DE3807733A1 - Vorrichtung zur räumlichen Analyse mittels einer Laserwelle, insbesondere für Flugkörper-Zielsuchgeräte - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur räumlichen Ana­ lyse mittels einer Laserwelle, insbesondere für die Lenkung von Flugkörpern.

Die derzeit zur Lenkung von Flugkörpern verwendeten Infra­ rotvorrichtungen, die als Infrarot-Zielsuchgeräte bezeichnet werden, wenden zumeist die Technik der passiven Infrarotab­ bildung an. Diese Techniken ermöglichen die Erfassung eines verfolgten Zieles aufgrund der gesendeten Eigenstrahlung. Die Ablage zwischen dem Ziel und der vom Flugkörper verfolg­ ten Richtung wird durch die Vorrichtung gemessen. Die ein­ fachsten Systeme messen die Position des Ziels mittels eines Vierquadranten-Detektors, während komplexere Systeme ein Bild aufgrund einer räumlichen Analyse des Bildfeldes mit­ tels einer Photodetektorzeile oder mittels eines Detektor­ mosaiks rekonstruieren. Das Ziel wird im Erfassungsfeld durch das Leitwerk des Flugkörpers zentriert, wodurch der Flugkör­ per gegen das Ziel gerichtet werden kann.

Derartige Systeme sind aber mit dem Mangel behaftet, daß sie relativ einfach durch Infrarotköderung, welche das Ziel si­ muliert, gestört werden können. Andererseits ermöglichen sie keine einfache autonome Erfassung des Ziels, wenn dieses vor einem komplexen Hintergrund auftaucht.

Diese Mängel können durch Anwendung von Laser-Abbildungstech­ niken in der Erfassungsphase, Erkennungsphase und bei der Zielverfolgung behoben werden. Diese Techniken ermöglichen eine Abbildung des Ziels und der umgebenden Szene. Das Bild kann entweder die Entfernung zwischen jedem Punkt der Szene und der Vorrichtung oder die Dopplergeschwindigkeit jedes Punktes (Projektion der Geschwindigkeit auf die Linie zwi­ schen Zielsuchgerät und Szene) darstellen, wobei diese zwei Bildtypen gleichzeitig oder mittels zwei verschiedener Be­ triebsweisen gewonnen werden können. Das Ziel kann entweder durch seine Bewegung in der Landschaft oder durch sein Relief gegenüber dem umgebenden Hintergrund angezeigt werden. Durch Verarbeitung, bespielsweise Korrelation zwischen dem Entfer­ nungsbild und einem Zielreliefmodell oder eine Detektion be­ weglicher Objekte in dem Geschwindigkeitsbild, werden eine Zielextraktion- und -verfolgung ermöglicht, die sehr viel leistungsfähiger sind als bei Anwendung einer Verarbeitung mit passiver Infrarot-Abbildungstechnik, da letztere weniger Information liefert als die aktiven Bilder.

Bei der aktiven Laser-Abbildungstechnik wird ein Laserstrahl geringer Divergenz (weniger als 1 Milliradian) verwendet, um die Szene Punkt für Punkt zu beleuchten. Das gesendete Bün­ del besteht im allgemeinen aus einer Folge von frequenzmodu­ lierten Impulsen, wobei die Lichtwelle dann als Trägerwelle verwendet wird. Der Impuls wird durch die Szene in den Halb­ raum rückgestreut, und ein Teil des Lichtflusses wird vom Empfangssystem aufgefangen, worin er mit einer Referenz-La­ serwelle, die als Lokaloszillator bezeichnet wird, zur In­ terferenz gebracht wird. Die Messung der Hin- und Rücklauf­ zeit des Impulses ermöglicht die Berechnung der Entfernung jedes Punktes der Szene, und durch Messung der Doppler-Fre­ quenzverschiebung kann die Geschwindigkeit aus folgender Formel berechnet werden:

f_D = 2 V_R/λ ER NB=1<worin f_D die Frequenzverschiebung, V_R die Projektion der Ge­ schwindigkeit auf die Gerade ist, welche das Abbildungsgerät mit dem Ziel verbindet, und λ die Laser-Wellenlänge ist.

Mittels eines Winkelverschwenkungssystems erfolgt ferner die sequentielle Exploration der Gesamtheit von Punkten der Szene.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur räumlichen Analyse mit­ tels einer Laserwelle, insbesondere für Flugkörper-Zielsuch­ geräte, enthält Mittel zur Beleuchtung in einer Visierrich­ tung, mit zugeordneten Mitteln zur sequentiellen Exploration der analysierten Raumzone, Mittel zum Empfangen des durch die analysierte Raumzone rückgestreuten Lichtes in aufeinan­ derfolgenden Richtungen des Sendebündels und Mittel zur Ver­ arbeitung des rückgestreuten Lichtes, um eine Abbildung der analysierten Raumzone zu erzeugen; sie ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur sequentiellen Ex­ ploration der analysierten Raumzone Mittel enthalten, um eine Kreisverschwenkung kombiniert mit einer Winkelauslen­ kung des Sendebündels zu gewährleisten, daß die Empfangsmit­ tel eine ortsfeste Zeile aus Photodetektoren umfassen, auf welche nacheinander das rückgestreute Licht gerichtet wird, welches den aufeinanderfolgenden Winkelauslenkungen des ent­ sprechenden Sendebündels entsprechen, wobei diesen Mitteln die gleichen Verschwenkungsmittel wie für das Aussenden vor­ ausgehen, und daß die Verarbeitungsmittel den verschiedenen Photodetektoren gemeinsam sind, wobei ferner ein Multiplexer zwischen diesen Verarbeitungsmitteln und der Photodetektor­ zeile vorgesehen ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Übersichtsschema einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2 und 3 das Prinzip der FM-CW-Verarbeitung;

Fig. 4 ein Schema, welches den Einfluß der Hin-Rück­ laufzeit des Lichtes bei der Kreisverschwen­ kung zeigt; und

Fig. 5 eine Darstellung der Verschwenkung im "Weit­ winkel"-Erfassungsmodus.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung erzeugt eine Laser- Beleuchtungsquelle 1 eine Reihe von frequenzmodulierten Im­ pulsen. Mittels eines Ablenkelements 5 werden diese Impulse nacheinander in verschiedene Raumrichtungen gelenkt und nach Rückstreuung an der Szene durch eine Optik erfaßt, welche das Bündel auf verschiedenen elementaren Photodetektoren 18-1, 18-2, . . . usw. einer Empfängerzeile 18 fokussiert, die je­ weils aufeinanderfolgenden Visierrichtungen entsprechen.

Das von einem Laser 2 abgegebene Dauerstrich-Bündel wird durch einen Modulator 3 in Form einer Folge von aufeinander­ folgenden Impulsen frequenzmoduliert. Je nach Funktionsmodus des Zielsuchgeräts kann die Modulationsfrequenz konstant sein oder sich linear während der Dauer des Impulses ändern. Der Modulator 3 kann außerhalb des Laser-Resonanzraumes an­ geordnet sein (akustooptische Modulatoren) oder ist vorzugs­ weise innerhalb dieses Laser-Resonanzraumes angeordnet (elek­ trooptischer Resonanzraum-Modulator).

Das Ablenkelement 5 kann elektrooptisch arbeiten, wodurch eine diskontinuierliche Verschwenkung ermöglicht wird. Das Laserbündel am Ausgang des Ablenkelements besitzt dann wäh­ rend der gesamten Dauer des Impulses (in der Größenordnung von beispielsweise 5 bis 10 Mikrosekunden) eine feste Rich­ tung und wird dann auf die darauffolgende Richtung umgeschal­ tet, wobei der Unterschied zwischen den beiden Richtungen dem Unterschied zwischen den Visierrichtungen zweier benach­ barter Detektoren entspricht. Das Ablenkelement 5 kann opto­ mechanische, kontinuierlich arbeitende Ablenkverfahren an­ wenden oder aber Verfahren, die im Inneren des Laser-Reso­ nanzraumes verwirklicht werden.

Das Lokaloszillatorsignal wird hinter der Frequenzmodulation abgegriffen, beispielsweise mittels einer halbdurchlässigen optischen Platte 9.

Mit 10 ist ein System bezeichnet, welches zwischen Aussendung und Empfang trennt und in bekannter Weise ausgebildet ist, wobei die Lichtbündel-Polarisationseigenschaften ausgenutzt werden. Dieses System 10 richtet praktisch die Gesamtheit des beleuchtenden Lichtflusses auf die Szene und führt den rückgestreuten Lichtfluß zum Detektor zurück, wodurch die Anwendung einer gemeinsamen Sende/Empfangs-Optik ermöglicht wird (die schematisch mit 11 bezeichnet ist), um ein Sende­ bündel des gewünschten Durchmessers und der gewünschten Di­ vergenz zu erzeugen.

Ein Kreisverschwenkungssystem 12, das dem Sendeweg und dem Empfangsweg gemeinsam ist, ist dem Winkelauslenkungssystem überlagert, um die Kreisfeldanalyse zu verwirklichen; die Anzahl von auf dem Durchmesser aufgelösten Bildelementen be­ trägt das Zweifache der Anzahl von photoempfindlichen Ele­ menten der Zeile 18. Das Verschwenkungs- oder Ablenksystem wird durch eine Vorrichtung 13 zur Orientierung der Höhen­ winkel- und Seitenwinkel-Visierlinie vervollständigt. Diese Vorrichtung 13 kann durch zwei bewegliche Spiegel oder eine kardanische Plattform gebildet sein.

Die Verschwenkung kann auch im Inneren der Vorrichtung selbst erfolgen, um ein komplementäres passives Bild zu erzeugen, dessen Feld gegebenenfalls verschieden von dem sein kann, welches das aktive Bild aufspannt. Zu diesem Zweck trennt eine dichroitische Platte 29 die sie durchquerende Laserwel­ le spektral von der passiven breitbandigen Welle (deren Wel­ lenlänge beispielsweise von 8 bis 11 µm reicht), welche zu der Zeile 30 aus passiven Photodetektoren reflektiert wird. Durch diese kann ein thermisches Bild der Szene rekonstruiert werden, das von dem aktiven Bild unabhängig ist. Diese Zeile 30 kann ferner in demselben Kryostat wie die Zeile 18 ange­ ordnet werden, um die Vorrichtung zu vereinfachen.

Der durch das Ziel oder einen Punkt der Szene rückgestreute Laser-Impuls durchquert erneut die Elemente 13, 12, 29 und 11 und wird durch den Separator 10 auf einen Spiegel 15 ge­ richtet. Ein optischer Mischer 16, der beispielsweise aus einer halbdurchlässigen Platte gebildet ist, kombiniert die empfangene Welle mit der Lokaloszillatorwelle. Eine Linse 17 fokussiert diese beiden Wellen auf Photodetektoren der Zeile 18. Als nicht einschränkendes Beispiel ist der Fall einer Zeile aus sechs Elementen 18-1 bis 18-6 gezeigt. Der Licht­ fluß wird auf dem Element 18-2 fokussiert. Die von jedem der Detektoren 18-1 bis 18-6 gelieferten Signale werden durch mit 20-1 bis 20-6 bezeichnete Verstärker verstärkt.

Ein Multiplexer 21 wählt den Empfangsweg aus, der ein Echo enthalten kann, und führt das entsprechende Signal zu einem elektronischen Mischer 22, der eine Neuzentrierung der Fre­ quenz des Heterodynsignals in dem von der nachfolgenden Ver­ arbeitung aufgenommenen Band durchführt. Ein elektronischer Lokaloszillator 23 gibt an den Mischer 22 ein sinusförmiges Signal ab, dessen Frequenz sich mit der Zielentfernung und der Dopplerfrequenzverschiebung ändert. Diese wird grob durch die Kenntnis der Geschwindigkeits-Flugparameter des Flugkör­ pers geliefert, wenn die Eigengeschwindigkeit des Ziels ge­ ring oder verschwindend ist. Das durch die Mischung gewonnene Ergebnis wird durch einen Spektralanalysator 24 analysiert, der beispielsweise mit akustischen Oberflächenwellen arbei­ tet (SAW). In Abhängigkeit vom durch Leitschaltungen 27 ge­ wählten Modus (Dopplermodus oder Entfernungsmodus) erzeugen Logikschaltungen 25 durch Berechnung die Dopplergeschwindig­ keit oder die Entfernung jedes Punktes und rekonstruieren ein Bild der Szene unter Berücksichtigung der Position der Verschwenkungsvorrichtung 12 und der Nummer des Detektors, die durch eine Folgesteuerschaltung 28 geliefert wird, wel­ che das Ablenkelement 5 steuert. Diese Logikschaltungen 25 können einen Bildspeicher enthalten, der Informationen im Laufe ihres Auftretens speichert. Schaltungen 26, die bei­ spielsweise durch einen Rechner gebildet sind, lösen das Ziel aus dem Feld heraus und erzeugen Ablagemeßsignale, durch welche die Flugbahn des Flugkörpers durch Einwirkung auf das Leitwerk korrigiert werden kann.

Die Systemleitung wird durch die Schaltungen 27 gewährlei­ stet, die insbesondere das optimale Zeitintervall T zwischen den Laserimpulsen in Abhängigkeit von der Zielentfernung be­ rechnen, wobei T sowohl ein ganzzahliger Teiler der Hin- und Rücklaufzeit für den Impuls als auch möglichst klein sein muß, wobei man allerdings weiß, daß es mindestens die Dauer der Schwebung einschließen muß, die für eine korrekte Mes­ sung der Frequenz durch den Spektralanalysator 24 und für die Umschaltzeit des Ablenkelementes 5 benötigt wird. Die Schaltungen 27 erzeugen ferner das Steuersignal für den elek­ tronischen Oszillator 23 in Abhängigkeit von der Größe der Dopplerfrequenzverschiebung und der Zielentfernung. Die Fol­ gesteuerschaltungen 28 liefern Startsignale für die Frequenz­ modulation, die für die Steuerschaltung 4 des Modulators 3 bestimmt sind, und Umschaltsignale für die Steuerschaltung 6 des Ablenkelements 5.

Zwei Funktionsweisen sind möglich und sollen abwechselnd an­ gewendet werden, nämlich der Doppler-Abbildungsmodus und der Entfernungs-Abbildungsmodus. Im Doppler-Abbildungsmodus wird der Modulator 3 nicht erregt, und die Laserwelle wird folg­ lich nicht frequenzmoduliert. Die durch den Spektralanalysa­ tor 24 erfolgende Messung der Frequenz, die bei 22 aus der Mischung des Heterodyn-Schwebungssignals und des bei 23 er­ zeugten Signals bekannter Frequenz resultiert, ermöglicht die direkte Berechnung der Dopplerfrequenzverschiebung jedes Punktes der Szene. Diese Funktionsweise ermöglicht die unmit­ telbare Extraktion jedes beweglichen Ziels, wobei die Emp­ findlichkeit hoch sein kann (50 cm/Sekunde für λ = 10,6 µm und einen Spektralanalysator 24 einer Auflösung von 100 kHz).

Im Entfernungsmodus wird die sogenannte FM-CW-Modulation an­ gewendet, deren Prinzip in Fig. 2 dargestellt ist. Man be­ trachte zunächst Fig. 2, welche die Frequenz/Zeit-Diagramme der gesendeten Wellen und der empfangenen Welle nach Rück­ streuung an einem Ziel in demjenigen Falle zeigt, daß eine Hin- und Rücklaufzeit für die Welle kleiner als die Impuls­ dauer ist. Da der Laserimpuls linear frequenzmoduliert wird, läßt die heterodyne Mischung der rückgestreuten Welle mit der Lokaloszillatorwelle (die von der gesendeten Welle abge­ leitet ist) eine feste Schwebungsfrequenz ΔF in Erscheinung treten, die mit der zeitlichen Versetzung der Frequenzrampen verknüpft ist. Diese Schwebungsfrequenz ist somit proportio­ nal zur Hin- und Rücklaufzeit des Lichtflusses und wird durch folgende Formel ausgedrückt:

ΔF = K × 2D/C

worin K die Steilheit der Frequenz/Zeit-Modulationsfunktion und 2D/C die Hin- und Rücklaufzeit für den Impuls ist (D ist die Zielentfernung und C die Lichtgeschwindigkeit). Wenn eine Dopplerfrequenzverschiebung vorhanden ist, tritt eine Ent­ fernungs/Doppler-Mehrdeutigkeit auf, denn man erhält dann:

ΔF = K × 2D/C + F_Doppler

und die Messung von ΔF ermöglicht nicht gleichzeitig die Be­ rechnung von D und F_Doppler. Diese Mehrdeutigkeit ist nicht unbedingt schädlich, wenn nämlich alle Punkte des Zieles die­ selbe Geschwindigkeit aufweisen; das Relief des Zieles ist dann im Bild nicht gestört, und seine Herauslösung bleibt möglich.

Wenn das Ziel wegen der fiktiven, auf dem Dopplereffekt be­ ruhenden Entfernungsversetzung mit dem Hintergrund zu ver­ wechseln ist, ermöglicht eine Invertierung des Vorzeichens der Frequenz/Zeit-Charakteristik ein erneutes Erscheinen des Ziels. Die Entfernungs/Doppler-Mehrdeutigkeit kann im übri­ gen auch in herkömmlicher Weise aufgelöst werden, indem nach­ einander zwei Impulse entgegengesetzter Steigung K und K′ gegen denselben Punkt ausgesendet werden.

Um Impulse auszusenden, deren Dauer T′ kleiner als die Hin- und Rücklaufzeit des Lichtflusses ist, typischerweise 20 µs für ein Ziel in 3 km Entfernung, und um somit die Kadenz der gesendeten Impulse zu steigern, erfolgt die heterodyne Mi­ schung nicht zwischen einem rückgestreuten Impuls und dem entsprechenden Sendeimpuls, sondern zwischen einem rückge­ streuten Impuls und dem Impuls, welcher eine Zeitspanne NT′ nach der Aussendung des entsprechenden Impulses ausgesendet wurde, mit ΔT = NT′ + Δt, worin ΔT gleich 2D/C die Zeit für den Hin- und Rücklauf des Impulses bezeichnet und Δt gleich ΔF/K ist (F bezeichnet die Schwebungsfrequenz, die in diesem Falle gemessen wird, während K die Steilheit der Frequenz/ Zeit-Modulation ist).

Dies ist in Fig. 3 dargestellt, wo die Verzögerung ΔT, die der Hin- und Rücklaufzeit bis zu dem Ziel entspricht, bei­ spielsweise gleich 3T′ + Δt gewählt ist.

Dies ermöglicht eine zeitliche Überdeckung zwischen den durch die Szene zurückgestreuten Impulsen und den Impulsen des Lokaloszillators, so daß diese zwei Impulse gleichzeitig auf der Zeile 18 fokussiert werden können.

Die Berechnung der Größe NT′ erfolgt nach einer vorausgehen­ den Messung der Entfernung D der Szene, wobei der in Fig. 2a gezeigte Fall angenommen wird, d. h. ein langer Impuls ver­ wendet wird, dessen Dauer größer ist als die Hin- und Rück­ laufzeit ΔT. Diese vorausgehende Messung der Entfernung D des Ziels bildet eine sogenannte Erfassungsphase für dieses Ziel. Die darauffolgende Phase, in deren Verlauf die Kadenz der gesendeten Impulse gesteigert wird, bildet die sogenann­ te Verfolgungsphase.

Wenn die Entfernung der Szene abnimmt, beispielsweise durch die Bewegung des Flugkörpers, so nimmt die Periode T′ bis auf ihren möglichen Minimalwert (für einen gegebenen Wert N) ab- der gleich der Summe der minimalen Dauer der Schwebung für die Messung durch den Spektralanalysator 24 und der Win­ kel-Umschaltdauer des Ablenkelements 5 ist. Die Periode T′ wird dann plötzlich größer, so daß man 2D/C = (N-1)T′ hat. Der Zyklus wird erneut begonnen, bis N = 0 (nahes Ziel).

Wie zuvor angegeben wurde, ist das Kreisverschwenkungssystem dem Sendekanal und dem Empfangskanal gemeinsam.

Unter diesen Bedingungen, und aufgrund der Zeit, welche der Impuls für den Hin- und Rücklauf benötigt, sowie aufgrund der während dieser Zeit fortschreitenden Kreisverschwenkung, ist die an einem rückgestreuten Impuls auftretende Kreisver­ schwenkung im allgemeinen nicht identisch mit der Kreisver­ schwenkung, die der entsprechende gesendete Impuls erfahren hat, und dies in desto größerem Maße wie die Kreisverschwen­ kung schnell erfolgt und das Ziel entfernt ist. Es besteht dann die Möglichkeit, daß der rückgestreute Impuls nicht auf der Photodetektorzeile 18, sondern außerhalb derselben fo­ kussiert wird, wie in Fig. 4 gestrichelt dargestellt ist. Insbesondere wird der Drehwinkel ΔR der Kreisverschwenkung während der Hin- und Rücklaufzeit des Lichtflusses als Funk­ tion der Verschwenkungs-Winkelgeschwindigkeit Ω und der Hin- und Rücklaufzeit 2D/C folgendermaßen geschrieben:

ΔR = 2D/C × Ω

Wenn ΔR zu groß ist, so ist und die Versetzung Δ1 = f · ΔR · α (worin α der Winkel ist, der zwischen der Visierrichtung des betrachteten Detektors und der Visierrichtung des zentralen Detektors aufgespannt wird) im Brennpunkt der Optik von sol­ cher Größe, daß der Impuls seitlich von dem Detektor fokus­ siert wird, der dann kein Signal mehr abgibt. In Fig. 4 ist ersichtlich, daß die Versetzung Δ1 im Brennpunkt der Optik als Funktion der Ordnungszahl des Detektors in der Zeile zu­ nimmt (sie ist proportional zu dem Winkel α). Sie ist in der Mitte gleich Null (entsprechend der Achse der Verschwenkung und folglich dem Mittelpunkt des Feldes) und am Rand des Feldes maximal.

Gemäß der Erfindung wird dieses Problem gelöst, indem Mittel vorgesehen werden, um eventuelle Differenzen zwischen der auf das gesendete Bündel und auf das rückgestreute Bündel angewendeten Kreisverschwenkung zu kompensieren. Diese Kom­ pensation kann durchgeführt werden, indem zunächst die Ent­ fernung D des Ziels bestimmt wird, und indem anschließend dem Ablenkelement 5 eine Drehung um einen Polarwinkel aufge­ geben wird, der gleich -ΔR=-2D/C·Ω ist. Auf diese Weise kann ein optimaler Empfang der Impulse erzielt werden. Zu diesem Zweck verdreht ein Motor 7 das Ablenkelement 5 in Ab­ hängigkeit von der angenäherten Zielentfernung, welche durch Rechenschaltungen 25 bestimmt wird, sowie von der Winkelge­ schwindigkeit der Kreisverschwenkung, die durch einen (nicht gezeigten) Meßwertaufnehmer gemessen wird.

Die vorausgehende Messung der Entfernung erfolgt durch Aus­ senden eines Impulses in der Visierrichtung, welcher in ver­ nachlässigbarer Weise mit der Kreisverschwenkung behaftet ist. Man kann insbesondere als Visierrichtung diejenige wäh­ len, welche einem Empfang auf dem zentralen Photodetektor entspricht.

Diese vorausgehende Messung der Entfernung fällt in vorteil­ hafter Weise mit derjenigen zusammen, welche im Verlauf der Erfassungsphase ausgeführt wird, die zuvor beschrieben wur­ de, und der Verfolgungsphase vorausgeht, in welcher die Ka­ denz der Impulse gesteigert wird. Der in der zentralen Vi­ sierrichtung im Verlaufe dieser vorausgehenden Phase gesen­ dete Impuls ist dann ein langer Impuls.

Im übrigen kann ein weiteres Problem auftreten, das durch die Hin-Rücklaufzeit der Welle verursacht wird, wenn die se­ quentielle Adressierung der Punkte des Feldes, welche den Richtungen entsprechen, die jeder elementare Photodetektor der Zeile sieht, für den Sendekanal und den Lokaloszillator­ kanal gemeinsam gewählt wird, wenn also die Lokaloszillator­ welle hinter der Winkelauslenkung abgegriffen wird.

Da nämlich die optischen Elemente 11 und 17 eine Entsprechung zwischen einer gegebenen Position dieser Adressierung und einem Photodetektor gegebener Ordnung in der Zeile 18 her­ beiführen, kann es geschehen, daß wegen des Fortschreitens dieser Adressierung während der Hin- und Rücklaufzeit eines Impulses keine räumliche Überdeckung zwischen dem rückge­ streuten Impuls und der Lokaloszillatorwelle an der Photo­ detektorzeile 18 auftritt.

Zur Vermeidung dieses Problems wird gemäß der Erfindung das Lokaloszillatorbündel durch die Platte 9 auf der Höhe der Beleuchtungsquelle vor dem Ablenkelement 5 abgenommen, und ein optisches Element 31 erzeugt aus diesem festen Bündel mehrere Unterbündel, welche die gleichzeitige Beleuchtung der Detektoren 18-1 bis 18-6 der Zeile ermöglichen. Das op­ tische Element 31 ist vorzugsweise mittels bekannter holo­ graphischer Techniken verwirklicht.

Die Fig. 5 zeigt eine Variante der Verschwenkung während der Erfassungsphase für den Fall, daß das durch die Kreisver­ schwenkung 12 analysierte Feld nicht ausreicht, um die Ziel­ erfassung zu gewährleisten. Die Kreisverschwenkung 12 wird dann angehalten, und die Vorrichtung 13 zur Orientierung der Visierlinie (die durch zwei bewegliche Spiegel oder bei­ spielsweise eine Kardan-Plattform gebildet ist) realisiert eine Aufeinanderfolge von Verschwenkungen (beispielsweise Zeilen mit schnellem Rücklauf), die in senkrechter Richtung versetzt sind, um ein Gesamtfeld zu analysieren, das in meh­ reren Streifen nach oben ausgedehnt ist. Die Zeile 18 ist (mittels der Kreisverschwenkung 12) senkrecht zur Richtung der Zeilenablenkung orientiert. Wie im normalen Betriebsmo­ dus ermöglicht das Ablenkelement 5 die Adressierung der De­ tektoren in der bereits beschriebenen Weise. Um die Bildka­ denz zu steigern, kann das Ablenkelement 5 nur eine vermin­ derte Anzahl von Detektoren der Zeile 18 adressieren, um eine "lockere Rasterung" des Feldes zu realisieren, beispielswei­ se indem jeweils ein Detektor auf zwei oder drei adressiert wird.

Das System erzeugt in Wirklichkeit kein vollständiges Bild des Feldes, wenn jedoch die Rasterung relativ eng erfolgt, so ist die Erfassung eines Ziels (z. B. Doppler-Erfassung) gewährleistet. Die Ablaufsteuerung 28 steuert andererseits den Multiplexer 21 in solcher Weise, daß die betreffenden Detektoren an die Verarbeitungsschaltungen angeschlossen werden.

Fig. 5 zeigt die im Feld erhaltene Aufeinanderfolge von Im­ pulsen und ein potentielles Ziel.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur räumlichen Analyse mittels einer Laser­ welle, insbesondere für ein Flugkörper-Zielsuchgerät, wobei die Vorrichtung Mittel (1) zur Beleuchtung in einer Visier­ richtung enthält, die Mitteln zur sequentiellen Erforschung der analysierten Raumzone zugeordnet sind, Mittel zum Emp­ fangen des durch die analysierte Raumzone rückgestreuten Bündels in den aufeinanderfolgenden Richtungen des Sendebün­ dels und Mittel zur Verarbeitung des rückgestreuten Bündels zur Rekonstruktion einer Abbildung der analysierten Raumzone umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur sequen­ tiellen Erforschung der analysierten Raumzone Mittel (5, 12) enthalten, um eine Kreisverschwenkung kombiniert mit einer Winkelauslenkung des Sendebündels zu gewährleisten, daß die Empfangsmittel eine feste Zeile (18) aus Photodetektoren enthalten, auf welche das rückgestreute Bündel entsprechend den aufeinanderfolgenden Winkelauslenkungen des entsprechen­ den Sendebündels nacheinander gerichtet wird, wobei ihr die gleichen Kreisverschwenkungsmittel (12) wie bei der Aussen­ dung vorausgehen, und daß die Verarbeitungsmittel (22, 23, 24, 25, 26, 27) den verschiedenen Photodetektoren gemeinsam sind und ein Multiplexer (21) zwischen diesen Verarbeitungs­ mitteln und der Zeile aus Photodetektoren vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner Mittel (7, 8) enthält, um eventuelle Diffe­ renzen zwischen der auf das Sendebündel und der auf das entsprechende rückgestreute Bündel angewendeten Kreisver­ schwenkung zu kompensieren, die auf einer relativ schnellen Kreisverschwenkung und einer relativ langen Hin- und Rück­ laufzeit der Lichtwelle beruhen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Verarbeitungsmittel Mittel (9) enthalten, um eine Lokaloszillatorwelle am Sendebündel abzugreifen, Mittel (31) enthalten, um diese Lokaloszillatorwelle auf denjenigen Photodetektor zu richten, welcher zu demselben Zeitpunkt die rückgestreute Welle empfängt, wobei die möglichen Ablenkdif­ ferenzen kompensiert werden, die zwischen der zu einem gege­ benen Zeitpunkt abgenommenen Lokaloszillatorwelle und der zu demselben Zeitpunkt rückgestreuten Welle aufgrund einer relativ schnellen Winkelauslenkung und einer relativ langen Hin- und Rücklaufzeit der Lichtwelle auftreten können, und Mittel umfassen, um eine Schwebung zwischen diesen beiden Wellen herzustellen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (31) zum Kompensieren der möglichen Ablenk­ differenzen zwischen der Lokaloszillatorwelle und der re­ flektierten Welle Mittel (9) umfassen, welche die Lokalos­ zillatorwelle an dem Sendebündel abnehmen und vor der Win­ kelauslenkung dieses Bündels angeordnet sind, sowie Mittel enthalten, um diese Lokaloszillatorwelle gleichzeitig auf alle Photodetektoren zu richten.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Kompensieren möglicher Differenzen zwi­ schen der auf das Sendebündel und auf das entsprechende rückreflektierte Bündel angewendeten Kreisverschwenkung Mittel enthalten, um in einer ersten Phase die Zielentfer­ nung B in der entsprechenden Visierrichtung zu bestimmen, und Mittel (7, 8) enthalten, um in einer zweiten Phase das Winkel-Ablenkelement um einen Polarwinkel -Ω×2D/C zu verdre­ hen (worin Ω die Winkelgeschwindigkeit der Kreisverschwen­ kung ist).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Bestimmung der Zielentfernung in einer ersten Phase Mittel enthalten, um in einer sogenannten zen­ tralen Visierrichtung oder Visierrichtung des Winkel-Ablenk­ elements, die in vernachlässigbarer Weise mit der Kreisver­ schwenkung behaftet ist, auszusenden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die gesendete Welle aus kontinuierlichen, linear fre­ quenzmodulierten Impulsen besteht und daß die Verarbeitungs­ mittel Mittel (16) enthalten, um eine Schwebung zwischen der rückreflektierten Welle und einer Lokaloszillatorwelle zu gewährleisten, welche an der gesendeten Welle abgenommen wird, um die Zielentfernung zu bestimmen, und daß wenigstens ein relativ langer Impuls, der mit der größtmöglichen Ziel­ entfernung kompatibel ist, in der zentralen Visierrichtung gesendet wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß diese vorausgehende Phase der Bestimmung der Zielentfer­ nung eine Zielerfassungsphase bildet, woran sich eine Ver­ folgungsphase anschließt, in deren Verlauf Impulse der rela­ tiv geringen Dauer T′ gesendet werden, die gleich dem Quo­ tienten aus der während der Erfassungsphase bestimmten Hin- und Rücklaufzeit und einer ganzen Zahl N ist, wobei die Zielentfernung dann als Funktion der im Verlaufe dieser Verfolgungsphase bestimmten Schwebungsfrequenz und der Größe NT′ bestimmt wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeich­ net, daß bei einem beweglichen Ziel jeder Impuls oder jede Frequenzrampe durch zwei Frequenzrampen entgegengesetzter Steigung ersetzt wird, um gleichzeitig die Entfernung und die Geschwindigkeit des Ziels zu bestimmen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei einem beweglichen Ziel jeder linear fre­ quenzmodulierte Impuls ersetzt wird durch einen Impuls, der mit konstanter Frequenz moduliert ist, um die Zielgeschwin­ digkeit zu bestimmen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Erfassungsphase die Kreisverschwenkung angehalten wird, daß eine Vorrichtung (13) zur Orientierung der Visier­ linie eine Aufeinanderfolge von Zeilen mit schnellem Rück­ lauf durchführt, um mehrere Bänder zu analysieren, und daß in jedem Band das Winkel-Ablenkelement (5) eine Anzahl von Punkten adressiert, die kleiner sein kann als die Anzahl von Detektoren, um eine lockere Rasterung des Feldes zu reali­ sieren.