DE3410564C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Orten eines wärmeabstrahlenden Zieles und zur Bestimmung seiner Richtung - Google Patents

Abstract

Das Verfahren und die Vorrichtung zum Orten eines Wärme abstrahlenden Zieles und zur Bestimmung seiner Richtung, bei dem verstärkte Ausgangsspannungen der die einfallende Strahlung wahrnehmenden photoelektrischen Zelle (1) einer digitalen Perioden- oder Frequenzanalyse zugeführt und diese digitalen Werte sowie als Referenz eine von dem Modulator (2) herrührende Referenzfrequenz mit Hilfe des Mikroprozessors (5) verarbeitet und als Ergebnis die Ablage des Zieles von einem im Bildfeld festgelegten Bezugspunkt oder Koordinatenkreuz ausgegeben wird. Der digitale Lösungsweg bewirkt eine Verringerung des Elektronikvolumens und der Restwelligkeit auf den Ablagespannungen.

Description

a) ein Frequenzanalysator verwendet wird, dessen Taktfrequenz ein starres Verhältnis zur Nutationsfrequenzdes Modulators (2) aufweist,

b) eine Frequenzanalyse des verstärkten Spannungssignals hinsichtlich Amplitude und Phasenlage durchgeführt wir/.

c) das Ergebnis der Frequenzanalyse in Form digitaler Werte einem die Ai"'3ge des Zielobjekts ermittelnden Mikroprozessor zugeführt wird und

d) das Ergebnis in einer Anzeige (6) digital dargestellt und/oder weiterverarbeitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Frequenzanalyse die Nulldurchgänge des verstärkten Spannungssignals detektion und in der Zeit zwischen je zwei Nulldurchgängen diejenigen Pulse gezählt werden, deren Frequenz ein Vielfaches der Nutationsfrequenz ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nulldurchgänge mit Hilfe eines Komparators detektiert werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationsfrequenz und das verstärkte Spannungssignal einem Mikroprozessor (5) zugeführt werden, wobei zwischen Mikroprozessor (5) und Verstärker (3) der Periodenoder Frequenzanalysator(4) geschaltet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Perioden- oder Frequenzanalysator (4) und die Modulationsscheibe (2) eine starre Verbindung (7), z. B. in Form eines PLL-(= phase lock loop)Kreises (8), geschaltet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pulse auswertender und dem verstärkten Spannungssignal in der Weiterverarbeitung nach Frequenz und Phase Ablagespannungen zuordnender Prozessor (5) vorgesehen ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Orten eines wärmeabstrahlendcn Zieles und zur Bestimmung seiner Richtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Vorrichtungen dieser Art sind aus der DE-AS 13 03 486 und der DE-OS 14 23 696 bekannt Die verstärkten Ausgangsspannungcn werden analog ausgewertet, was einen vergleichsweise großen Aufwand in

ίο der Elektronik erforderlich macht.

Aus der DE-OS 32 19 826 ist sodann eine Vorrichtung zur Ortung bzw. räumlichen Lagebestimmung eines Zielobjektes bekannt, die analoge in digitale Signale umwandelt und letztere mit Hilfe eines Mikroprozessors weiterverarbeitet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Verfahren dahingehend zu verbessern. daß eine Verringerung der Auswerteelektronik sowie der Restwelligkeit auf den Ablagespannungen erzielt wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst Durch diesen digitalen Lösungsweg erhält man eine Glättung des Signals und außerdem lassen sich auf diese Weise auch Elektronikbaugruppen einsparen.

Eine Weiterbildung der Erfindung ist Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert:
Auf den Strahiungsdetektor, eine photoelektrische

jo Zelle 1, fällt die durch ein Objektiv hindurchtretende und in der optischen Achse durch eine Modulationsscheibe 2 mit konstanter Frequenz modulierte Wärmestrahlung eines Zieles, das in der Regel ein Flugkörper, z. B. eine Rakete ist. Diese Vorrichtung ist Teil eines halbautomatisch arbeitenden Lenkvisiers, mit dem der Flugkörper dadurch in den Bestimmungsort hineingelenkt wird, daß eine Bedienperson Flugkörper und Bestimmungsort in dem Lenkvisier foi laufend zur Dekkung bringt. Dabei dient die sichtbare Strahlung der Beobachtung von Flugkörper und Bestimmungsort und die Wärmestrahlung des Zieles zur Berechnung der Ablagespannungen bezüglich der Sollflugbahn mittels eines sogenannten Goniometers. Sobald der Flugkörper von der Visierlinie als Bezugspunkt abweicht, entsteht auch eine Abweichung von der Mittelfrequenz, was als Frequenzhub bezeichnet wird. Seine Größe ist ein Maß für die Ablage von der Visierlinie, während die zeitliche Verschiebung des Nulldurchgangs des Frequenzhubes ein Maß für die Winkellage im Colarkoordinatensystem

so darstellt. Diese Werte werden über den Verstärker 3 einer Auswerteelektronik zugeführt, wobei dann entsprechende Korrekturimpulse per Draht oder Funk an den Flugkörper übermittelt werden. Insoweit handelt es sich um bekannten Stand der Technik.

Gemäß der Erfindung werden nunmehr die verstärkten Ausgangsspannungan der photoelektrischen Zelle 1 der digitalen Schaltung 4 zugeführt, in welcher die Periodendauer ausgemessen wird. Mit anderen Worten: Die Schaltung 4 führt eine Frequenzanalyse des verstärkten Spannungssignals hinsichtlich Amplitude und Phasenlage durch und speist mit entsprechenden Werten den Mikroprozessor 5. Hierfür wird ein Periodenoder Frequenzanalysator benötigt, dessen Taktfrequenz ein starres Verhältnis zur Nutationsfrequenz der Modulationsscheibe 2 aufweist. Um ein solches starres Verhältnis zu realisieren, sind digitale Schaltung 4 und Modulationsschcibc 2 über die starre Verbindung 7 in Form eines herkömmlichen PLL-Krciscs 8 (phase lock loop

«* phasenrückgekoppelter Verstärker) miteinander verbunden.

Die eigentliche Frequenzanalyse wird nun in der Weise durchgeführt, daß z. B. mit Hilfe eines !Comparators die Nulldurchgänge des verstärkten Spannungssignals detektiert werden. In der Zeit zwischen je zwei Nulldurchgängen werden die Pulse der Taktfrequenz bzw. diejenigen PuIs^ gezählt, deren Frequenz ein Vielfaches der Nutationsfrequenz ist.

Außerdem gelangt als Referenz eine von der Modulationsscheibe 2 herrührende weitere Referenzfrequenz über die Leitung 9 direkt auf den Mikroprozessor 5. Von der Leitung 9 führt eine elektrische Verbindung 10 zum PLL-Kreis 8. Der Mikroprozessor 5 wertet die Pulse aus und ordnet je nach Frequenz und Phase dem verstärkten Spannungssignal in der Weiterverarbeitung Ablagespannungen zu.

Als Ergebnis wird sodann die Ablage des Zieles von dem im Blickfeld festgelegten Bezugspunkt in Form von 'Koordinaten ausgegeben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Orten eines wärmeabstrahlenden Zieles und zur Bestimmung seiner Richtung gegenüber der als Bezugsrichtung dienenden optischen Achse, wobei die aus einem vorgegebenen und zur optischen Achse symmetrischen Raumwinkel einfallende Strahlung der Reihe nach von einem Objektiv aufgefangen, von einem mechanischen Modulator moduliert und vor einer Verstärkung von einem in der Bildebene des Objektivs angeordneten Strahlungsdetektor in eine modulierte elektrische Spannung umgewandelt wird, deren Frequenz in Abhängigkeit von der Abweichung der Zielpunktrichtung gegen die optische Achse — ausgehend von einer der Richtungsgleichheit entsprechenden konstanten Frequenz — variiert und dadurch ein als Frequenzfci'Jb bezeichnetes Maß für die Ablage des Zieles von der optischen Achse dargestellt wird, während die zeitliche Verschiebung des Nulldurchgangs des Frequenzhubs ein MaB für die Winkellage im Polarkoordinatensystem ist, dadurch gekennzeichnet, daß