeilenabtastanlage soll die Aufgabe gelöst werden, den Aufzeichnungsrastereffekt und die Sdmplingrate solcher Anlagen zu verbessern.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Weiter ist es vorteilhaft mit der Erfindung möglich. neben den FZugfihrung saufg aben auch Navigations-up-d ate-Aufg aben zu erfüllen.
  • 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.
  • 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.
  • Fig. Sa, 3b den Signalverlauf für den schrägen Überflug über eine Betonpiste von links nach rechts und von rechts nach links.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • In Fig. 2b sind die Ergebnisse der Auswertung nach X, Y, Z, T, für die einzelnen Positionen graphisch dargestellt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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).
  • - Die Kurven X und - Y haben einen gleichmäßigen zeitversetzten Verlauf.
  • - Die Kurven Z und T haben einen gleichmäßigen zeitversetzten Verlauf.
  • - Die linksseitige Abweichung zur Bahnmitte wird durch den negativen Wert von Z und T ausgedrückt.
  • - Die rechtsseitige Abweichung zur Bahnmitte wird durch den positiven Wert Z und T ausgedrückt.
  • - Der Abstand a der Kurven X und Y sowie Z und T - ist abhängig vom Abstand der beiden Fensterreihen und von der Fluggeschwindigkeit.
  • - Die Steilheit der Kurven hängt vom Winkel zwischen Flugrichtung und Pfadrichtung ab. (Extremfall: senkrechter Anflug gegen die Pfadrichtung).
  • - 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.
  • - Die Kurven X und Y haben einen gleichmäßigen zeitversetzten Verlauf.
  • - Die Kurven Z und T haben einen gleichmäßigen zeitversetzten Verlauf.
  • - Die linksseitige Abweichung zur Bahnmitte wird durch den negativen Wert von Z und T ausgedrückt.
  • - Die rechtsseitige Abweichung zur Bahnmitte wird durch den positiven Wert von Z und T ausgedrückt.
  • - Der Abstand a der Kurven X und Y sowie Z und T ist abhängig vom Abstand der beiden Fensterreihen und von der Fluggeschwindigkeit.
  • - Die Steilheit der Kurven hängt vom Winkel zwischen Flugrichtung und Pfadrichtung ab. (Extremfall: senkrechter Anflug gegen die Pfadrichtung).
  • - 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.
  • 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.

Claims (2)

  1. Vorrichtung zum Führen von Flugkörpern P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Vorrichtung zum Führen von Flugkörpern mittels eines sich an linienmäßig erstreckenden Geländemerkmalen orientierenden Sensors, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß der Sensor aus einer symmetrischen Anordnung von je sechs Abtastfenster (A, B, C, D, E, F) darstellenden Einzelsensoren besteht, die in zwei Reihen (1, 2) hintereinanderliegend zu je drei Abtastfenstern (A, B, C und D, E, F) angeordnet sind, und daß seitliche Abweichungen des Luftfahrzeuges zum Geländemerkmal und Richtungsunterschiede zwischen Flugkurs und Geländemerkmale mit Hilfe der vier Sensorgleichungen eindeutig erkennbar sind: a) A - C = Z b) D - F =. T c) A - C + 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.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß zur Bestimmung der Größe der Richtungsabweichung von Flugkurs und Geländemerkmal die Steilheit der sich aus den Sensorgleichungen ergebenen Signalverläufe auswertbar ist.
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