DE3927334C1 - - Google Patents

Description

Bei Lenkflugkörpern, die über einen Lichtwellenleiter mit einer Bodenan­ lage verbunden sind, ist es bekannt, mittels einer Kamera eine Echt­ zeit-Bildübertragung durchzuführen. Neben den Bilddaten werden aufgrund der hohen Bandbreite über den Lichtwellenleiter gleichzeitig die Meßwer­ te der Instrumentierung vom Flugkörper FK zur Bodenanlage sowie in Gegenrichtung vom Boden aus die notwendigen Steuer- und Schaltkommandos zur Lenkung des FK übermittelt.

Der Zweck solcher Ausführungsformen ist es, daß der Schütze mit den Bildern der Tagsicht-TV- oder Nachtsicht-IR-Kamera den Lenkflugkörper FK in ein vorgegebenes Zielgebiet navigieren und dort vorhandene Ziele entdecken, erkennen, identifizieren und bekämpfen kann. Da nun der Flug in das Zielgebiet hauptsächlich nach Karteninformationen unter gleich­ zeitiger Stützung durch die FK-Kreisel erfolgt, ist zur Orientierung bei der Navigation ein möglichst großes Gesichtsfeld vorteilhaft, da es die Chancen erhöht markante Punkte im Gelände zu erfassen.

Aus der DE 31 44 952 A1 ist es bekannt, eine Echtzeitbildübertragung bei einem Lenkflugkörper über Lichtwellenleiter durchzuführen. Hierbei wird ein Zielbild im Blickfeld eines Auges erzeugt, während das andere Auge den Flugkörper und das Ziel direkt erfaßt.

Aus der DE 34 35 634 A1 ist eine Zielerfassungseinrichtung für Flugkör­ per bekannt, bei der die Optik als Zoom-Objektiv ausgebildet ist und deren Detektorelement Signale zur Steuerung des Flugkörpers einer Lenkeinrichtung übersendet.

Aus der DE 21 43 120 ist es bekannt, in den Strahlengang einer Optik ein steuerbares elektrooptisches Filter anzuordnen.

Untersuchungen haben gezeigt, daß im mitteleuropäischen Gelände bei Flughöhen zwischen 150 m und 250 m markante Geländestrukturen - wie Straßen, Flüsse, Wälder, Bauwerke etc. - in Entfernungsbereichen von 3 bis 7 km zu erkennen sind und zur Orientierung eine Sichtfeldbreite von etwa 1500 m bei 5 km Entfernung oder 1000 m bei 3 km Entfernung aus­ reicht. Das entspricht nun bei einem 2/3-Zoll-Target - also einem CCD-Array von 11 mm Diagonallänge - ungefähr einer Objektiv-Brennweite von 28 mm.

Nun benötigt aber der Schütze zur frühzeitigen Zielerkennung und Identi­ fizierung relativ große Reichweiten, die sich natürlich nur mit langen Objektiv-Brennweiten gut erreichen lassen und entsprechend kleine und deutliche Bildfelder bieten. Das heißt, bei dem vorgenannten Target bzw. CCD-Array müßte die Brennweite länger als 80 mm sein, wobei jedoch bei langen Brennweiten die Stabilisierungsgüte der Kamera zu beachten ist und letztlich die Grenzen der Brennweitenwahl festlegt.

In dieser Beziehung ist bereits vorgeschlagen worden, für die beiden Aufgaben Navigation und rechtzeitige Zielerkennung einen Kompromiß zu schließen und eine mittlere Brennweite von 50 mm zu wählen. Dies bedeu­ tet aber, daß beide Aufgaben nur bei besten Sichtbedingungen, höchstem Ausbildungsstand des Schützen hinsichtlich Kartennavigation und Zieler­ kennung und dessen schneller Reaktionsfähigkeit lösbar sind, wenn ein ausreichender Erfolg erzielt werden soll.

Um nun auch bei schlechteren Sichtbedingungen, beispielsweise bei hoher Luftfeuchtigkeit und diesiger Sicht, bei Dämmerung, Regen oder Staub usw., eine erfolgreiche Missionsdurchführung zu gewährleisten, ist vor­ geschlagen worden, ein motorgetriebenes Zoomobjektiv mit 28 bis 100 mm Brennweite zu verwenden. Dies hat sich jedoch nicht im erwarteten Sinne bewährt, denn so ein Zoomobjektiv erfordert nicht nur einen relativ gro­ ßen Raumbedarf, sondern ist auch schwer an Gewicht, kostspielig und - was wesentlich ist - im Einsatz viel zu langsam. Weiterhin hat so ein Objektiv bei Brennweitenänderungen auch entsprechende Längenänderungen und damit Schwerpunktsverschiebungen, was nicht unbeachtliche Probleme bezüglich der Integration auf der Stabilisierungsplattform mit sich bringt.

Außerdem werden hier noch Zusatzeinrichtungen - wie beispielsweise Stel­ lungsgeber - zur Information des Bildtrackers und des Lenkrechners in der Bodenanlage über den jeweils eingestellten Vergrößerungsfaktor des Bildes benötigt, da Bildverschiebungen als Winkeldrehungen ins Lenkge­ setz eingehen und die Winkeldrehung vom Vergrößerungsfaktor abhängt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die frei von den vorgenannten Nachteilen des Standes der Technik ist und eine Echtzeit-Bildübertragung gewährleistet, die extrem schnell von einem Bild zum anderen umschaltet, keine Scharfeinstellung und Achsharmonisierung während der Mission er­ fordert und für die Umschaltung keine mechanisch beweglichen Teile in der Kamera mehr aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgezeigten Maßnahmen ge­ löst. In den Unteransprüchen sind Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben und in der einzigen Figur der Zeichnung ist eine Schemaskizze eines Ausführungsbeispiels gezeigt.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die TV- oder IR-Kamera als so­ genannte Doppelbrennweitenkamera 10 konzipiert, bei der die beiden Lin­ sensysteme für die kurze 11b und die lange Brennweite 11a ein sogenann­ tes Doppellinsensystem 11 bilden. Hierbei ist das Linsensystem für die kurze Brennweite 11b im Zentrum des Linsensystems für die lange Brenn­ weite 11a integriert. Jedes der Linsenteilsysteme 11a oder 11b ist mit einem Gehäuse 10a bzw. 10b versehen, wobei das Gehäuse 10b des kurz­ brennweitigen Linsenteilsystems 11b im Innenraum des Gehäuses 10a des langbrennweitigen Linsenteilsystems 11a gelagert ist und ersteres entwe­ der über Stege 15 mit letzterem verbunden ist oder beide Gehäuse 10a und 10b mit dem Linsensystem 11 selbst verbunden sind.

Der Bodenteil 14b des konisch verlaufenden Innengehäuses 10b, der den Abschluß des das Linsenteilsystem 11b umschließenden Mantels des Gehäu­ ses 10b bildet, trägt auf seiner Innenseite das diesem System zugeordne­ te Bild-Array 12b und an seiner Außenseite das dem Linsenteilsystem 11a für die lange Brennweite zugeordnete Bild-Array 12a. Der Bodenteil 14a des ebenfalls konisch verlaufenden Außengehäuses 10a trägt - wie aus der Zeichnung ersichtlich - an seiner Innenseite zur Faltung und Bündelung des Strahles des langbrennweitigen Linsenteilsystems 11a auf das Bild-Array 12a den reflektierenden Spiegel 13. Dadurch ist eine nicht unwesentliche Verkürzung der Baulänge des langbrennweitigen Objektivs ermöglicht und für beide Bild-Arrays 12a und 12b nur ein einziger Träger erforderlich und außerdem wird für beide Bild-Arrays auch nur eine Kame­ raelektronik 17 benötigt.

Diese Kameraelektronik 17 ist von Objektiv und Bild-Array getrennt ex­ tern angeordnet und weist eine elektronische Umschaltung auf das jeweils geforderte Bild auf. Diese Umschaltung von einem Bild auf das andere - also vom großen Gesichtsfeld für die Navigation auf das kleine Sichtfeld für die Zielerkennung und Identifizierung - kann durch die vorgeschlage­ nen Maßnahmen extrem schnell durchgeführt werden und zwar in der Zeit von 1/50 s nach jedem Halbbild. Die Scharfeinstellung und Achsharmoni­ sierung beider Bilder erfolgen bereits bei der Fertigung der Einrichtung und mechanisch bewegte Teile sind nicht mehr erforderlich. Durch eine geeignete Durchmesserwahl beider Linsensysteme ist es möglich, die Lichtstärke für beide Bild-Arrays 12a, 12b abzustimmen. Die Zuleitungen zu diesen Arrays sind gleich lang und am gleichen Ort.

Durch die nunmehr erzielte kurze Baulänge der Einrichtung sind der Kame­ ra größere Schwenkwinkel erlaubt. Die Belichtungsregelung in der Kamera­ elektronik 17 wird vorzugsweise durch einen elektronischen Shutter (nicht gezeichnet) durchgeführt und weiterhin ist zu empfehlen, daß die Abbildungsfaktoren für die Berechnung der Lenk- und Regelkommandos in dem Computer der Bodenanlage als Festwerte eingespeichert sind.

Claims (6)

1. Einrichtung zur Echtzeit-Bildübertragung bei einem Lenkflugkörper (LFK), der über einen Lichtwellenleiter mit einer Bodenleitstation ver­ bunden ist, und die Bildübertragung mittels einer auf einer Plattform angeordneten Kamera und Objektiven verschiedener Brennweiten erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die TV- oder IR-Kamera als Doppelbrennwei­ tenkamera (10) ausgebildet ist, bei der die Linsenteilsysteme für die kurze (11b) und die lange Brennweite (11a) ein einziges Bauelement (Dop­ pel-Linsensystem 11) bilden, wobei die Linse für die kurze Brennweite (11b) im Zentrum der Linse für die lange Brennweite (11a) integriert ist und die beiden Brennweiten zugeordneten Bild-Arrays (12a, 12b) unter Verkürzung der Baulänge der langen Brennweite (11a) mittels eines re­ flektierenden Spiegels (13) auf einem Träger (14) angeordnet sind und für beide Bild-Arrays (12a, 12b) nur eine Kameraelektronik (17) mit elektronischer Umschaltung auf die jeweils erforderliche Brennweite (11a, 11b) angeordnet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Innengehäuse (10b) für das kurzbrennweitige Linsenteilsystem (11b) des Doppel-Linsensystems (11) über Stege (15) mit dem Gehäuse (10a) des langbrennweitigen Linsenteilsystems (11a) verbunden ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bodenteil (14b) des konisch verlaufenden Innengehäuses (10b) auf der Gehäuseinnenseite das Bild-Array (12b) für das kurzbrennweitige Linsen­ teilsystem (11b) trägt und an seiner Außenseite das Bild-Array (12a) für das langbrennweitige Linsenteilsystem (11a).

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der Bodenteil (14a) des konisch verlaufenden Außengehäuses (10a) an seiner Innenseite den reflektierenden Spiegel (13) zur Faltung und Bündelung des Strahles des langbrennweitigen Linsenteilsystems (11a) auf das Bild-Array (12a) trägt.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß Außen- (10a) und Innengehäuse (10b) mit dem Doppellinsen­ system (11) zu einer freitragenden Baueinheit verbunden sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Belichtungsregelung in der Kameraelektronik (17) über einen elektronischen Shutter erfolgt.