DE3330495C2 - Einrichtung zur Lenkung eines Flugkörpers in ein Ziel - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Lenkung eines Flugkörpers in ein Ziel mit zwei optischen Systemen, vorzugsweise einem Beobachtungsgerät (2) zur Zielbeobachtung und gegebenenfalls Zielverfolgung und einem Lenkgerät (3) zur Übertragung von Lenksignalen an den Flugkörper. Die beiden optischen Systeme sind in einem Lenkstand zusammengefaßt. Um eine einfache Konstruktion der beiden optischen Systeme zu erreichen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß beide optischen Systeme (2, 3) ein gemeinsames optisches Abtast- und Abbildungssystem (4, 5, 6) zum zeilenförmigen Abtasten des gemeinsamen Sehfeldes in Höhe und Seite aufweisen. Das Abtast- und Abbildungssystem weist einen periodisch gesteuerten Strahlschalter, vorzugsweise ein Polygonrad (11) mit aufeinanderfolgenden, abwechselnd gegensinnig gegen die Radiusrichtung (14) geneigten Dachschrägen (13a, 13b) auf. Der Strahlschalter spiegelt die beiden optischen Systeme zeilenmäßig abwechselnd in das gemeinsame Abtast- und Abbildungssystem (4, 5, 6) ein.

Description

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f. Wärmebildgerät die Hintergrundstrahlung auf, wäh- F i g. 2a und 2b eine Ansicht bzw. einen Schnitt längs

■* rend in einer zweiten Abtastperiode der Laser aktiviert IJb-IIb eines in der Einrichtung verwendeten drehenden

% und gleichzeitig vor das Wärmebildgerät ein Interfe- Polygons.

U renzfilter für die Laserstrahlung gebracht wird. Das In F i g. 1 ist schematisch der optische Teil eines Lenk-

Ä Wärmebildgerät arbeitet in den beiden Tastperioden in 5 Standes 1 dargestellt Der Lenkstand 1 weist ein Wärme-

§ unterschiedlichen Spektralbereichen. Um eine gegen- bildgerät mit einem Wärmebildempfänger 2 sowie einen

Sf seitige Störung der beiden Systeme zu vermeiden, ins- Lasersender 3 auf. Für den Wärmebildempfänger 2 und

ώ besondere eine Oberstrahlung des Wärmebildgeräts den Lasersender 3 ist ein gemeinsames Abtast- und Ab-

■t{ durch den Laser, müssen diese beiden optischen Geräte bildungssystem 4 mit einem Teleskop 5 variabler Brenn-

t| mit hohem Aufwand elektronisch getastet betrieben io weite als gemeinsame Eingangsoptik vorgesehen.

ώ werden. Insbesondere für den Laser sind hierzu nur auf- Das Abtast- und Abbildungssystem 4 weist im An-

& wendige Impulslaser brauchbar. Schluß an das Teleskop 5 einen Höhenabtastspiegel 6

Der Erfindung liegt tue Aufgabe zugrunde, eine Ein- auf, durch den der Strahlengang vom Teleskop in Rich-

j richtung der in Rede stehenden Art anzugeben, die eine tung auf eine Zwischenoptik 7 umgelenkt wird. Diese

■* einfache Konstruktion aufweist und mit einfachen Mit- 15 Zwischenoptik 7 ist z. B. eine sogenannte Bouwers-Op-

yi teln eine Korrelation bzw. Synchronisation der beiden tik mit einem Parabolspiegel 8 und einem in dessen

S optischen Geräte ohne gegenseitige Störung ermög- Brennpunkt angeordneten hyperbolischen Umlenkspie-

licht. geL Zwischen Parabolspiegel und Umlenkspiegel 9 kann

[;: Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die im noch eine KorrekturUnse 10 vorgesehen sein, wie dieses

"i; kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebe- 20 schematisrh in F i g. 1 angedeutet ist Der Strahlengang

fy nen Merkmale gelöst Demgemäß ist für beide opti- des Abtast- und Abbildungssystem* verläuft von dem

H sehen Geräte eine gemeinsame Eingangsoptik und ein Höhenabiastspiegei 6 zu dem Parabolspiegel 8, wird

ΐί gemeinsames Abtastsystem vorgesehen. -Hierdurch von dort auf den Umlenkspiegel 9 reflektiert und von

% wird unter anderem auch das Gewicht und die Größe diesem zurück auf den Parabolspiegel 8 geworfen. Der

eines Lenkstandes verringert, in dem die Einrichtung 25 Strahlengang verläuft dann parallel zu dem Strahlen-

^ gemäß der Erfindung eingebaut ist Durch das gemein- gang zwischen Höhenabtastspiegel 6 und Parabolspie-

K saime Abbildungs- und Abtastsystem sind die Sehfelder gel 8 in Richtung auf ein Polygonrad 11, das um eine

if für beide optischen Geräte identisch, wobei dieses ge- zentrische Drehachse 12 rotiert

'%. meinsame Sehfeld zeilenmäßig abwechselnd abgetastet Dieses Polygonrad ist näher in den F i g. 2a und 2b

% wird. Bei einem Wärmebildgerät als Beobachtungsgerät 30 dargestellt Das Polygonrad 11 weist längs seines Um-

'·■}. und einem Lasersender wird somit zunächst eine Zeile fanges in regelmäßigen Abständen acht ebene Dach-

' i des gemeinsamen Sehfeldes von dem Wärmebildgerät schrägen 13a und 136 auf. Die Dachschrägen 13a bzw.

K abgetastet, worauf anschließend der Lasersender in das 136 sind gegen die Radiusrichtung 14 des Polygonrades

'.'■' gemeinsame Abtast- und Abbildungssystem eingespielt abwechselnd gegensinnig unter einem Winkel χ ange-

Ά wird und die gleiche Zeile des gemeinsamen Sehfeldes 35 stellt Ist die Drehlage des Polygonrades 11 in Fi g. 1 so,

5 überstreicht Eine Überstrahlung des von dem Wärme- daß der Strahlengang über eine Dachschräge 13a umge-

T-r- bildgerät empfangenen Lichtes durch den Lasersender lenkt wird* so verläuft der Strahlengang weiter in Rich-

r- wiird durch die spezielle Ausbildung des Polygons ver- tung A zu dem Wärmebildempfänger 2. Ist die Drehlage

β mieden. Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung ist es des Polygonrades 11 so, daß der Strahlengang an einer

C auch nicht notwendig, die beiden Geräte elektronisch 40 Dachschräge 136 umgelenkt wird, so verläuft der Strah-

; getastet zu oetreiben. Die Tastung erfolgt hierbei allein lengang längs B in- Richtung auf den Lasersender 3. Die

■\-, durch das drehende Polygon. Wärmebildgerät und La- Funktion der beschriebenen Einrichtung ist folgende:

% ser können kontinuierlich betrieben werden, ohne daß Zunächst ist der Höhenabtastspiegel 6 auf die »ober-

■:?. eine gegenseitige Störung eintreten kann. Eine derarti- ste« Zeile des abzutastenden Sehfeldes eingestellt Die

ii,, g«i Entkopplung von Wärmebildgerät und Lasersender 45 in den Lenkstand über das Teleskop 5 einfallende Infra-

[ν ist deswegen besonders wichtig, da die Wellenlängenbe- rotstrahlung wird, wie oben beschrieben, durch das opti-

■'? reiche beider optischen Geräte etwa gleich sind. Das sehe System geführt und über eine der Dachschrägen

/| Wärmebildgerät ist für Licht der Wellenlängen zwi- 13a in den Wärmebildempfänger 2 reflektiert Durch die

- sehen 8 bis 12 μ empfindlich, während das Laserlicht Drehung des Rotationsrades wird durch die Dachschrä-

< i eine Wellenlänge von 10,06 μ aufweist 50 ge 13a diese oberste Zeile in dem Wärmebildempfänger

; Das für beide optischen Systeme gemeinsame Abtast- abgetastet Das von dem Lasersender 3 ausgehende ent-

:' und Abbildungssystem bringt noch den Vorteil mit sich, sprechend den Lenksignalen für den Flugkörper modu-

■ daJ3 die beiden optischen Geräte immer achsharmoni- lierte Laserlicht fällt zwar auch auf diese Dachschräge

.·.■; siert sind. Aufwendige Justierungen, die bei getrennten 13a, "/ird jedochs durch deren Neigung an dem Wärme-

;i Systemen zu einer solchen Achsharmonisierung not- 55 bildempfänger 2 vorbeigeleitet. Dreht das Polygpnrad

·' wendig sind, entfallen. Durch die gemeinsame Eingangs- 11 weiter, so fällt ,das Laserlicht jetzt auf die. nächstfol-

;I optik ist es auch möglich, deren Brennweite variabel zu gende Dachschräge 136 und wird durch das Abtast- und

|| gestalten, z. B. ein variables Teleobjektiv für beide opti- Abbildungssystem 4 über den in gleicher Stellung ver-

-1 sehen Geräte zu verwenden, so daß das gemeinsame bleibenden Höhsnabtastspiegel 6 durch das Teleskop

■:1 Sehfeld der optischen Geräte an die Zielentfernung und eo geleitet Durch die Rotation des Polygonrades wird hier

&i die Entfernung des Flugkörpers vom Lenkstand ange- ebenfalls die oberste Zeile des gemeinsamen Sehfeldes

$ paßt werden kann. mit dem Laserstrahl bestrichen. Die gleichzeitig durch

ψ Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel an- das Teleskop 5 einfallende und in dem Alrtast- und Ab-.

?■* hand der Zeichnung näher erläutert In der Zeichnung bildungssystem 4 umgelenkte Infrarotstrahlung fällt

stellt dar 65 ebenfalls auf die Dachschräge 136, wird jedoch an dem

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Einrich- Wärmebildempfänge»· 2 vorbeigeleitet. Anschließend

tung zur Lenkung eines Flugkörpers in ein Ziel gemäß wird der Höhenabtastspiegel 6 auf die nächstfolgende

der Erfindung, Zeile verstellt, die dann durch die darauffolgenden

5 6 §

Dachschrägen 13a und 13b vom Wärmebildempfänger 2 ■■,

und dem Lasersender 3 abgetastet wird. Dieses Verfah- M

ren wiederholt sich zyklisch, bis das gesamte Sehfeld :V)

abgetastet ist und beginnt anschließend von neuem. ·,:'"

Selbstverständlich sind die Abtastbewegung des Hö- 5 f|

henabtastspiegels 6 und die Drehbewegung des Poly- ψ

gonrades 11 aufeinander abgestimmt. ψ.

Anstatt das Polygonrad mit abwechselnd geneigten ^ Dachschrägen auszurüsten und um eine feste Achse ro- I

tieren zu lassen, ist es möglich, die Dachschrägen samt- 10

, !ich mit gleichsinniger Neigung zu versehen, wobei dann || die abwechselnde Einspiegelung der optischen Systeme >:.| dadurch erfolgt, daß das Polygonrad um seinen Mittelpunkt periodisch geschwenkt wird, wodurch wiederum > der Strahlengang des gemeinsamen Abtast- und Abbil- is ·. dungssystems einmal in Richtung A auf den Wärmebild- ' empfänger und zum anderen in Richtung B auf den Lasersender verläuft. ,

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen 20

Claims (5)

1 . ■ . · 2 des für das aktive bzw. passive optische Gerät bestimmt Patentansprüche: wird. Zur Abtastung in einer Koordinatenrichtung ist ein für beide optischen Kanäle gemeinsames drehendes

1. Einrichtung zur Lenkung eines Flugkörpers in Polygon vorgesehen, wohingegen für die Abtastung in ein Ziel mit einem Beobachtungsgerät zur Zielbeob- 5 der anderen Koordinatenrichtung für jeden optischen ach tung und gegebenenfalls Zielverfolgung, das ein Kanal ein weiteres Abtastelement verwendet wird, in den Flugkörper umgebendes Sehfeld in zwei Koor- diesem Falle ein weiteres drehendes Plygon für das dinatenrichtungen innerhalb eines bestimmten WeI- Wärmebildgerät und ein drehendes Prisma für den Laienlängenbereiches passiv abtastet und mit einem ser.

optischen Lenkgerät das ebenfalls ein den Flugkör- io Um die beiden optischen Kanäle dieser bekannten

per umgebendes Sehfeld in etwa dem gleichen WeI- Einrichtung zu korrelieren, ist es zunächst notwendig,

Ienlängenbereich aktiv abtastet wobei das Abtastsy- die separaten Eingangsoptiken zueinander genauestens

stem für die Abtastung in einer Koordinatenrichtung zu justieren. Außerdem müssen die Abtastelemente für

mit Hilfe eines beiden optischen Systemen gemein- die zweite Koordinatenrichtung aufeinander abge-

samen drehenden Polygons erfolgt und Maßnahmen .15 stimmt z. B. mechanisch gekoppelt werden, um das an-

vorgesehenn sind, daß während einer Zeilenabta- gestrebte Ziel zu erreichen, eine gegenseitige Störung

stung durch jeweils ein optisches Gerät die Abta- beider optischer Kanäle zu vermeiden. Der Aufwand für

stung durch das jeweilig andere Gerät unterbunden diese bekannte Einrichtung ist daher entsprechend

ist dadurch gekennzeichnet, daß für beide hoch.

optische Geräte (2,3) eine gemeinsame Eingangsop- 20 In der DE-OS 31 42 704 ist ein Ziel- und Steuergerät

tik vorgqsejien ist daß das Abtastsystem (4) ein wei- für den Infrarotbereich beschrieben, das in Modulbau-

teres für beide optischen Geräte (2,3) gemeinsames weise aas mehreren Einzelgeräten zusammengesetzt ist

Abtastelement (Abtastspiegel 6) für die andere Ko- Unter anderem weist dieses Gerät als Zielbeobach-

ordinatenrichtung aufweist und daß die Polygonflä- tungsgerät ein Wärmebildgerät bzw. ein Fliege-Flir und

chen (13a, 13b) des drehenden Polygons (11) so aus- 25 ein Zielverfolgungsgerät in diesem Falle ein Goniome-

gebildet sind, daß die optischen Geräte (2,3) zeilen- ter auf. Ferner sind noch andere optische Geräte, so ein

mäßig abwechselnd in das Abtastsystem (6,8,9,10) aktives Entfernungsmeßgerät und ein Respondergerät

eingeblendet werden. vorgesehen. Für äße Geräte ist eine gemeinsame Ein-

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- gangsoptik vorgesehen, für das Wärmebildgerät und zeichnet daß aufeinanderfolgende Polygonflächen 30 das Goniometer ferner ein gemeinsames Abtastsystem. (13a, i3b) des drehenden Polygons (11) gegenüber Die auf diese Weise gewonnenen Signale werden in der zu der Drehachse (12) senkrechten Radiusrich- einem feststehenden Spektralfilter für das Goniometer tung (14) jeweils entgegengesetzt mit einem Anstell- und das Fliege-Flir aufgeteilt Dieses gemeinsame Abwinkel (<*) geneigt sind. tastsystem kann jedoch nicht benutzt werden, wenn die

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn- 35 beiden daran hängenden Geräte im gleichen Spektralzeichnet daß die Anstellwinkel (λ) aufeinanderfol- bereich arbeiten, wie dieses etwa bei einem Wärmebildgender Polygonflächen (13a, 136,) den gleichen Wert gerät und einem Lasersender der Fall ist

aufweisen. Aus der DE-PS 30 ^8 809 ist ein Ziel- und Steuergerät

4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden für den Infrarotbereich bekannt, das einen aktiven Laser Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß das opti- 40 zur Entfernungsmessung imd ein ',^.ssives Wärmebildsche Beobachtungsgerät ein Wärmebildgerät (2) und gerät aufweist Für den Laser und das Wärmebildgerät das optische Lenkgerät ein Laser-Sender (3) ist sind jeweils eigene Eingangsoptiken, jedoch ein gemein-

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden samer Empfangskanal vorgesehen. In dem Empfangska-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- nal ist ein Abtastspiegel angeordnet um das Sehfeld gangsoptik (5) eine variable Brennweite aufweist. 45 durch das Wärmebildgerät abzutasten. Die Entfernungsmessung, die Ober das gleiche Abtastsystem er-

folgt ist nur in einer speziellen Stellung der Abtastspiegel möglich, >n der die reflektierte Laserstrahlung auf einen Empfänger gelenkt wird. Dies geschieht entweder

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur 50 dadurch, daß die Laserstrahlung an einem Spektralfilter

Lenkung eines Flugkörpers in ein Ziel gemäß dem umgelenkt wird oder daß ein großer Teil des Linsensy-

Oberbegriff des Patentanspruchs 1. stems im Empfänger aus dem optischen Strahlengang

Eine derartige Einrichtung ist aus der nicht vorveröf- ausgeschwenkt wird, was eine apparativ aufwendige

fentlichten DE-OS 32 28 914 bekannt. Diese Einrich- Lösung darstellt Allerdings wird der Laser für die Ent-

tung weist ein passives und ein aktives optisches Gerät 55 fernungsmessung nur einige wenige Male und dann nur

auf, die beide ein Sehfeld um den in das Ziel zu lenken- kurzzeitig betätigt

den Flugkörper abtasten. Das passive Gerät ist ein das In der DE-PS 24 26 844 ist eine Beobachtungs- und Sehfeld in zwei Koordinaten abtastendes Wärmebildge- Zieleinrichtung mit einem aktiven Laser und einem gerät, wohingegen das aktive Gerät ein Laser-Sender ist, tasteten Wärmebildempfänger beschrieben. Für beide dessen Laserstrahl in zwei Koordinaten abgelenkt wird. 60 optischen Geräte ist ein gemeinsamer Schwingspiegel Bei der Abtastung im aktiven und passiven Kanal wer- vorgesehen, der es ermöglicht daß die ausgesendete den bestimmte Phasenbeziehungen eingehalten, so daß Laserstrahlung nach Durchgang durch ein Interferenzjeweils nur ein optisches Gerät bzw. der diesem opti- filter vom Wärmebildgerät erfaßt wird. Die optischen sehen Gerät zugeordnete optische Kanal aktiv ist. Hier- Strahlengänge der beiden optischen Geräte laufen über durch wird eine gegenseitige Störung der beiden opti- 65 unterschiedliche Bereiche des Schwingspiegels, wobei sehen Geräte ausgeschlossen. die dem Laser und dem Wärmebildgerät zugeordneten

Für beide optischen Geräte sind eigene Eingangsopti- gemeinsamen Sehfelder gemeinsam abgetastet werden,

ken vorgesehen, durch die jeweils die Größe des Sehfei- Bei der periodischen Abtastung nimmt zunächst das