DE3129800C2

DE3129800C2 - "Vorrichtung zum Führen von Flugkörpern"

Info

Publication number: DE3129800C2
Application number: DE3129800A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang 8012 Ottobrunn Koston
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1981-07-29
Filing date: 1981-07-29
Publication date: 1984-01-19
Also published as: DE3129800A1

Abstract

Die Vorrichtung verfügt über einen Sensor, der in der Lage ist, sich an linienmäßig erstreckenden Geländemerkmalen zu orientieren. Das kann vor allem ein IR-Sensor aber auch ein Sensor im Radiometer-Wellenbereich sein. Durch eine bestimmte Anordnung von Abtastfenstern (A, B, C, D, E, F) und durch die besondere Auswertung der Meßergebnisse dieser einzelnen Sensoren wird es auf einfachem Wege möglich, bereits nach einem Meßdurchgang den seitlichen Abstand des Flugkörpers zur Startbahnmitte und den Unterschied von Flugrichtung und Richtung des Geländemerkmals eindeutig zu ermitteln und den Fugkörper somit vollautomatisch entsprechend dem vorgegebenen Geländemerkmal zu führen.

Description

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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 AbIagenseite (rechts, links) ermittelt wird und mit den beiden letzten Gleichungen eine zusätzliche Feineintel-Iung der seitlichen Ablagen zum Geländemerkmal eireicht wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Größe der Richtungsabweichung von Flugkurs und Geländemerkmal die Steilheit der sich aus den Sensorgleichungen ergebenden Signalverläufe auswerten, ist.

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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 Zeaienabiastaniage zar 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, drß die Elemente einer nachfolgenden Reihe gegenüber Spalten in einer vorhergehenden Reihe so liegen. Mit Hilfe dieser bekannten Zellenabtastanlage soll die Aufgabe gelöst werden, den Aufzeichnungsrastereffekt und die Samplingrate solcher Anlagen zu verbessern.

Es kann dahin gestellt bleiben, ob mit dieser bekannten Anlage die gesieihe Aufgabe iaisät.iii».ü gcJüäi wer- Ss den 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 nachzufahren, 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 hlnterelnanderiiegend zu je drei Abtastfenstern angeordnet sind, und daß seitliche Abweichungen des Luftfahrzeuges vom Geländemerkmal und Richtungsunterschiede zwischen Flugkurs und Geiändemerkma! mit Hilfe der vier Sensorgleichungen unter Auswertung der In den Einzelsensoren gemessenen Signalgrößen erkennbar sind:

a) A - C = Z

b) D - F = T
c)A-C + B = X
d) D-FH-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 zum Geländemerkmal 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 ^er Erfindung möglich, neben den Flugführungsaufgahen auch Navlgations-update-Aufgaben zu erfüllen.

Die Erfindung Ist anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen

Fig. la, Ib, Ic die symmetrische Anordnung der sechs Abtastfenster, und den Verlauf der intensität der Strahlung, beispielsweise IR-Strahlung über einer Betonpiste.

F i g. 2a, 2b die Lage der Abtastfenster bei direkten und parallel versetzten Überflogen entlang der Betonpiste und eine graphische Darstellung der Ergebnisse X. Y. Z. T für die einzelnen verschiedenen Überflöge.

F i g. 3a, 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 Ausführungen. Der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Führen von Flugkörpern liegen die symmetrische Verteilung und die unterschiedliche Strahlungsintensität von linken und rechten Randstreifen zum Fahrstrelfen wie etwa Betonpisten von Flugplätzen zugrunde. Es wird von der Tatsache ausgegangen, daß

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sten bzw. auch sonstige Straßenverläufe stärker erwärmen als die seitlich angrenzenden Gas- oder sonstigen Flächen. Es kann daher durch Messung der Intensität der emittierten und reflektierten Strahlung von Betonpiste und Grasfläche z. B. Im Infrarot-Bereich ein Kontrast festgestellt werden. Mit Hilfe der Vorrichtung wird nun aufgrund der bestimmten Anordnung der Abtastfensier 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 I, 2 zu je drei Abtast fenstern A. B. C bzw. D. E. F. Im Beispiel der Fig. la liegen die Abtastfenster mtttig zu einem Geländemerkmal 3, hier einer Betonbahn, wobei sich ein Verlauf der Intensität der Infrarot- ' Strahlung über die gesamte Betonpiste einschließlich der Randstrelfen entsprechend den Fig. Ib und Ic für die erste Reihe Abtastfenster 1 und die zweite Reihe Abtastfenster 2 ergibt.

Wegen der unterschiedlichen Strahlungsintensitäten und der symmetrischen Anordnung von !inks- bzw. rechtsseitigem Randstreifen zur Betonpiste i kann man mit Hilfe der folgenden vier Gleichungen a seitliche Abweichung eines Fluggerf.ts zur Petonpist» »v.w. Richtungsunterschied von Flugrichtung υ: -- ^c'chtung der Piste erkennen.

a) A - C Z

b) D - r = T

c) A-C-S-B = X

d) D - F + E = Y

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Anhand der Ffg. 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 10096 angenommen, die Strahlungsintensität der Randstreifen beispielsweise Grasflächen Is₁ wesentlich kleiner als 100% und wird mit 0% bewertet.

Die Abbildung la zeigt sieben verschiedene Möglichkeiten auf, wie bei Übereinstimmung der Flugrichtung mit der Richtung des Geländemerkmals die Abtastfenster Ober einer Betonpiste positioniert sein können. Mit ·Λ Hilfe der vier Gleichungen a, b, c, d wird die Strahlung wie z. B. IR-Strahlung vom Geländemerkmal und von den Randst üfen ausgewertet.

In Flg. 2b sind die Ergebnisse der Auswertung nach X. Y. Z. T. für die einzelnen Positionen graphisch darge- ^jo stellt.

Daraus kann festgestellt werden, daß bei Übereinstlm-

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lllUllg VUII I IUgItVIILUUg UIIU IXIWIIlUlIg U\~:i VJ&iai'.' IGIIICI Λ -mais, sich die Kurven der ersten Abtastfenslerreihe mit der der zweiten überdecken; d. h. ein F lugkörper hat den « richtungsgleichen Überflug zur Geländemerkmal, hler Betonpiste, dann erreicht, wenn K = Y und Z = T ist

Anders sieht es bein schrägen Überflug über die Betonpiste aus. Im Gegensatz zum richtungsgleichen Überflug aberdecken sich beim schrägen Überflug die ">" Kurven für X und > bzw Z und T nicht, da die Geiändeinformatlonen d.-s ersten und des zweiten Abtastfensters gemäß Flg. >c zu jedem Zeitpunkt des Überfluges

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nachgewiesen, daß mit Hilfe der Vorrichtung die Abwei- ">"> chungen 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 Slgnalverlauf für den Überflug von rechts nach links dargestellt. Lediglich für den Überflug von links nach rechts wird in Flg.3c schematisch die Zuordnung von Abtastfenstern und Geländcmerkmal, auch hler wieder eine Betonpiste, dargestellt. JeIm Überflug von rechts nach links ergeben sich diese Verhältnisse in umgekehrter Weise. Aus der Abbildung 3c im Zusammenhang mit der F i g. 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 Hnks nach rechts folgende Schlüsse gezogen werden:

- Alle Kurven für X. Y, Z und T verlaufen zuerst * gegen minus eins (-Ia

- Die Kurven X und )' haben einen gleichmäßigen zeitversetzten Verlauf.

- Die Kurven Z und T haben einen gleichmäßig η zeitversetzten Verlauf.

- Die linksseitige Abweichung zur Bahnmitte wird durch den negativen Wert von 7. und T ausgedrückt.

- Die rechtsseitige Abweichung zur Bahnmiite wird durch den positiven Wert Z r.nd 7 ausgedrückt.

- Der Abstand a der Kurven X uti" Y sowie Z und T ist abhängig vom Abstand der beider 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 (Position ί 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 sic/i folgende Schlüsse ziehen:

- Alle Kurven für X. \. Z und T verlaufen zuers' gegen +1 bzw. +2.

- Die Kurven X und I 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 α der Kurven X und }' sowie Z und T ist abhängig vom Abstand der beiden Fensterreihen und von der Fluggeschwindigkeit.

- Die Steilheit der Kurven hingt vom Winkel zwischen Flugrichtung und Pfadrichtung ab. (Extremfall: senkrechter Anflug gegen die Pfadrichtung).

- Wahrend der Ziilerfassung (Pos. 1 bis 8) kann für jede Position eine eindeutige Kombination der Ergebniswerte aus de.i Kurven X. Y. Z und T zugeorunit werden.

Aus dem Vorsienenden ergibi sich, daß die 5ieiin3ii der Signalverläufe wie sie aus Flg. 3a und 3b ablesbar ist, ein Mali 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 m.t Hilfe dieser Vorrichtung eindeutig in die Richtung eines Geländemerkmals einweisen läßt Anzumerken ist, daS diese Vorrichtung bei Schoß ■ und Schlechtwetterbedingungen und bei ungünstigen Umweltbedingungen wie Rauchoder Tarnanstrichen voll anwendbar 1st.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

31 29 8öo Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Führen voe Flugkörpern mittels eines sich an linienmäßig erstreckenden Geländemerkmalen orientierenden Sensors, dadurch gekennzeichnet, 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) hinterelnanderllegerid 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 Geländemerkmal mit Hilfe der vier Sensorgleichungen unter Auswertung der In den Einzelsensoren gemessenen SIgnalgröSen eindeutig erkennbar sind: