DE3130966A1 - "elektromagnetische wellen emittierender, nach dem reflexionsprinzip arbeitender sensor" - Google Patents

Description

• Elektromagnetische Wellen emittierender, nach dem Refle-
• xionsprinzip arbeitender Sensor Die Erfindung betrifft einen elektromagnetische Wellen emittierenden, nach dem Reflexionsprinzip arbeitenden Sensor zur Detektion von Zielen mit sich ändernden Merkmalen.
• Bei solchen Zielen ist nach dem Gegenstand der Erfindung insbesondere an Hubschrauber mit in Rotation befindlichen Rotorblättern sowie an die Gesamtvibration des Fluggerätes bzw. von Komponenten gedacht. Neben diesen Zielen können aber auch solche mit fluktierendem Abgasstrahl von Triebwerken in Betracht kommen.
• Eigenheit der Detektion, insbesondere von Hubschraubern ist es, daß der Hubschrauber als quasi statisches Ziel in Baumgipfelhöhe, wobei sich lediglich seine Rotorblätter bewegen, nur schwer von Sensoren ausgemacht werden kann.
• Hierbei ist insbesonere an Sensoren gedacht, welche der Lenkung von Flugkörpern oder Geschossen, oder auch der Zündauslösung von Gefechtsköpfen dienen.
• Die derzeitigen Sensoren gegen Hubschrauber arbeiten auf Radarbasis, wobei das Radar kein signifikantes eindeutiges Signal für die Anwesenheit eines Hubschraubers in Bodennähe abgeben kann. Aus diesem Grund ist es zur Diskriminierung von Bäumen oder Häusern erforderlich, einen sogenannten elektrostatischen Sensor für die Anzeige der Anwesenheit eines Hubschraubers mit heran zu ziehen. Bei diesem System wirkt sich zusätzlich zu der Notwendigkeit zweier unterschiedlicher Sensoren nachteilig aus, daß es relativ leicht störbar ist und trotz allen Aufwandes kein völlig signifikantes Signal für das Vorhandensein eines Hubschraubers als Ziel abgeben kann.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Sensor der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem aufgrund sich ändernder Merkmale eines Zieles die Zieldetektion auch dann möglich ist, wenn die Diskriminierung des Zieles von statischen Umgebungsmerkmalen erschwert ist.
• Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß zur Detektion von bewegten Teilen und fluktierenden Abgasstrahlen von Triebwerken eine Auswertung aufgrund der sich ändernden Merkmale zeit abhängigen Impulsverbreiterung um die Zielreflexion herum erfolgt.
• Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Grundansprüchen.
• Aufgrund der Erfindung ist es vorteilhaft möglich mit einem Sensor einfacher Bauart eine eindeutige Zieldiskriminierung aufgrund der sich ändernden Merkmale des Zieles vornehmen zu können.
• Die Erfindung ist anhand der Fig. näher erläutert. Diese zeigen Fig. la, lb, lc Impulsdiagramme eines Sensors Fig. 2 das Blockschaltbild eines Sensors.
• Nach dem Ausführungsbeispiel beruht das Grundprinzip der Erfindung darauf, daß z.B. ein Laserimpuls als Nadelimpuls ausgesendet wird und die Reflexionssignale, die nach einer gewissen Laufzeit entsprechend der Entfernung an einer Empfängerdiode empfangen werden, bewertet werden. Da beispielsweise die Rotorblätter eines Hubschraubers weniger stark reflektieren als der Rumpf, treten sie lediglich als Schultern gegenüber den Nadelimpulsen auf. Es kann daher aus der Signalform eindeutig ein Hubschrauber gegenüber einem Haus oder Baum als statischen Hintergrund erkannt werden. Aus der Laufzeit des als Zielimpulses erkannten Signals kann dann in bekannter Weise die radiale Ziel entfernung ermittelt werden.
• Die Fig. la, lb, lc zeigen ein Beispiel für die unterschiedliche Impulsform von statischen Zielen wie zum Beispiel einem Baum gegenüber einem Hubschrauber als Ziel. In den Fig. la, lb, lc ist die Annäherung eines Flugkörpers an ein Ziel dargestellt, so wie sie sich im Diagramm der Sensorauswertung darstellt. Da sich der Flugkörper bzw. das Geschoß selbst bewegt, werden Festziele immer näher heranrücken, wobei sie ihre Impulsform in etwa beibehalten, wenn sie auch an Amplitude zunehmen. Dies ist signifikant bei der Kurve des Baumes. Die Signalform des sich in Nähe des Baumes befindenden Hubschraubers mit rotierenden Rotorblättern zeigt deutlich die aufgrund der Rotorblattreflektion auftretenden Schultern und die Änderung der Impulsform aufgrund des sich drehenden und damit in jeweils andere Lage geratenden Rotors.
• Fig. 2 ist ein Blockschaltbild für den Sensor dargestellt.
• Ein Laserpulser 1 hat eine Laserdiode 2. Die Laserdiode 2 sendet Licht entsprechender Steilheit und Dauer als Nadelimpulse aus. Das Licht der Laserdiode 2 wird über einen Lichtleiter 3 in die Brennebene einer Optik 4 gebracht. In der Brennebene der Optik 4 befindet sich auch die Empfängerdiode 5 für den Empfang der reflektierten Laserimpulssignale. Der Empfängerdiode 5 nachgeschaltet ist ein Verstärker 6. Ein Taktgenerator 7 betreibt den Laserpulser 1 und einen Trigger 8, welcher seinerseits einen Torgenerator 9 betreibt, der im Ausführungsbeispiel drei Samplingtore 10, 11, 12 ansteuert. Die Ausgänge der Samplingtore 10, 11, 12 gehen zu einem Multiplexer 13. Die Steuerung des Torgenerators 9 erfolgt mit der Torsteuerung 15. Des weiteren sind vorhanden, eine mit dem Multiplexer 13 und der Torsteuerung 15 zusammenarbeitende Datenvorauswertung 14 und eine digitale Signalauswertung 16. Die digitale Signalauswertung 16 arbeitet mit einem Bodengerät 17 zusammen, bzw. dient als Ausgabe für Lenk- oder Zündsignale.
• Im einzelnen funktioniert die Signalauswertung wie folgt.
• Das reflektierte Signal geht über die Empfängerdiode 5 dem Verstärker 6 und parallel dazu den Samplingtoren 10, 11, 12 zu. Die Samplingtore 10, 11, 12 werden über den Torgenerator 9 zeitlich nacheinander aufgetastet und speichern in einem Integrator die Augenblickswerte des reflektierten Signals. Die Spannungswerte werden über den Multiplexer 13 zusammen mit den Daten der Torsteuerung 9 mit der Datenvorauswertung zugeführt. Die Signalauswertung selbst geschieht dann in der digitalen Signalauswertung 16. Die Datenvorauswertung 14 selektiert die reflektierten Lichtimpulse nach stationären und nach Signalen, die Geschwindigkeitsänderungen zusätzlich zur Annäherungsgeschwindigkeit bedeuten. Außerdem erfolgt die Signalauswertung anhand spezifischer Merkmale, wie beispielsweise der Impulsverbreiterung aufgrund der sich drehenden Rotorblätter eines Hubschraubers oder aufgrund des pulsierenden Abgasstrahles von Triebwerken.
• Die Signalauswertung 16 verarbeitet diese Daten in Lenk-und Zündsignaldaten. Kern der Auswertung ist es, die Impulsverbreiterung um die Zielreflektion herum durch die Phasengeschwindigkeit der Rotorblätter eines Hubschraubers oder der Instabilitäten in der Gasströmung eines Triebwerkes durchzuführen.

Claims (3)

1. Elektromagnetische Wellen emittierender, nach dem Reflexionsprinziy arbeitender Sensor P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Elektromagnetische Wellen emittierender, nach dem Reflexionsprinzip arbeitender Sensor zur Detektion von Zielen mit sich ändernden Merkmalen, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß zur Detektion von bewegten Teilen und fluktierenden Abgasstrahlen von Triebwerken, eine Auswertung der aufgrund der sich ändernden Merkmale zeitabhängigen Impulsverbreitung um die Zielreflexion herum erfolgt.
2. 2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß zur Identifizierung und Klassifizierung bewegter Teile, sowie zur Erkennung des Betriebszustandes des Zieles, Frequenz und Zeitverschiebung der zeit abhängigen Impulsverbreitung auswertbar sind.
3. 3. Sensor nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß zusätzlich die Phasengeschwindigkeit der zeitabhängigen Impulsverbreitung auswertbar ist.