DE3444473A1

DE3444473A1 - Einrichtung zur erkennung von seezielen

Info

Publication number: DE3444473A1
Application number: DE19843444473
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dr. 8890 Aichach Schäff
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1984-12-06
Filing date: 1984-12-06
Publication date: 1986-06-19
Also published as: FR2574558B3; DE3444473C2; FR2574558A1

Description

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Patentabteilung

Einrichtung zur Erkennung von Seezielen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erkennung von Seezielen für niedrig fliegende Fluggeräte mit HiI-fe eines optischen Entfernungsmessers.

Die Erkennung und Lokalisierung von kleineren Seezielen von einem horizontal in geringer Höhe über der Wasseroberfläche fliegenden Fluggerät, wobei es sich hierbei ebensogut um einen Flugkörper wie um ein bemanntes Flugzeug handeln kann, wird in bekannter Art, wie beispielsweise in der US-PS 4 325 066 beschrieben, mit Hilfe seitlich und/oder vorwärts suchenden Radaranlagen oder auch mit Laserstrahlen durchgeführt. Bei hohem Wellengang sind kleinere Seeziele mit derartigen Geräten nur noch dann aufzuspüren, wenn diese sich auf dem Rücken der Wellenberge befinden. Es besteht damit das Risiko, ein sich in einem Wellental befindendes Ziel zu tiberfliegen, ohne daß gewünschte Bekämpfungsmaßnahmen zum passenden Zeitpunkt eingeleitet worden sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Erkennung kleiner Seeziele bei hohem Wellengang zu schaffen, die mit hoher Sicherheit besonders in Wellentälern befindliche Ziele von Störgrößen, wie beispielsweise der Struktur der Wellenkämme, zu unterscheiden vermag.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Fluggerät ein optischer Entfernungsmesser in Flugrichtung um einen bestimmten Winkel abwärts geneigt angeordnet ist, der periodisch Messungen ausführt, deren Meßwerte einer Auswerteschaltung zugeführt werden, die in geeigneter Weise Störsignale von Zielsignalen trennt und im Falle der Erkennung eines Zieles ein entsprechendes Ausgangssignal abgibt.

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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen bezüglich der Auswerteschaltung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche.

^ Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Beispiel einer Auswerteschaltung für eine Einrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2a einen Flugweg eines mit der Einrichtung ausgerüsteten Fluggerätes über zwei Ziele und die

sich dabei ergebenden Meßstrahlen;

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Fig. 2b die sich aus den Meßstrahlen in Fig. 2a ergebenden, in willkürlich gewähltem Amplitudenmaßstab dargestellten Entfernungsmeßsignale;

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Fig. 2c dxe daraus entstehenden Ausgangssignale der und 2d Filter in der Auswerteschaltung.

In der Fig. 2a ist ein Flugkörper 1 dargestellt, der unter Beibehaltung einer niedrigen Flughöhe einen etwa horizontalen Flugkurs 2 über der schematisiert gezeichneten Meeresoberfläche M mit hohem Seegang einhält. Der Flugkörper 1 enthält einen optischen Entfernungsmesser EM, dessen MeBstrahl S um den Winkel β zur Flugrichtung 2 nach unten geneigt ist. Der Entfernungsmesser EM wird, wie in der Auswerteschaltung 3. in Fig. 1 dargestellt, von einem Taktgeber TAKT angesteuert und führt somit längs seines Flugweges 2 periodisch Messungen durch. Die daraus erhaltenen Entfernungsmeßwerte sind ein Maß für die Laufzeiten der reflektierten Meßstrah-

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len S vom Flugkörper auf die durch den hohen Seegang modulierte Meeresoberfläche M und die möglicherweise vorhandenen Ziele Z.

Die Fig. 2b zeigt in willkürlich gewähltem Amplitudenmaßstab die zeitlich nacheinander erhaltenen Entfernungssignale, die in der Fig. 1 als Ausgangssignale 10 des Entfernungsmessers EM auftreten und in den Haltespeicher HSO geleitet werden. Dessen Ausgangssignal 11, das die Signalform einer Treppenkurve aufweist, durchläuft anschließend die beiden parallel geschalteten Filter Fl und F2, die unterschiedliche Zeitkonstanten aufweisen. Die Filter Fl und F2 sind als Tiefpässe ausgelegt, deren Grenzfrequenzen sich etwa um den Faktor 2,5 unterscheiden. Die Ausgangssignale 1_2_ und .13. sind in den Figuren 2c und 2d dargestellt. Diese Signale werden nun im Takt des Taktgebers TAKT abwechselnd in zwei Speicher eingespeist. Beim Filter Fl sind dies die Haltespeicher HSlO und HSIl, beim Filter F2 die Halte-

speicher HS20 und HS21. Somit enthält jeweils ein Speicher pro Filter den aktuellen Ausgangswert, während der andere den vorherigen Ausgangswert aufweist. Die nachgeschalteten Subtrahierer SUBl und SUB2 ermitteln dann jeweils die Differenz zwischen den in HSlO und HSIl be-

ziehungsweise HS20 und HS21 gespeicherten Werten.

Die Schwellwertschalter SWl und SW2 liefern an ihren jeweiligen Ausgängen 16, 17 den logischen Wert "1", falls am zugehörigen Eingang ein Differenzsignal 14, anliegt, dessen Absolutbetrag den eingestellten

Schwellwert übersteigt, sonst den logischen Wert "0". Die Schwellwerte der Schwellwertschalter SWl und SW2 können, angepaßt an die Zeitkonstanten des jeweils zugehörigen Filters, individuell gewählt werden.

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In den Figuren 2c und 2d sind diejenigen Sprünge in den Ausgangssignalen der Filter Fl und F2, die die jeweils eingestellten Schwellwerte überschreiten, durch Pfeile mit dem Symbol X gekennzeichnet. Man erkennt, daß je-

weils nach dem überstreichen des Meßstrahles S über eines der Zielobjekte Z - und nur dann - bei genau einem der gefilterten Signale die Differenzschwelle überschritten wird. Daher vereinfacht sich die Verknüpfung der Ausgänge der Schwellwertschalter SWl und SW2 auf ein einfaches EXOR-Gatter. Die Orte, an denen ein Zielerkennungssignal AUS auftritt, sind in der Fig. 2a durch Dreiecke V markiert.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung nach der Erfin-' dung kann eine feinere Differenzierung bei der Auswertung der Entfernungsmessersignale dadurch erreicht werden, daß parallel eine größere Anzahl von Filtern dem Haltespeicher HSO nachgeschaltet werden, an deren Ausgängen wiederum, wie bereits beschrieben, Subtrahierer und Schwellwertschalter angeschlossen sind, deren Ausgänge in einer Bewertungslogik zu einem Zielerkennungssignal AUS zusammengefaßt werden.

Die Signalfilter haben jeweils unterschiedliche Charak-

teristiken, wobei allen gemeinsam ist, daß die durch Wellengänge verschiedener Art hervorgerufenen Schwankungen des Entfernungsmeßsignals im Durchlaßbereich liegen. Höherfrequente Entfernungsschwankungen, die von Zielobjekten herrühren, werden von den Filtern teilweise unterdrückt. Die den Filtern nachgeschalteten Subtrahierer vergleichen im Takt der Abtastfrequenz des Taktgebers TAKT die aufeinanderfolgenden Werte des Meßsignals, die in den Haltespeichern als aufeinanderfolgende Werte der gefilterten Signale festgehalten sind, 35

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' miteinander und geben den Absolutbetrag der Differenz an den jeweiligen Schwellwertschalter weiter, übersteigt dieser Betrag den an der betreffenden Schwelle eingestellten Wert, so liefert der Schwellwertschalter

~* beispielsweise den logischen Wert "1" an die Bewertungslogik. Die Bewertungslogik ist so gestaltet, daß sie bei Anliegen von zu vielen und auch von zu wenigen Schwellensignalen kein Ausgangssignal erzeugt, in den dazwischen liegenden Fällen jedoch ein Ausgangssignal bereitstellt. Zu viele "1"-Werte am Eingang der Bewertungslogik bedeuten im obigen Beispiel das überfliegen eines Wellenkammes, zu wenige eine wenig strukturierte Oberfläche. Die dazwischen liegenden Fälle werden als gesuchtes Zielobjekt interpretiert.

Die aus dieser erfindungsgemäßen Einrichtung resultierenden Vorteile bestehen darin, daß eine Einrichtung zur Erkennung von kleineren Seezielen bei hohem Wellengang geschaffen wurde, die eine sichere Unterscheidung

zwischen Wellenkämmen und gesuchten Zielobjekten ermöglicht und die bei Bedarf auch den sonstigen Zielsuch- und Sensoreinrichtungen eines Fluggerätes zugeschaltet werden kann.

Claims

29.11.84, 0315A MBB Mg/we 9654 J4444 / Patentabteilung Einrichtung zur Erkennung von Seezielen Patentansprüche

1. Einrichtung zur Erkennung von Seezielen für niedrig fliegende Fluggeräte mit Hilfe eines optischen Entfernungsmessers, dadurch gekennzeichnet, daß im Fluggerät (1) ein optischer Entfernungsmesser (EM) in Flugrichtung (2) um einen bestimmten Winkel (ß) abwärts geneigt angeordnet ist, der periodisch Messungen ausführt, deren Meßwerte einer Auswerteschaltung (3_) zugeführt werden, die in geeigneter Weise Störsignale von Zielsignalen trennt und im Falle der Erkennung eines Zieles (Z) ein entsprechendes Ausgangssignal (AUS) abgibt.

2. Einrichtung zur Erkennung von Seezielen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Ausgangssignal (10) des vom Taktgeber (TAKT) angesteuerten optischen Entfernungsmessers (EM) zu einem Haltespeicher (HSO) geleitet werden, dessen Ausgangssignal (11) gleichzeitig auf die Eingänge eines ersten und eines zweiten Filters (Fl, F2), die verschiedene Zeitkonstanten aufweisen, geführt werden, deren Ausgangssignale (12, 13) im Takt des Taktgebers (TAKT) jeweils alternierend auf einen ersten und einen zweiten Haltespeicher (HSlO, HSIl bzw. HS20, HS21) geschaltet werden, wobei einerseits die Ausgangssignale der Haltespeicher (HSlO, HSIl) des ersten Filters (Fl) voneinander im ersten Subtrahierer (SUBl) abgezogen und über einen ersten einstellbaren Schwellwertschalter (SWl) auf den einen Eingang eines Zweifach-EXOR-Gliedes

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(EXOR) geführt werden und andererseits die Ausgangssignale der Haltespeicher (HS20, HS21) des zweiten Filters (F2) voneinander im zweiten Subtrahierer (SUB2) abgezogen und über einen zweiten einstellbaren Schwellwertschalter (SW2) auf den zweiten Eingang des Zweifach-EXOR-Gliedes (EXOR) geführt werden, dessen Ausgangssignal (AUS) zur Auslösung weiterer Funktionen verwendbar ist, und wobei der vom Taktgeber (TAKT) erzeugte und über ein Zeitverzögerungeglied (At) geführte Takt (18) zur Ansteuerung der beiden Subtrahierer (SUBl, SUB2), der beiden Schwellwertschalter (SWl, SW2) und des Zweifach-EXOR-Gliedes (EXOR) dient.

3. Einrichtung zur Erkennung von Seezielen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal (11) des Haltespeichers (HSO) auf eine Vielzahl von parallel geschalteten Filtern (Fl,..., Fn), die unterschiedliche Zeitkonstanten aufweisen, geschaltet werden, wobei die Ausgänge der

Filter (Fl,..., Fn) wiederum über jeweils zwei parallele Haltespeicher, deren Ausgangssignale voneinander subtrahiert werden, auf Schwellwertschalter geführt werden, deren Ausgänge miteinander verknüpft werden.