DE3217727C1

DE3217727C1 - Tracking and remote-control device for rocket uses IR sensor for detecting modulated beam provided by IR laser mounted on rocket

Info

Publication number: DE3217727C1
Application number: DE19823217727
Authority: DE
Inventors: Robert Zwirn; John W Bozeman
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1982-05-12
Filing date: 1982-05-12
Publication date: 2001-03-15
Anticipated expiration: 2002-05-13

Abstract

The tracking and remote-control device (10) uses an IR sensor (22) for detecting an electrically modulated IR beam provided by an IR laser (16) mounted on the rocket (12) at a remote tracking unit (14), for providing a corresponding electrical signal, which is filtered and analyzed for providing rocket position signals, used by a remote control. The signals from the IR sensor can be filtered via a transversal filter (26).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verfolgung und Fern steuerung einer Rakete von einer entfernten Verfolgungseinheit aus, mit einem auf der Rakete angeordneten Sender zum Erzeugen optischer Strahlung und einem Modulator zum elektrischen Modulieren der Strah lung und mit einem in der Verfolgungseinheit angeordneten Empfänger für die vom Sender emittierte Strahlung, der ein der empfangenen Strahlung entsprechendes elektrisches Signal erzeugt, einem Filter für das vom Empfänger erzeugte elektrische Signal, einem Analysator für die gefilterten Signale zum Erzeugen von für den Ort der Rakete charakteristischen Positionssignalen und einer Einrichtung zur Fernsteuerung der Rakete in Abhängigkeit von den Positionssignalen.The invention relates to a tracking and remote device control of a missile from a remote tracking unit, with a transmitter arranged on the rocket for generating optical Radiation and a modulator for electrically modulating the beam tion and with a receiver arranged in the tracking unit for the radiation emitted by the transmitter, one of the received Radiation corresponding electrical signal generated, a filter for the electrical signal generated by the receiver, an analyzer for the filtered signals for generating the location of the missile characteristic position signals and a device for Remote control of the rocket depending on the position signals.

Eine solche Vorrichtung zur Verfolgung und Fernsteuerung einer Rakete ist aus der US-PS 42 02 515 bekannt. Als Sender optischer Strahlung dienen bei der bekannten Vorrichtung auf der Rakete montierte Leucht dioden, die Licht mit verschiedenen Wellenlängen emittieren. Die Positionssignale sind von dem Empfang von Wellen unterschiedlicher Wellenlänge abhängig.Such a device for tracking and remote control of a missile is known from US-PS 42 02 515. As a transmitter of optical radiation serve in the known device mounted on the rocket light diodes that emit light of different wavelengths. The Position signals are different from the reception of waves Wavelength dependent.

Der Nachteil des bekannten Systems besteht darin, daß die Verfolgung der Rakete mit Hilfe eines optischen Zielgerätes erfolgt, das nur dann zufriedenstellend arbeitet, wenn die Umgebungshelligkeit noch ausreichend groß ist. Unter schlechten Sichtbedingungen, insbe sondere bei Dunkelheit und/oder Nebel, ist der Einsatz des bekann ten Gerätes praktisch unmöglich. Eine weitere Schwierigkeit besteht bei dem bekannten Gerät darin, daß eine genaue Justierung der optischen Achsen von Ziel- und Verfolgungsgerät erfolgen muß.The disadvantage of the known system is that tracking the missile is done using an optical aiming device that only then works satisfactorily when the ambient brightness is still there is sufficiently large. Under poor visibility conditions, especially especially in the dark and / or fog, the use of the is known device is practically impossible. Another difficulty exists in the known device in that an accurate adjustment of the optical axes of target and tracking device must be done.

In der DE-OS 28 52 393 ist eine zum Stand der Technik gehörende Vorrichtung zur Verfolgung und Fernsteuerung einer Rakete be schrieben, bei der die Rakete mit einem etwa im 10 µm-Bereich arbeitenden Laser als Leuchtsatz versehen ist, der eine Beobachtung der Rakete gestattet. Eine Modulation der Strahlung findet bei dieser bekannten Vorrichtung jedoch nicht statt. Daher ist diese bekannte Vorrichtung Störungen durch Hintergrund-Strahlung ausge setzt. Außerdem umfaßt auch diese Vorrichtung getrennte Bauelemente für die Visierung und die Lenkung, so daß wiederum eine genaue Justierung der optischen Achsen von Ziel- und Verfolgungsgerät notwendig ist.In DE-OS 28 52 393 is one of the prior art Missile tracking and remote control device wrote in which the rocket with a roughly in the 10 micron range working laser is provided as a light set, which is an observation the rocket allowed. A modulation of the radiation takes place at this known device, however, does not take place. Hence this known device interference from background radiation puts. In addition, this device also comprises separate components for sighting and steering, so that again an accurate Adjustment of the optical axes of the target and tracking device necessary is.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vor richtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie auch bei Dunkelheit und Nebel einwandfrei arbeitet und die Zielgenauig keit des Gerätes nicht durch Verschiebungen zwischen den optischen Achsen von Sichtgerät und Empfänger beeinträchtigt werden kann.In contrast, the invention has for its object a direction of the type mentioned so that they also works perfectly in the dark and fog and the target accurately of the device due to shifts between the optical Axes can be affected by the display unit and receiver.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Sender ein Infrarotstrahlung emittierender Laser ist und der Emp fänger ein nach vorn blickendes Infrarot-Sensor- und Darstellungs system umfaßt. This object is achieved according to the invention in that the Sender is an infrared radiation emitting laser and the Emp catch a forward looking infrared sensor and display system includes.

Die Anwendung eines IR-Lasers als Sender in Verbindung mit einem nach vorn blickenden Infrarot-Sensor- und Darstellungssystem bietet die Möglichkeit, eine Rakete ohne zusätzliche optische Hilfsmittel nur anhand der von dem Laser emittierten Infrarot- Strahlung zu beobachten und zu lenken. Daher arbeitet dieses System auch unter ungünstigen Bedingungen, also sowohl bei Dunkel heit als auch bei Nebel, zuverlässig. Weiterhin werden optische Zieleinrichtungen eingespart und es können keinerlei Störungen durch Richtungsfehler in den optischen Achsen von Zielgerät und elektro-optischem Sensor auftreten. The use of an IR laser as a transmitter in connection with a forward looking infrared sensor and display system offers the possibility of a missile without additional optical Only using the infrared emitted by the laser Observe and direct radiation. Therefore this works System even under unfavorable conditions, i.e. both in the dark as well as in fog, reliable. Furthermore, optical Target facilities saved and there can be no disruptions due to directional errors in the optical axes of the target device and electro-optical sensor occur.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeich nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert.The invention is based on one in the drawing voltage illustrated embodiment described in more detail and explained.

Die Zeichnung zeigt das Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.The drawing shows the block diagram of a preferred Embodiment of the invention.

Das in der Zeichnung dargestellte Verfolgungs- und Steuer system 10 umfaßt eine Rakete 12 und eine Verfolgungsein heit 14. Die Rakete 12 ist mit einer Laserbake 16 ver sehen, die so angeordnet ist, daß sie bei fliegender Rakete auf die Verfolgungseinheit 14 ausgerichtet ist. In der Rakete ist ein Baken-Taktgeber 18 angeordnet, der das Signal einer Fluguhr 20 dazu benutzt, die Laserbake 16 mit einer Frequenz zu modulieren, die sehr viel höher ist als diejenige von jeder anderen Infrarotquelle, die sich, von der Verfolgungseinheit aus gesehen, in der Nachbar schaft der Rakete befindet. Bei dem bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel ist die Fluguhr derart mit der Verfolgungs einheit synchronisiert, daß die Laserbake mit einer Fre quenz betrieben wird, die im Bereich von drei Perioden pro Bildelement (pixel) liegt.The tracking and control system 10 shown in the drawing includes a rocket 12 and a unit 14 . The missile 12 is seen with a laser beacon 16 , which is arranged so that it is aligned with the tracking unit 14 when the missile is flying. A beacon clock 18 is located in the missile, which uses the signal from an aircraft watch 20 to modulate the laser beacon 16 at a frequency much higher than that of any other infrared source, as seen by the tracking unit, located in the neighborhood of the missile. In the preferred embodiment, the flight clock is synchronized with the tracking unit in such a way that the laser beacon is operated at a frequency which is in the range of three periods per picture element (pixel).

Die von der Laserbake 16 abgestrahlte Energie wird von einem Infrarot-Sensor 22 empfangen. Die Abtastung des Sensors 22 wird von einem Taktgeber 24 gesteuert, um eine Synchronisation mit der Fluguhr 20 zu gewährleisten. Der Sensor 22 erzeugt elektrische Signale, die für die Szene im Blickfeld der Verfolgungseinheit charakteristisch sind. Diese elektrischen Signale werden durch Transversalfil ter 26 (Filter, dessen Frequenzübertragungseigenschaften eine periodische Symmetrie zeigt.) gefiltert, um ein angepaßtes Ausgangssignal zu er zeugen. Das Ausgangssignal, das durch die hochfrequente Modulation der Laserbake 16 erzielt wird, ist deutlich von anderen verschieden. Störsignale aus der Szene oder von Störbaken, die mit einer falschen Frequenz arbeiten, werden zurückgewiesen. Bei der bevorzugten Ausführungsform dienen die Transversalfilter 26 als Anpassungsfilter und werden mittels ladungsgekoppelter Bauelemente ausgeführt. Dessen ungeachtet kann jedes Anpassungsfilter verwendet werden, um Videodaten auszufiltern und Signale zu extrahie ren, die mit einer vorbestimmten Frequenz moduliert sind. The energy emitted by the laser beacon 16 is received by an infrared sensor 22 . The scanning of the sensor 22 is controlled by a clock generator 24 in order to ensure synchronization with the flight clock 20 . The sensor 22 generates electrical signals that are characteristic of the scene in the field of view of the tracking unit. These electrical signals are filtered by Transversalfil ter 26 (filter, the frequency transmission characteristics shows a periodic symmetry.) To produce a matched output signal. The output signal which is achieved by the high-frequency modulation of the laser beacon 16 is clearly different from others. Interference signals from the scene or from interference beacons operating at the wrong frequency are rejected. In the preferred embodiment, the transversal filters 26 serve as adaptation filters and are implemented by means of charge-coupled components. Nevertheless, any matching filter can be used to filter out video data and extract signals that are modulated at a predetermined frequency.

Ein fünfter Generator 28 arbeitet mit einem Multi plexer 30 zusammen, um ein Videotor zu erzeugen, das gewährleistet, daß nur Videosignale aus der Umgebung der vorhergehenden Raketenposition verarbeitet werden. Hierdurch können Unsicherheiten, die auf andere Infra rotquellen zurückzuführen sind, weiter vermindert wer den. Ein Signalpegel-Vergleicher 32 prüft das Ausgangs signal des Fenster-Multiplexers 30 und vergleicht es mit einem vorbestimmten Schwellenwert, der in einem Register 34 gespeichert ist. Die Azimut- und Elevations- Fehlerdetektoren empfangen Signale von dem Sensor 22, welche die Mitte des Blickfeldes des Schützen darstellen. Diese Signale werden als Bezugssignale benutzt, mit deren Hilfe das Ausgangssignal des Pegel-Komparators analy siert wird. Wenn das Ausgangssignal des Multiplexers den Schwellenwert überschreitet, führt der Pegelkompa rator 32 den Azimut- und Elevations-Fehlerdetektoren 36 und 38 Eingangssignale zu, die Ausgangssignale erzeugen, die zur Abweichung der Rakete 12 vom Zentrum des opti schen Sichtgerätes des Schützen proportional sind. Das Raketenlenksystem 40 verarbeitet die Ausgangssignale des Azimut-Fehlerdetektors 36 und des Elevations-Fehler detektors 38 zu Signalen, welche die Rakete in das Zen trum des Blickfeldes lenken. Diese Signale werden der Rakete 12 über eine Schaltungsanordnung 42 zugeführt, die es ermöglicht, die Steuerung der Rakete durch den FLIR-Verfolger 22 freizugeben, wenn der Schütze das System im FLIR-Betrieb benutzt.A fifth generator 28 works with a multi plexer 30 to produce a video motor which ensures that only video signals from the surroundings of the previous missile position are processed. As a result, uncertainties that can be attributed to other infrared sources can be further reduced. A signal level comparator 32 checks the output signal of the window multiplexer 30 and compares it with a predetermined threshold value, which is stored in a register 34 . The azimuth and elevation error detectors receive signals from sensor 22 which represent the center of the shooter's field of view. These signals are used as reference signals, with the help of which the output signal of the level comparator is analyzed. When the output signal of the multiplexer exceeds the threshold, the level comparator 32 supplies the azimuth and elevation error detectors 36 and 38 with input signals which produce output signals which are proportional to the deviation of the missile 12 from the center of the shooter's optical display device. The missile guidance system 40 processes the output signals of the azimuth error detector 36 and the elevation error detector 38 into signals which steer the missile into the center of the field of view. These signals are provided to the missile 12 via circuitry 42 which enables the missile's control by the FLIR tracker 22 to be released when the shooter uses the system in FLIR mode.

Claims

1. A device for tracking and remote control of a rocket from a remote tracking unit, with a transmitter arranged on the rocket for generating optical radiation and a modulator for electrical modulation of the radiation and with a receiver arranged in the tracking unit for the radiation emitted by the transmitter, which generates an electrical signal corresponding to the received radiation, a filter for the electrical signal generated by the receiver, an analyzer for the filtered signals for generating position signals which are characteristic of the location of the rocket and a device for remote control of the rocket in dependence on the position signals, characterized in that the transmitter emit infrared radiation, the laser ( 16 ) and the receiver is a forward looking infrared sensor and display system ( 22 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the filter ( 26 ) is a transversal filter.