DE3231182A1

DE3231182A1 - Horizontbeobachtendes fluglageanzeigegeraet

Info

Publication number: DE3231182A1
Application number: DE19823231182
Authority: DE
Inventors: Brian Frederick Farnborough Hampshire Luff
Original assignee: UK Secretary of State for Defence
Current assignee: UK Secretary of State for Defence
Priority date: 1981-08-26
Filing date: 1982-08-21
Publication date: 1983-03-10
Also published as: GB2105545A; FR2512199A1

Description

The Secretary of State for Defence in Her Britannic Majeaty's Government

of the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland, Whitehall, London SWlA 2HB, England

Horizont!, eobachtendes Fluglageanaeij.ef .rät

Die Erfindung betrifft ein horizontbeobachtendes Fluglageanzeigegerät i'ür Flugzeuge oder Plugkörper, insbesondere für unbemannte, ir. der Flugerprobung befindliche Flugzeuge oder Flugkörper.

Eine übliche Methode zur Bestimmung der Fluglage eines Flugkörpers besteht in der Analyse von Kinetheodolit- und liochgeschviindiL'keitskamera- Auf zeichnungen. Diese Methode umfaßt also die Auswertung und Prüfung von Füren, wobei es oich also um la.borintensive und kostspielige Verfahren handelt.

Insbesondere ist es schwierig, mit Hilfe von Kinetheodolit-Techniken genaue Hessungen beispielsweise der lollbewegung von Flugkörpern, wie beispielsweise Raketen, zu er! alten. Zur Verbesserung soldier Techniken sind bereits am Rumpf eines Flugkörpers angeordnete Kontrastmuster angevrenciet worden, jedoch reicht die erzielbare Genauigkeit von Rollbewegungsraessungen, insbesondere bei Entfernungen von mehr als 1 km, für viele Zwecke nicht aus.

Der ϊrfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein an Bord des I'luijzeugs oder Flugkörpers zu installierendes Fluglageanzeigegerät zu schaffen, das bei ausreichend klarer ErI ennbarkeit des Horizonts eine gegenüber der 5 oben erwähnten herkömmlichen Methode genauere Fluglagebestimmun;; und genauere Rollbewegungsmessungen zuläßt.

Dies·; Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Anordnung gelöst.

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ßemä ' einer Ausführungsform der Erfindung sind die Fotodetek ;oren in Form zweier linearer Fotodetektoranordnungen angeordne;, wobei jede Fotodetektoranordnung einer der beiden optischen Einrichtungen zugeordnet ist und jede optische Einrichtung >in Horizontbildung auf die betreffende Fotodetektoranordnung .fokussiert, und eine Ausleseeinrichtung dient zum Auslesen /on den auf den Fotodetektoranordnungen erzeugten Lichtmust^rn entsprechenden, die Fluglage bezüglich der Flugzeug- bzw. Flugkörperlängsachse anzeigenden Ausgangssignalen von den F'otodetektoranordnungen.

Bei ainer anderen Ausführungsform der Erfindung sind zwei Fotoletektoren vorgesehen, die jeweils einer der beiden ^v-" optischen Einrichtungen zugeordnet sind, und jede optische Einrichtung ist so angeordnet, daß sie den betreffenden Fotodetektor mit einem Horizontbild bestreicht.

Das '?rfindungs£;emä"ße Gerät kann außerdem einen Koinzidenzdetektor aufweisen, der Signale von der Ausleseeinrichtung br.w.

von den 1 otodetektoren erhält und anzeigt, ob diese Signale i.n wesentIieinen koinzidente abgestufte Si^nalformen haben. Außerdem kann das Gerät alternativ oder zusätzlich eine Mittelwerteinrichtung zur Mittelwertbildung aus den Signalen der Ausleseeinrichtung oder den Fotodetektoren aufweisen, um einen Fluglai.emittr !wert zu erzeugen. Schließlich kann eine Einrichtung vorgesehen sein, die anzeigt, wenn nur eines der beiden Signale

- tr-
- S-

cine abgestufte Signalform hat.

Die Erfindung; wird nachstehend mit Bezug aaf die anliegenden Zeichnungen anhand von Ausführungsloispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 ein Pluglageanzeigegertt nach der

Erfindung in schematiseler Seitenansicht in einem Plugkörper, 10

Fig. 2 ein Blockschaltbild de« Fluglage

anzeigegeräts nach Fig. 1,

Fig. 3 idealisierte Videosignalformen, die

unterschiedliche, auf cie Flugkörper-

längsachöe bezogene Fluglagen anzeigen,

Fig. 4 eine andere Ausführung?:form eines

Fluglage.'inzeigegeräts räch der Erfindung, und

Fig. 5 eine graphische Darstellung eines Fotodetektorausgangs signal; über der Zeit eines über Wasser fließenden Flugkörpers.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt einen Raketenrumpf 3» in dessen Wand in einander gegenüberliegenden Wandöffnungen zwei Linsen 1,2 eingebaut sind. Diese Linsen 1, 2 fokussieren, wie nit gestrichelten Linien dargestellt ist, die 'n entgegengesetzten Richtungen gesehenen Umgebungsbilder jeweils auf eine lineare Fotodiodenanordnung 4 bzw. 7_S um entsprechende Videosignale zu erzeugen.

Bei guten Bedingungen, d.h. wenn der Kontrast zwischen Zrde und Himmel einen gut erkennbaren Horizont definiert,

kann ein J'.ild des Horizonts auf die Fotodiodenanordnungen fokussiert werden. Durch eine Abtastung der Ausgangssignale der Fotodioden vom jeweils einen Ende jeder Fotodiodenanordnung zu ueren .uiderem Ende entsteht ein Signal mit einer eine einfache Abstufung aufweisenden Signalform. Die beiden Fotodiodenanordnungen 4 und 7 umfassen jeweils eine geradlinige Anordnung von 128 Fotodioden, und diesen Fotodiodenanordnungen ist jeweils eine Abtasteinrichtung 5 bzw. 6 zugeordnet. Diese Abtasteinrichtungen werden von einer in Fig. 2 näher dargestellten Schaltung 8 Gesteuert, die Koinzidenzsignale und Fluglagesignale erzeugt, die in den Fig. 1 und 2 mit "Flag A" und "Flag B" gezeichnet sind. Das Ausgangssignal jeder der beiden Abtastein "Achtungen ist ein Videosignal, dessen Signalform in Fig. 3 beispielsweise dargestellt ist.

In der in Fig. 2 dargestellten Schaltung 8 werden die Videosignale der Abtasteinrichtungen 5 und 6 über Signalaufbereitsr 12 bzw. 14 empfangen, um Torschaltungen 19 und zu steuern. Taktimpulse einer Treibereinheit 9 gelangen durch die Torschaltung 19 zu einem Zähler 21 bis von dem Signalaufbereiter 12 eine Flanke in dem Videosignal erkannt wird, woraufhin die Torschaltung gesperrt wird. In entsprechender Weise zählt ein Zähler 22 die Taktimpulse, die ihm über die vom Signalaufbereiter 14 gesteuerte Torschaltung 20 zugeführt werden. Eer jeweilige Zählerstand ist dann eine Funktion des Horizontbildes auf der betreffenden Fotodiodenanordnung. Ein von der Treibereinheit 9 jeweils erzeugter Abtastende-Impuls bewirkt tie Rückstellung der Zähler 21 und 22. Eine Mittelwertschaltuni. 23 bildet den Mittelwert der Zählersignale der Zähler und 22 urd gibt diesen Mittelwert als Ausgangssignal ab. Das als "Flag B" bezeichnete Signal, das die Horizontbeobachtung durch nur eine der Fotodiodenanordnungen angibt, wird jeweils dann erzeugt, wenn die Mittelwertschaltung durch ein Signal von einer Halteschaltung 24 gesperrt wird. Die Halteschaltung erMilt Eingangs signale von den Sig^ialaufbereitern 12 und unc erzeugt das Sperrsignal für die Mittelwertschaltung 23

jeweils dann, wenr- eine Horizont flanke in nur einem der beiden Videosignale der Cignalaufbereiter 12 und 14 erscheint.

Ein Koinzidenzdetektor 13 erhält Signale von den beiden ^ijjnalaufbereitern 12 und 14 und erzeugt das als "Plag A" bezeichnete Ausgangssignal jeweils dann, wenn koinzidente Horizontflanken auftreten, und erzeugt außerden gleichzeitig ein Sperrsignal zum Sperren der Tors ehalt ung;en 19 und 20. Taktimpulse der Treibereinheit 9 gelangen durch eine Torschaltung 10 zu einem Zähler 11 bis eine Planke im Signal des Koinzidenzdetektors 13 festgestellt wird, vorauf die Torschaltung 10 gesperrt wird. Der Zustand des Zählers 11 ist dann eine Funktion koinzidenter Horizontbilder auf den Fotodiodenanordnungen. Der Zähler 11 wird jeweils durch das Abtastende-Signal der Treibereinheit 9 zurückgestellt.

Fig. 3 zeigt drei Gruppen von Ausgangs Signalen der Fotodiodenanordnungen für jeweils eine Abtastporiode T für jeweils zwei Potodiodenanordnungen A und B entsprechend den Fotodiodenanordnungen 4 und 7 in Fig. 1. Alle drei Diagramme zeigen jeweils koinzidente Horizontflanken in einem Zeitpunkt h. Die oberste Signalpaardarstellung entspricht der horizontalen Flug;lage, bezogen auf die Flugköroerlängsachse; die mittlere Signalpaardarstellung entspricht einer Querneigung des Flugkörpers bezüglich der Horizontallage im Uhrzeigersinn; und die unterste Signalpaardarsteilung entspricht einer Querneigung im Gegenuhrzeigerjinn.

Fig. 5 zeigt eine graphische Darstellung des Ausgangssignals 0 der Fotodetektoren 28 und 29 des in Fig. 4 dargestellten Geräts beim überfliegen einer Wasserfläche. Dabei ist eine Abtastperiode von t_Q bis X, dargestellt. Das Ausgangssignal im Zeitabschnitt t_Q bis t. entspricht dem von der Oberfläche einer mäßig bewegten See reflektierten Licht, und das Ausgangssignal im Abschnitt t₁ bis t_g entspricht dem Licht des Himmels. Durch Filterung des Seeoberflächen-

signals und eine Impuls formerschaltung kann ein Ausgangssignal entsprechend der strichpunktierten Linie ρ in Pie· erzeugt werden.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Fluglageanzeigegeräts nach der Erfindung. Ein Abtastrotor 25 weist vierzehn ebene Reflexions flächen auf und ist auf einer Welle 36 montiert, die mittels eines Elektromotors 32 angetrieben wird, so daß er um eine Achse B-B umläuft, cie unter einem Winkel von 30 zur Rollachse (Längsachse) A-/· einer Rakete (nicht dargestellt) geneigt ist. Das vom Motor 32 entfernte Ende der Welle 36 trägt eine optische codierte Scheibe 33 > der ein entsprechender Lesekopf 34 zugeordnet ist, der auf einer Leitung 35 ein die jeweilige Winkelposition der Welle darstellendes Ausgangssignal erzeugt. Der Rotor bestreicht zwei Fotodioden 2b und mit durch Linsen 26 und 27 gesehenen Umgebungsbildern. Die Ausgangssignale der Fotodioden 23 und 29 werden über Leitungen 30 und 31 zu einer Signalverarbeitungsschaltung (nicht dargestellt) weitergeleitet, die ähnlich der Schaltung nach Fig. 2 ist und Mittelwerte der auf die Rollachse bezogenen Fluglage liefert und eine Horizontsignal-Koinzidenzfeststell mg entsprechend den: zuvor beschriebenen Ausfürirun^sbeispiel uurcaführt.

Claims

Patentansprüche

1. Horizontbeobachtendes Flu.^lageanzeigegerät für Flugzeuge oder Flugkörper, gekennzeichnet durch zwei entgegengesetzt gerichtete optische Hinrichtungen (1, 2) zur Horizontbeobachtunr; und durch Fotodetektoren (4, 7)_} auf welche von den optischen Einrichtungen eine Hör'zontabbildung fokussiert wird bzw. die eine Horizontabbildung abtasten und die Fluglage bezüglich der Flugzeug- bzw. Flugk<>rperlängs-"achse anzeigende Ausgangssignale erzeugen.

2. Fluglageanzeigegerät nach Anspruch 1, dtdurch gekennzeichnet, daß die Fotodetektoren in Form von zwei linearen Detektoranordnungen (¹I, 7) angeordnet r;ind, denen jeweils eine der beiden optischen Einrichtungen (1, 2) zugeordnet ist, und daß eine Auslöseeinrichtung ( i) vorgesehen ist, welche die den auf die Fotodetektoranordnungen fallenden Lichtmustern entsprechenden, die Fluglage anzei ;enden Ausgangssignale von den Fotodetektoranordnuncen abliest.

3. Fluglageanzeigegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Fotodetektoren (28, 29) vorgesehen sind, denen jeweils eine der beiden optischen Einrichtungen (26, 27) zugeordnet ist, und daß jede optische Einrichtung den betreffenden Fotodetektor mit einem Horizontbill bestreicht.

U. Fluglageanzeigegerät nach Anspruch 2, £2kennzeichnet durch einen Koinzidenzdetektor (13)» der Signale von der Auswerteeinrichtung erhält und anzeigt, ob diese Signale im wesentlichen koin^iderite abgestufte Signalformen haben.

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5. Finglageanzeigegerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Koinzidenzdetektor, der Signale von den beiden Fotodetektoren erhält und anzeigt, ob diese Signale im wesentlich η koinzidente abgestufte Sigralformen haben.

6. Pl .iglageanzeigegerät nach Anspruch 2 oder 4, gekennzeichnet d irch eine der Ausleseeinrichtung (12, I¹O nachgeschaltet : Mittelwerteinrichtung (23) nur Mittelwertbildung aus den Si ;nalen der Ausleseeinrichtung zur Erzeugung eines Pluglagemi';telwertes.

7. Pliglageanzeigegorät nach Anspruch 3 oder 5j gekennzeichnet darch eine den Potodetektoren nachgeschaltete Mittelwert sinrichtung zur Mittelwertbildung der von den Fotodetektoron abgegebenen Signale -:ur Erzeugung eines Pluglagemi ^;;te!wertes.