DE3338191A1 - Lenkverfahren fuer flugkoerper - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Lenkverfahren für Flugkör­ per die durch einen Laserleitstrahl geführt werden, wobei das Ziel von einer Bodenstation mittels eines Lasers beleuchtet und die Entfernung gemessen wird.

Es ist schon ein Lenkverfahren in einem kooperativen System (Bodenstation-Flugziel) bekanntgeworden, bei dem vom Flugziel aus dessen Position bestimmt werden soll. Bei Laserleitstrahl­ verfahren war bisher die Entfernungsbestimmung Flugkörper- Ziel nicht möglich und daher werden an die Flugkörper-Manöve­ rierfähigkeit wesentlich höhere Anforderungen gestellt, was wieder zu einem erhöhten Lenk- und Steueraufwand führte.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lenk­ verfahren zu entwickeln mit dem der Flugkörper ohne eine aktive Entfernungsmessung bzw. Entfernungsmeßeinrichtung zur Zielrich­ tung auch noch die Zielentfernung automatisch feststellen kann.

Diese Aufgabe wird in zuverlässiger Weise durch die im An­ spruch 1 niedergelegten Maßnahmen gelöst. In der Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel erläutert und in den Figuren der Zeichnung schematisch dargestellt. Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird nun generell das Lenkgesetz wesentlich verbessert ohne daß im Flugkörper hierfür eine aktive Entfernungsmeßein­ richtung erforderlich ist. Es zeigt

Fig. 1 eine Schemaskizze über die Lage : Bodenstation zu Flugkörper und Ziel,

Fig. 2 ein Frequenzdiagramm,

Fig. 3 ein Schaltschema des Zielbeleuchtungsgerätes,

Fig. 4 ein Schaltschema der Flugkörperempfangseinrich­ tung innerhalb des Lenkkopfes.

Von einer Abschußanlage 14 einer Bodenstation 10 wird mit einem Leitstrahllaser 11, der im gezeigten Beispiel gleichzeitig der Laserentfernungsmesser ist, ein Flugkörper 15 auf das beleuchte­ te Ziel 17 abgeschossen. Dem Flugkörper-Zielsuchkopf 16 wird nun die Zielentfernung dadurch übermittelt, daß von der Bodenstation 10 aus mittels der Laserentfernungsmessers die Zielentfernung gemessen wird, während das Ziel beleuchtet ist. Der Laserstrahl, der, wie bereits erwähnt, sowohl Beleuchtungs- als auch Entfer­ nungsmeßstrahl ist, enthält eine bestimmte Modulationsfrequenz. Zur Verdeutlichung dieser Möglichkeiten trägt der Laserstrahl in der Zeichnung die Bezugszeichen 12 und 13, wobei mit 13 der Strahl eines zusätzlichen Beleuchtungslasers bezeichnet ist.

Ist nun der Zielbeleuchtungsstrahl gleichzeitig auch der Ent­ fernungsmeßstrahl, so ist es vorteilhaft, wenn eine zweite Modu­ lationsfrequenz, die kleiner als die erste ist, dem Strahl 12 aufgegeben wird, um so einen größeren Eindeutigkeitsbereich für die Laserentfernungsmessung von der Bodenanlage bzw. Bodensta­ tion zum Ziel bei gleichzeitiger hoher Entfernungsauflösung zu erhalten.

Der Flugkörper 15 seinerseits enthält einen hochstabilen Refe­ renzoszillator der gleichen Frequenz, der beim Abschuß mit dem ebenfalls hochstabilen Sendeoszillator 24 a phasensynchronisiert ist. Die feste Phase zwischen Sendeoszillazot 24 a bzw. 24 b und Referenzoszillator 35 bzw. 36 wird dabei beim Abschuß auf einen derartigen Wert eingestellt, daß die momentane Phasendifferenz zwischen Empfangssignal und Referenzoszillator im Flugkörper 15 am Zielort 17 einen festen vorbekannten Wert erhält. Die Phasen­ differenz am Abschußort ist damit eine Funktion der Zielentfer­ nung. Dieser feste vorbekannte Wert der Phasendifferenz am Ziel­ ort ist der Flugkörperelektronik vorher eingegeben, so daß diese die Entfernung zwischen Flugkörper und Ziel bestimmen kann.

In der Fig. 2 ist das Prinzip schematisch gezeigt. Die Phasen­ differenz Δϕ ist proportional zur Entfernung und gibt daher automatisch dem Flugkörper seine Entfernung zum Ziel bekannt. Hierbei ist die vorbekannte Phasendifferenz am Zielort auf "Null" angesetzt worden. Selbstverständlich ist auch ein anderer Wert denkbar.

In der Fig. 3 ist der gerätemäßige Aufbau eines Ausführungsbei­ spiels mit zwei Sendeoszillatoren 24 a, 24 b gezeigt, bei dem der Laserentfernungsmesser gleichzeitig auch der Beleuchtungsstrahl ist. Der Laserentfernungsmesser 11 setzt sich aus dem Laser 20, dem Modulator 21 und der Sendeoptik 22 zusammen, in der eine Em­ pfangsoptik 23 integriert ist, d. h. Sendeoptik und Empfangsoptik bilden eine Einheit. Zur besseren Verdeutlichung sind jedoch beide Optiken 22, 23 getrennt gezeichnet. Der Laserentfernungsmeß- und Zielbeleuchtungsstrahl 12 ist mit den Frequenzen ν ₁, ν ₂ moduliert. Ein Frequenzgenerator 28 a, 28 b liefert nun diese Fre­ quenzen welche über die Phasenshifter bzw. Sendeoszillatoren 24 a, 24 b einer Addiereinheit 27 zugeführt werden. Diese Frequenzen werden einmal der Addiereinheit direkt zugeleitet (vom Frequenz­ generator) und außerdem noch einem - jeder Frequenz zugeordne­ ten - Phasendetektor 25 bzw. 26. Von der Addiereinheit 27 werden die linear überlagerten Signale dem Modulator 21 eingegeben. Über die Empfangsoptik 23 wird der vom Ziel 17 rückgestreute Empfangsstrahl 12 a entsprechend seiner Modulationsfrequenzen von den entsprechenden Phasendetektoren 25, 26 aufgenommen und gesondert der Einheit 29 für die Entfernungsauswertung einge­ geben. Das Ergebnis der fortlaufend durchgeführten Zielentfer­ nungsmessung wird den beiden Phasenshiftern 24 a, 24 b zugeführt, welche die entsprechenden Phasenverschiebungen zwischen den bei­ den Modulationsfrequenzen des Sendestrahls 12 und der beiden Referenzoszillatoren 35, 36 im Flugkörper 15 in der vorbeschrie­ benen Weise einstellen. In dem Zeitpunkt des Abschusses wird von dem Frequenzgenerator 28 a, 28 b eine Synchronisiereinrichtung bzw. Synchronisierende-Einrichtung 18 für die beiden Refe­ renz-Oszillatoren 35, 36 des Flugkörpers 15 angesteuert. Eine entsprechende Synchronisier-Empfangseinrichtung 40 im Flugkör­ per 15 nimmt diese Synchronisiersignale beim Abschuß auf und synchronisiert die besagten Referenzoszillatoren, die damit einen phasenstarren Gleichlauf mit den Oszillatoren 24 a, 24 b aufweisen.

In der Fig. 4 ist das entsprechend dem vorbeschriebenen Aus­ führungsbeispiel aufgebaute Schaltschema der Flugkörper-Empfangs­ elektronik dargestellt. Hierbei ist mit 30 die Empfangsoptik bezeichnet von der die Signale empfangen und einmal an die Band­ filter ν ₁, ν ₂ geleitet werden und zum andernmal den Einheiten zur Leitstrahlauswertung 33 und Flugkörpersteuerung 34. Den vor­ genannten Bandfiltern sind entsprechende Phasendetektoren 37, 38 zugeordnet, denen außerdem die Signale der von einer Empfangssyn­ chronisiereinrichtung 40 angesteuerten Referenzoszillatoren 35, 36 zugeführt werden. Die Ausgangssignale dieser Detektoren 37, 38 gehen in die Entfernungsmeßauswertung 39 ein.

Claims (6)

1. Lenkverfahren für Flugkörper der durch einen Laserleitstrahl geführt wird wobei das Ziel von einer Bodenstation mittels eines Laserentfernungsmessers beleuchtet und die Entfernung gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Leitstrahllaser (11) der Bodenstation (10) in einer bestimmten Modulationsfrequenz ausgesendete Laserstrahl (12, 13) vom Empfänger (30) des Lenkflugkörpers (15) detektiert wird, wobei der Sender (11) sowie der Empfänger (30) mit je einem phasensynchronisierten und quarzstabilisierten Oszillator (24, 24 b; 35, 36) versehen sind und zwischen jeweils dem Sende- (24 a, 24 b) und Referenzoszillator (35, 36) eine feste, der ge­ messenen Zielentfernung entsprechende Phasenverschiebung ein­ gestellt ist, so daß die Phasendifferenz am Zielort (17) immer auf einem bestimmten Wert gehalten wird und daß die momentane Phasendifferenz am Flugkörper zwischen Referenzoszillator und Empfangssignal von der Flugkörperelektronik (41) gemessen und zur Bestimmung der Entfernung zwischen Ziel (17) und Flugkör­ per (15) verarbeitet werden.

2. Lenkverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Überbrückung der Beschleunigungsphase des Lenk­ flugkörpers (15) dessen Referenzoszillator (35, 36) eine Schal­ tung ohne mechanischen Schwinger aufweist.

3. Lenkverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Überbrückung der Beschleunigungsphase dem Re­ ferenzoszillator (35, 36) während der Ausstoßphase mittels HF oder optisch ein Zeitsignal übermittelt wird.

4. Lenkverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß dem Laserleitstrahl (12, 13) eine zweite, deutlich niedrigere Modulationsfrequenz aufgegeben wird und dem Flug­ körper (15) ein zweiter, ebenfalls phasensynchronisierter Re­ ferenzoszillator mit der 2. Modulationsfrequenz beigegeben ist.

5. Lenkverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserleitstrahl (12, 13) direkt zur Entfernungsmessung verwendet wird.

6. Lenkverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei sich während des Flugkörperfluges ändernder Zielentfernung die Phasen des oder der Sendeoszillatoren (24 a, 24 b) der Zielentfernungsänderung entsprechend nachgeregelt werden, so daß auch am neuen Zielort die vorbekannten Phasendifferenzen erhalten werden.