DE69312440T2

DE69312440T2 - Flugkörper Überwachungsverfahren und -vorrichtung

Info

Publication number: DE69312440T2
Application number: DE69312440T
Authority: DE
Inventors: Joseph Myers Denney; Eric Lawrence Upton
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1992-12-17
Filing date: 1993-12-16
Publication date: 1997-11-06
Anticipated expiration: 2013-12-17
Also published as: JP2547948B2; US5300780A; JPH07104048A; DE69312440D1; EP0602979B1; EP0602979A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Gerät zur Realisierung der Erkennung von Flugkörpern und Zielen.

Erfindungshintergrund

Die Erkennung von strategischen und taktischen Flugkörpern und anderen Zielen erfordert grundsätzlich zwei Funktionen. Das erste ist die Erfassung des Starts und des Abbrands des Treibstoffs während der Beschleunigung in die ballistische Flugbahn. Zweitens muß der Flugkörper verfolgt werden, um festzustellen, auf welches Ziel er gerichtet ist. Im Fall eines Mehrfachstarts muß die Anzahl der Flugkörper bestimmt und im wesentlichen gleichzeitig verfolgt werden.
Herkömmliche strategische und taktische Systeme für die Erfassung des Starts und die Verfolgung von Flugkörpern verwenden Infrarot-Verfolgungstechniken durch satellitengestützte Sensoren. Die Satellitensensoren sind erforderlich, um gleichzeitig die gesamte Erdoberfläche zu beobachten, da die Flugkörper von jedem beliebigen Ort aus gestartet werden können. Es ist erforderlich, mit einer hohen Erfassungswahrscheinlichkeit festzustellen, wohin der Flugkörper gerichtet ist, und aus der Flugbahn zu bestimmen, wo der Flugkörper auftrifft. Zum Beispiel ist es normalerweise erforderlich, eine Erfassungswahrscheinlichkeit von mindestens 99% zu haben, um eine fehlerhafte Erkennung auf eine Wahrscheinlichkeit von weniger als einem Vorfall pro Monat zu verringern.
Auf Basis dieser Anforderungen wurden Satellitensensorsysteme entwickelt, die viele einzelne Bildelemente oder Pixel beinhalten, so daß die Systeme Flugkörper erfassen, Zählen und an jedem Punkt der Erde verfolgen können. Um Flugkörper mit der erforderlichen Genauigkeit zu verfolgen, ist es normalerweise erforderlich, daß die Pixel eine extrem hohe Auflösung haben, so daß sie eine Beobachtung eines Quadratrasters von 1,5 Kilometern auf dem Erdboden innerhalb jeweils weniger Sekunden zulassen. Um dies mit einer fest ausgerichteten Matrix zu erzielen, sind oftmals mehrere Millionen Pixel erforderlich. Überwachungssysteme, die derart große, fest ausgerichtete Matrizes verwenden, sind sehr schwer (z.B. etwa 6000 bis 8000 englische Pfund), was zu einem großen Teil aus der Vielzahl der verwendeten Pixelelemente herrührt. Um einen Satelliten mit derart großen feststehenden Matrizes zu starten, sind kostenaufwendige und schwere Raumflugkörper wie die Titan IV erforderlich. Dies bringt selbstverständlich eine nicht wünschenswerte Erhöhung der Kosten des Projekts mit sich. Die Anzahl der Pixel kann durch abtastende Sensoren reduziert werden, aber die Pixel müssen mit einer so hohen Rate abgetastet werden, daß eine außerordentlich hohe Anzahl von Operationen je Sekunde für den Rechner an Bord des Satelliten anfällt. Alternativ können alle Sensordaten über eine Breitband-Datenstrecke zur Erde übertragen werden. Dies ist jedoch weniger wünschenswert als eine Verarbeitung an Bord, da diese im Vergleich zu der schmalbandigen Datenstrecke, die für die Verarbeitung an Bord verwendet wird, weniger störsicher und strahlungsfest ist.
Viele bekannte Flugkörpererkennungssysteme erfassen Infrarotstrahlung in einem einzelnen Band. Dieses Band enthält Informationen über den Flugkörper neben nicht erwünschten Informationen bezüglich des Hintergrunds. Eine weitere Lösung verwendet zwei unterschiedliche Radiometer zur Abdeckung zweier Erfassungsbänder, die einzeln verarbeitet werden. Jede der Lösungen bringt Probleme mit sich, wenn ein starkes Hintergrundsignal demjenigen des Flugkörpers innerhalb des erfaßten Bandes oder der Bänder gleichkommt oder dieses übersteigt. Diese bringen daher eine große Anzahl von Fehlalarmen mit sich, wenn eine Erfassungsschwelle zu nahe bei den Hintergrundstörzonen eingestellt ist, oder zu niedrige Erfassungsraten, wenn die Erfassungsschwelle zu hoch eingestellt ist.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eines oder mehrere dieser Probleme zu beheben.

Abriß der Erfindung

Entsprechend der Lehre der vorliegenden Erfindung, die in Anspruch 1 definiert ist, wird ein System zur Erfassung, Verfolgung und Zählung von Flugkörpern bereitgestellt, das im Gegensatz zu den Lösungsansätzen nach dem Stand der Technik eine deutlich reduzierte Komplexität der Bildebene verwendet. Dies resultiert in einer sehr viel höheren Zuverlässigkeit und geringeren Kosten für die Realisierung des Systems.
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Funktion der Erkennung des Flugkörpers und die Funktion der Zählung und der Verfolgung auf zwei Untersysteme verteilt, die durch einen Prozessor zur Erfassung eines multispeküralen Signals koordiniert werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die verschiedenen Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann durch die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen klar; es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm eines Flugkörperüberwachungssystems gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung vor dem Start des Flugkörpers;
Fig. 2 ein Blockdiagramm ähnlich Fig. 1, das die Funktion des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung nach dem Start des Flugkörpers illustriert;
Fig. 3 ein schematisches Diagramm einer der Techniken zur Erzeugung eines Eingangsspektrums;
Fig. 4 ein schematisches Diagramm, das den Prozessor für das Erfassungssignal detaillierter darstellt;
Fig. 5 eine schematische Darstellung des Flugkörperüberwachungssystems, das auf einem Satelliten installiert ist.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Zuallererst ist anzumerken, daß, obwohl die Erfindung in Verbindung mit einem bestimmten Ausführungsbeispiel derselben beschrieben ist, hierdurch keine Einschränkung beabsichtigt ist, da weitere Modifikationen für den Fachmann unmittelbar erkennbar sind. Unter diesem Vorbehalt ist das in Fig. 5 gezeigte Flugkörperüberwachungssystem 1 auf einem Satelliten 2 in einer Erdumlaufbahn installiert dargestellt. Wie erläutert werden wird, zeichnet sich das Überwachungssystem 1 durch eine leichte Konstruktion aus, die es möglich macht, den Satelliten 2 mittels weniger leistungsfähigerer und daher kostengünstigerer Trägerraketen zu starten.
Wie Fig. 1 zeigt, umfaßt das System 1 zwei getrennte Untersysteme 3 und 4. Der Zweck des Untersystems 3 ist die Erfassung des Starts eines Flugkörpers oder von Flugkörpern von der Erde. Sobald ein Start eines Flugkörpers erfaßt und lokalisiert ist, wird das Untersystem 4 herangezogen, um die Flugkörper zu zählen und zu verfolgen.
Das Erfassungs-Untersystem 3 bildet die gesamte Erdoberfläche auf einer ersten Bildebene ab, bei der es sich vorzugsweise um eine fest ausgerichtete Matrix 5 handelt. Die Abbildung erfolgt durch eine Teleskopoptik 16, die Lichtquanten von der gesamten Erdoberfläche durch ein Farbfilterrad 18 auf die fest ausgerichtete Matrix 5 abbildet. Die fest ausgerichtete Matrix 5 ist vorzugsweise ein einzelner monolithischer InSb- IC-Wafer, der ein Raster von 512 mal 512 Pixel trägt, obwohl andere Typen und Größen von Matrizes ebenfalls verwendet werden können. Solche Wafer mit integrierten Schaltungen sind von Amber Engineering, Goleta, Kalifornien, im Handel erhältlich.
Im Vergleich zu anderen Lösungen nach dem Stand der Technik ist die Anzahl der Pixel der Matrix 5 um mindestens eine Größenordnung geringer als diejenige anderer feststehender Matrizes, die nach dem Stand der Technik zur Überwachung von Flugkörpern eingesetzt werden. Der Nutzen hiervon liegt darin, daß jedes Pixel der Matrix 5 einen viel größeren Bereich der Erdoberfläche erfaßt. Bei diesem Ausführungsbeispiel bildet jedes Pixel einen Abschnitt von etwa 25 mal 25 Kilometern der Erdoberfläche ab. Für den Zweck der vorliegenden Erfindung wird der Bereich der Erdoberfläche, der durch jedes Pixel abgebildet wird, als Oberflächendistanz bezeichnet. Da jedes Pixel eine so große Fläche überwacht, kann die Matrix 5 als Grobdetektor bezeichnet werden. Bei Verfahren nach dem Stand der Technik könnte die Verwendung einer so großen Oberflächendistanz oder Aufnahmespur zu hohen und nicht akzeptierbaren Fehlalarmraten führen. Dies wird durch den Einsatz von multispektral angepaßten Filterverfahren durch den Prozessor 20 für die Verarbeitung des Erfassungssignals verhindert. Wie noch dargelegt wird, hat der Prozessor 20 eine so hohe Empfindlichkeit, daß er die Position eines Flugkörpers nach dem Start erfassen und lokalisieren kann, ohne daß die Verwendung einer großen Anzahl von Pixeln mit einer viel schmäleren Aufnahmespur erforderlich ist, und ebensowenig die früher verwendete Erfassung von Bewegungen oder Anderungen benötigt wird.
Das rotierende Farbfilterrad 18 hat eine Vielzahl von Farbfiltern. Die Filter sind mit λ&sub1;, λ&sub2;, ... λn bezeichnet, um auszudrücken, daß sie ausgewählte Strahlungsbänder zur Matrix 5 passieren lassen. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel arbeitet das Erfassungs-Untersystem 3 im Infrarotbereich von etwa 2,0 Mikron bis 5,5 Mikron. Das Spektrometer 18 löst das optische Spektrum von der Optik 16 in ein multispektrales elektro-optisches Signal als Eingangsspektrum V auf, das an den Signalprozessor 20 weitergegeben wird. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung bezeichnet ein multispektrales Spektrum ein Signal mit einer Vielzahl von Strahlungsbändern. Ein Band ist die Gesamtheit der Wellenlängen zwischen zwei begrenzenden Wellenlängen. Des weiteren bezeichnet im Zusammenhang mit der Erfindung der Begriff elektro-optisches Signal eine Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 0,2 Mikron und 30 Mikron.
Das in Fig. 1 dargestellte Spektrometer 18 gibt das multispektrale elektro-optische Eingangsspektrum V in serieller Weise an die Matrix 5 weiter. Für jede Farbe des Rades wird jedes der Pixel durch das Farbwellenlängenband bestrahlt bzw. getroffen. Wenn sich das Farbrad um eine vollständige Umdrehung dreht, wird jedes der Farbenbänder der Reihe nach auf die Matrix 5 gerichtet. Wenn ein Pixel durch eine der Farben zu einem beliebigen Zeitpunkt bestrahlt wird, gibt die Matrix 5 ein Signal an den Prozessor 20 weiter, der sämtliche Bestrahlungsvorfälle für eine vollständige Umdrehung des Rades in einem Speicher ablegt. Im Ergebnis baut der Speicher ein multispektrales elektro-optisches Eingangsspektrum V auf, das von dem Signalprozessor 20 verwendet wird, um den Startpunkt des Flugkörpers zu erfassen und zu lokalisieren.
Ein Eingangsspektrum V wird für jedes Pixel der Matrix 5 erzeugt. Der Prozessor 20 analysiert das Eingangsspektrum V für alle Pixel. Wenn der Prozessor 20 eine multispektrale Signatur eines Flugkörpers in einem gegebenen Pixel erfaßt, ist der generelle Standort (Sektor) des Flugkörpers bekannt, da jedes Pixel einer vorgewählten Sektorkoordinate auf der Erdoberfläche zugeordnet ist.
Fig. 3 zeigt die insgesamte Funktion des Spektrometers 18 in detaillierterer Form. Das optische Spektrum von der Optik 16 wird in einen Spektralteiler 80 geführt, der das optische Spektrum in verschiedene Wellenlängenbänder teilt, die durch die Linien 82 angedeutet sind. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein Selektor 84 verwendet, um die erfaßten Lichtquanten in jedem gewählten Band in serieller Weise zu einem Detektor 85 (z.B. einem bestimmten Pixel in der Matrix 5) zu führen, der die Lichtquanten in analoge elektrische Signale wandelt. Die Funktionen des Spektralteilers 80 und des Selektors 84 können in vielfältiger Weise realisiert werden, einschließlich der Verwendung eines Farbfilterrades (Fig. 1) oder eines Fouriertransformations-Spektrometers, dessen Funktion durch ein Michelson-Interferometer gebildet werden kann. Wahlweise kann diese Funktion durch eine Anordnung aus dichroischen Strahlteilern oder einer Streuungseinrichtung, die ein Prisma oder ein Gitter verwendet, erfüllt werden. Ein Analog/Digitalwandler 88 wandelt das Analogsignal in proportionale digitale Werte, die temporär im Speicher 87 gespeichert werden. Wenn Werte für alle ausgewählten Bänder gespeichert sind, kann der Speicher 87 geeignet adressiert werden, um die Bandwerte parallel für die weitere Verarbeitung auszulesen. Die Vielzahl der gewählten und somit erzeugten Bandwerte bildet das multispektrale elektro-optische Eingangsspektrum V, das an den Prozessor 20 übergeben wird.
Die Bänder werden vorzugsweise unter Verwendung der Kenntnis der spektralen Formen der Signatur des Hintergrunds und des Flugkörpers gewählt, um Wellenlängen zu bestimmen, die in ihrer Kombination die multispektrale Unterscheidung des oder der Flugkörper vom Hintergrund und untereinander verbessern, da diese eindeutig unterschiedliche multispektrale Signale liefern. Es versteht sich von selbst, daß verschiedene unterschiedliche Verfahren verwendet werden können, um Bänder zu wählen, die das multispektrale Eingangsspektrum für die Weiterverarbeitung enthalten. Ein Minimum von zwei Bändern wird gewählt, vorzugsweise können jedoch je nach Anwendungsfall etwa sechs bis sieben Bänder oder sogar bis zu ungefähr einem Dutzend Bänder verwendet werden.
Der Prozessor 20 bearbeitet das multispektrale Eingangsspektrum im wesentlichen zur Unterscheidung des interessierenden Signals von demjenigen des Hintergrunds, die anfänglich beide in dem Eingangsspektrum V enthalten sind. Obwohl es klar ist, daß verschiedene Typen von Prozessorarchitekturen für die Realisierung der Lehre der Erfindung verwendet werden können, wird diese in Fig. 4 in Verbindung mit einem Prozessor mit unendlicher Impuls-Ansprechcharakteristik beschrieben. Für die Zwecke der Erfindung bezeichnet "Prozessor mit unendlicher Impuls-Ansprechcharakteristik" einen Prozessor mit negativer Rückführung, der eine rekursive Funktionsweise aufweist, bei der der Prozessor seine jeweils nächste Lösung in iterativer Weise beeinflußt.
Wie nachstehend detaillierter beschrieben, extrahiert oder separiert der Prozessor eine oder mehrere multispektrale elektro-optische Flugkörper aus dem Eingangsspektrum V. Der Prozessor umfaßt N parallele Kanäle, von denen jeder ein angepaßtes Filter enthält, das ein spektrales Verteilungsmuster verwendet. N-1 Kanäle umfassen ein bekanntes spektrales Verteilungsmuster eines jeweiligen der N-1 Flugkörper, und der N-te Kanal umfaßt ein bekanntes spektrales Verteilungsnuster des Hintergrunds. In anderen Ausführungsbeispielen können mehrere Kanäle für den Hintergrund vorhanden sein. Die N-1 Kanäle reagieren auf den jeweils interessierenden Flugköper, und der N-te Kanal reagiert auf den Hintergrund. Der Prozessor kombiniert die verarbeiteten Signale und schließt rekursiv Signale aus und baut ein Restspektrum R aus nicht übereinstimmenden Signalen, sofern solche vorhanden sind, aus dem Eingangsspektrum des Szenarios auf.
Das Restspektrum ist ein Maß für die Übereinstimmung der Flugkörper mit den angepaßten Filtern oder Verteilungsmustern der interessierenden Flugkörper. Die Differenz zwischen dem Restspektrum und den angepaßten Filterspektren ist ein Maß für die Genauigkeit der Klassifizierung der Flugkörper entsprechend den erwarteten Flugkörper-Signaturen. Die Charakterisierung der Flugkörper wird ebenfalls erreicht. Durch die Verwendung von angepaßten Filtern für verschiedene interessierende Flugkörper und mit Variationen solcher angepaßten Filter können Charakteristiken der Flugkörper erkannt und unterschieden werden. Der Prozessor stellt ein Maß für die Quantifizierung des interessierenden Signals bereit. Durch die Messung der Ausgeprägtheit der Signatur des interessierenden Signals in einer bekannten Größe kann das angepaßte Filter quantifiziert werden. Die Messung der optischen Quantenausbeute des Systems, Störungen und andere Unwägbarkeiten liefern ein Maß für die Unsicherheit des Signals und der Signalintensität. Mit Einbeziehung dieser in die Messung der Signalintensität ergibt sich eine quantitative Messung der Dichteverteilung der Signatur. Entsprechend dem obigen ist der Prozessor in Fig. 3 mit Ausgängen für Objekt- oder Zielerfassung, Klassifizierung, Charakterisierung und quantitative Messungen dargestellt.
In Fig. 4 ist ein schematisches Diagramm des elektro-optischen Prozessors 20 dargestellt, der eine Architektur mit unendlicher Impuls-Ansprechcharakteristik (IIR für Infinite Impulse Response) hat. Der elektro-optische Prozessor 20 umfaßt einen Eingang 22, einen ersten Kanal 24, einen zweiten Kanal 26, einen dritten Kanal 28 und einen Rückführungspfad 30.
Wie weiter oben behandelt, liefert der optische Sensor 16 ein optisches Signal, das für das interessierende Szenario repräsentativ ist, an das Spektrometer 18. Das Spektrometer 18 löst das optische Signal in das multispektrale elektro-optische Eingangsspektrum V auf. Mathematisch wird dieses als ein Vektor behandelt. Das Spektrometer 18 stellt dieses multispektrale elektro-optische Spektrum V über die Leitungen 34 am Eingang 22 bereit.
Der Eingang 22 ist eine Rückführungsaddierermatrix und dient zur Kombination der Bänder des Rückführungsspektrums in dem Rückführungspfad 30 in einer negativen Rückführungsweise (durch das in Fig. 4 in Klammern eingetragene Minuszeichen angedeutet) mit den entsprechenden Bändern des Spektrums V auf den Leitungen 34 auf einer bandweisen Basis, um ein Restspektrum R auf den Leitungen 36 bereitzustellen.
Der erste Kanal 24 umfaßt einen Spektraldetektor F1, der durch das Bezugszeichen 40 bezeichnet ist, und einen spektralen Gewichter F1, der durch das Bezugszeichen 41 bezeichnet ist. Kanal 24 dient als ein angepaßtes Spektralfilter. Kurz gesagt, der Spektraldetektor F1 wirkt anfänglich auf das Eingangsspektrum und dann auf das Restspektrum R und korreliert und integriert die spektralen Komponenten oder Bänder mit denjenigen, die intern durch ein spektrales Verteilungsmuster 43 gegeben sind. Der Spektraldetektor 40 stellt einen Ausgang auf der Leitung 42 bereit, der den Gewichtungsfaktor α&sub1; für das Verteilungsmuster 43 darstellt. Der Ausgang α&sub1; ist ein skalares Signal, dessen Größe proportional zu dem Korrelationsgrad zwischen dem spektralen Verteilungsmuster 43 und dem daran angelegten Spektrum ist. Anders gesagt, α&sub1; bildet einen Indikator dafür, ob der Flugkörper in dem Eingangsspektrum enthalten ist. Das Vorzeichen des Faktors α&sub1; gibt an, ob ein Emissionsspektrum oder ein Absorptionsspektrum analysiert wird.
Genauer gesagt umfaßt der Spektraldetektor 40 ein spektrales Verteilungsmuster 43, eine Multiplizierermatrix 44, einen Addierer 45 und einen Integrierer 46. Das spektrale Verteilungsmuster 43 wird durch eine Datenbasis gebildet, die den multispektralen Ausgang oder die Signatur des interessierenden multispektralen Flugkörpers in den elektro-optischen Bändem des Eingangsspektrums y beschreibt. Ein solches Verteilungsmuster, das auch als Referenz- oder Quellsignatur oder Quellprofil bekannt ist, wird zuvor durch Messung der Emission in dem elektromagnetischen Spektrum eines bekannten Flugkörpers erhalten. Die vorherige Kenntnis des Flugkörpertyps wird dabei vorausgesetzt.
Das spektrale Verteilungsmuster kann auch aus experimentellen Daten oder durch Berechnung anhand von Formeln erhalten werden, die aus theoretischen Modellen abgeleitet wurden, und die die von verschiedenen interessierenden Flugkörperen ausgehende Strahlung repräsentieren. Spektrale Verteilungsmuster können für organische und anorganische Moleküle, Abgase oder Rauchfahnen von Flugkörpern erstellt werden. Das spektrale Verteilungsmuster hat keine Einheit und hat, wie später beschrieben wird, die gleiche Form wie das zu identifizierende Spektrum. Es hat die gleiche Anzahl von Bändern wie solche im Eingangsspektrum V enthalten sind.
Die Multiplizierer 44 dienen zur Multiplikation eines jeden spektralen Bandes des Restspektrums R mit dem entsprechenden Band des spektralen Verteilungsmusters 43. Das durch die Vektormultiplikation gebildete Produkt wird anschließend durch den Addierer 45 addiert. Die resultierende Summe bildet das Korrelationsintegral (CI) der beiden Vektoren und weist einen Spitzenwert auf, wenn die beiden Vektoren identisch sind. Der Integrierer 46 integriert das Korrelationsintegral und stellt auf der Leitung 42 den Gewichtungsfaktor α&sub1; bereit, der das Ausmaß der Korrelation über der Zeit repräsentiert. Wie bereits erwähnt, ist das Signal ein vorzeichenbehafteter Skalar.
Das Korrelationsintegral (CI) ist der Grad der Übereinstimmung zwischen dem spektralen Verteilungsmuster und dem Restspektrum. Wenn der Wert des Integrals gleich Null ist, liegt keine Korrelation bzw. kein Übereinstimmungsgrad vor. Wenn der Wert positiv ist, liegt ein gewisses Maß an Übereinstimnung vor. Wenn der Wert negativ ist, ist die Erkennung invertiert. Daraus ergibt sich, daß beim Eintreffen eines Signals vom Pegel Null am Integrierer 46 der Integrierer die Integration abbricht. Wenn ein positives Signal angelegt wird, beginnt der Integrierer eine immer weiter fortgesetzte Erhöhung, und wenn ein negatives Signal angelegt wird, liefert der Integrierer einen immer niedriger werdenden Ausgang. Anders gesagt, der Integrierer 46 akkumuliert jede Korrelation zwischen dem spektralen Verteilungsmuster 43 und dem Restspektrum 36 und erzeugt einen einzelnen skalaren Gewichtungsfaktor α&sub1;. Dieser repräsentiert die Annahme für das Ausmaß der Übereinstimmung des Flugkörpers im Spektrum 34 mit dem spektralen Verteilungsmuster 43. Wenn α&sub1; gleich Null ist, ist keine Komponente des Signals des Flugkörpers vorhanden.
Der spektrale Gewichter 41 umfaßt eine Multiplizierermatrix 47 und ein spektrales Verteilungsmuster 48. Das spektrale Verteilungsmuster 48 ist identisch dem spektralen Verteilungsmuster 43. Die Multiplizierer 47 multiplizieren jedes Band des spektralen Verteilungsmusters 48 mit dem Gewichtungsfaktor α&sub1;. Nach der Summierung durch eine Matrix aus Addierern 49 ist das Signal des spektralen Verteilungsmusters angepaßt, um es der entsprechenden Flugkörperkomponente in dem Eingangsspektrum V anzunähern. Der spektrale Gewichter 41 erzeugt das interessierende spektrale Verteilungsmuster F1 mit einer Größe α&sub1;, die von dem Spektraldetektor 40 bereitgestellt wird. Der Ausgang 42 des Integrierers von dem Spektraldetektor repräsentiert die momentane Annahme der Größe des spektralen Verteilungsmusters. Wenn der Wert α&sub1; verwendet wird, um die Rückführungskomponente für sein spektrales Verteilungsmuster einzustellen, gleicht der Integrierer auf den Wert ab, der den gesamten Anteil, der mit dem jeweiligen Kanal-Verteilungsmuster übereinstimmt, aus dem Restspektrum R entfernt.
Die Erfindung ermöglicht es außerdem, das spektrale Verteilungsmuster 43 zu modifizieren, so daß nur Werte für F1 einbezogen werden, die eindeutig verschieden von F2 und F3 sind. In diesem Fall wird der gleiche Wissenshintergrund für die Wahl der Bänder zur Modifikation des Verteilungsmusters 43 benutzt. Die gleiche Logik wird auf die übrigen Kanäle angewendet.
Die Kanäle 26 und 28 sind angepaßte Filterkanäle entsprechend dem Kanal 24 und umfassen Komponenten, die im Aufbau identisch den gleichen Komponenten im oben beschriebenen Kanal 24 sind. Demgemäß wurde jeder Komponente des Kanals 26 ein Bezugszeichen in Bereich 50 - 59 entsprechend den Bezugszeichen im Bereich 40 - 49 zugeordnet, die den gleichen Komponenten des Kanals 24 zugeordnet sind, und gleichen Komponenten des Kanals 28 wurden Bezugszeichen im Bereich 60 - 69 zugeordnet.
Um die Funktionsweise zu beschreiben, wird angenommen, daß zwei unterschiedliche Typen von Flugkörpern innerhalb des Spektrums, das die gemischten Signale des Hintergrunds und der Flugkörper enthält, erfaßt werden sollen. Kanal 1 ist ein angepaßtes Filter zur Weiterverarbeitung eines der erwarteten Flugkörper, Kanal 2 ist ein angepaßtes Filter zur Weiterverarbeitung des anderen erwarteten Flugkörpers, und Kanal 3 ist ein angepaßtes Filter zur Weiterverarbeitung des bekannten Hintergrundes. Demzufolge sind die spektralen Verteilungsmuster 43 und 48 identisch und aus der bekannten Signatur des ersten Flugkörpers aufgebaut. Die spektralen Verteilungen 53 und 58 sind identisch und aus der bekannten Signatur des zweiten Flugkörpers aufgebaut. Die spektralen Verteilungen 63 und 68 sind identisch und vor dem Vorliegen eines Flugkörpers in dem Hintergrundszenario ausgemessen. Das Szenario wird durch die Optiken 16 abgetastet, die Lichtquanten erfassen und diese an das Spektrometer 18 übertragen. Für diese Beschreibung wird angenommen, daß die beiden gesuchten Flugkörper während der Abtastung vorhanden sind. Demzufolge erzeugt das Spektrometer 18 ein Signal mit einem multispektralen elektro-optischen Eingangsspektrum V, das während der Abtastung die vorhandenen beiden Flugkörper und den Hintergrund enthält.
Die Bänder des Spektrums V werden an den Eingang 22 angelegt und über die Leitungen 36 gleichzeitig an die Multiplizierermatrizes 44, 54 und 64 der jeweiligen Spektraldetektoren 40, 50 und 60 angelegt. Die Multiplizierer multiplizieren jedes spektrale Band des Spektrums V mit dem zugehörigen Band des spektralen Verteilungsmusters. Die durch die Vektormultiplikation gebildeteten Produkte werden anschließend durch die Addierer 45, 55 und 65 addiert, um die jeweiligen Korrelationsintegrale der Flugkörper und des Hintergrundes zu bilden. Die Integrierer 46, 56 und 66 integrieren die Korrelationsintegrale, um die skalaren Gewichtungsfaktoren α&sub1;, α&sub2; und α&sub3; an den Ausgängen 42, 52 und 62 zu erzeugen. Diese repräsentieren das Maß der Korrelation des spektralen Verteilungsmusters mit den Eingangsspektrum V. Um diese Korrelation anzupassen, werden die jeweiligen αGewichtungsfaktoren an die Multiplizierermatrizes 47, 57 und 67 der spektralen Gewichter 41, 51 und 61 angelegt. Die Multiplizierer multiplizieren jedes Band ihrer zugeordneten spektralen Verteilungsmuster 48, 58 und 68 mit den skalaren Gewichtungsfaktoren α&sub1;, α&sub2; und α&sub3;, um in jedem Kanal möglichst genau das interessierende multispektrale Signal zu nachzubilden, das in dem Eingangsspektrum V vorgefunden wurde.
Die Addierermatrix 59 addiert die so von den spektralen Gewichtern 51 und 61 gebildeten Vektoren, und die Addierermatrix 49 addiert den resultierenden Vektor vom spektralen Gewichter 41, um das Rückführungsspektrum über den Rückführungspfad 30 bereitzustellen. Diese negative Rückführung wird im wesentlichen simultan auf einer bandweisen Basis an der Eingangsmatrix 22 mit dem Eingangsspektrum kombiniert, um das Eingangsspektrum V in rekursiver Weise auszulöschen und das Restspektrum R zu erzeugen. Das Rückführungsspektrum konvergiert in Richtung einer Anpassung des Spektrums V und löscht damit das Eingangsspektrum, wenn die Flugkörper vorhanden sind. Die Auslöschung ist anfänglich nicht exakt, und das resultierende Restspektrum wird vom Prozessor 20 iterativ bearbeitet, um das Restspektrum auf eine vorgewählte Größe zu reduzieren, z.B. in Form eines Wertes nach der Methode der kleinsten Quadrate. Die Erfassung der beiden Flugkörper erfolgt im wesentlichen simultan, wenn deren jeweilige Faktoren α&sub1; und α&sub2; über einen gegebenen Schwellenwert anwachsen. Es ist anzumerken, daß bei Nichtvorhandensein eines erwarteten Flugkörpers die Gewichtungsfaktoren α gegen Null tendieren. Dadurch würde angezeigt, daß keine Komponente der Signatur des betreffenden Flugkörpers in dem Szenario vorhanden war. Die Ausgänge α können in vielfältiger Weise verwendet werden, um die Erfassung eines oder mehrerer Flugkörper anzuzeigen. Zum Beispiel sind die in Fig. 4 dargestellten Leitungen 42, 52 mit einer bekannten "Constant False Alarm Rate"-Vorrichtung (CFAR) 68 verbunden, um die Charakteristiken der Alarmsignale α in einer bekannten Weise weiter zu analysieren und um gegebenenfalls Warnsignale für die Übermittlung an Bodenstationen zu erzeugen.
Die Erfassung von mehr als zwei Flugkörpern erfolgt in der gleichen Weise. Ein angepaßtes Filter wird für jeden erwarteten Flugkörper verwendet, und dessen spektrales Verteilungsmuster kann in einem eigenen Kanal gespeichert werden. Werden z.B. neun verschiedene Flugkörper gesucht, umfaßt der elektro-optische Prozessor zehn Kanäle, neun davon für die Extrahierung der neun Typen von Flugkörpern und einen für die Anpassung des Hintergrundspektrums. Jeweils ein angepaßtes Filter wird für jeden erwarteten Flugkörper und für die Hintergrundkomponenten verwendet, und deren zugehörige spektrale Verteilungsmuster werden in jeweils eigenen Kanälen gespeichert.
Das Restspektrum R, oder Fehlersignal, kann ebenfalls für verschiedene Erfassungs- und Quantifizierungsaufgaben herangezogen werden, um die Wahl des Verteilungsmusters zu verbessern. Eine Bibliothek zuvor aufgezeichneter spektraler Signaturen kann durchsucht werden, um die beste Anpassung für das Restspektrum aufzufinden. Die Wahl eines spektralen Signaturmusters eines anderen Flugkörpers, der in dem Summensignal enthalten ist, reduziert das Restspektrum bei den aufeinanderfolgenden Iterationen. Ein zusätzliches Merkmal kann einen Speicher umfassen, der zwischen das Spektrometer 18 und den elektro-optischen Prozessor 20 eingeschaltet ist. Der Speicher kann dazu dienen, das Eingangsspektrum zu speichern und es zu einem späteren Zeitpunkt an den elektro-optischen Prozessor zu übergeben. Außerdem können vorverarbeitete Signale in dem Speicher gespeichert werden, um diese zu einem späteren Zeitpunkt abschließend zu bearbeiten. Es gibt keine grundsätzliche Notwendigkeit für die simultane Verarbeitung der optisch erfaßten Signale.
Es ist ersichtlich, daß die vorliegende Erfindung in effektiver Weise das Eingangsspektrum V in seine bestandteilbildenden multispektralen Komponenten, d.h. die beiden Flugkörper und den Hintergrund, zerlegt oder teilt. Der Ausgang von Kanal 1 ist im wesentlichen der gleiche wie die multispektrale Signatur des ersten Flugkörpers, vorausgesetzt, daß dieser vorhanden ist. Wenn nur ein geringer Grad an Korrelation oder Übereinstimmung zwischen dem spektralen Verteilungsmuster 43 und dem Eingangsspektrum vorliegt, stabilisiert sich der Gewichtungsfaktor α&sub1; auf einem relativ niedrigen Wert und erreicht den vorgewählten Schwellenwert für die Erfassung nicht, so daß Fehlalarme vermieden werden. Im Ergebnis ist es nicht notwendig, daß die Multiplizierer 47 das spektrale Verteilungsmuster 48 für den Ausgang von Kanal 1 zur Verwendung als Teil des Rückführungsspektrums verstärken. Wenn andererseits eine überwiegende Zahl von Bändern des multispektralen Verteilungsmusters in dem Eingangsspektrum gefunden werden, akkumuliert sich der Gewichtungsfaktor α&sub1; und bewirkt damit eine Verstärkung des Verteilungsmusters 48 als Ausgang von Kanal 1. Damit wird diese Komponente oder Signatur des ersten Flugkörpers im Eingangsspektrum wirksam ausgelöscht, wodurch das Restspektrum R weiter gegen Null gebracht wird.
Die vorliegende Erfindung arbeitet auch dann effektiv, wenn keine deutliche Signalunterscheidung zwischen dem Hintergrund und den Signalen der Flugkörper in einem gegebenen Band vorliegt. Dies liegt an der Realisierung der Erfassung auf multispektrale Weise, bei der die Signaturen der Flugkörper und des Hintergrunds aus einer Vielzahl verschiedener Bänder gebildet werden. Daher ist auch dann, wenn die Signaturen des Flugkörpers und des Hintergrunds in einem Band von im wesentlichem dem gleichen Wert sind, durch die Unterschiede über die Vielzahl der Bänder eine exakte Erfassung des Flugkörpers möglich.
Mathematisch kann das elektro-optische Signalverarbeitungssystem unter Heranziehung der Lösung (wie weiter oben beschrieben) der unendlichen Impuls-Ansprechcharakteristik (IIR) in Verbindung mit den folgenden Gleichungen 1 - 7 oder als Lösung in geschlossener Form (Gleichungen 8 - 10) ausgedrückt werden, die durch einen entsprechend programmierten Universalrechner berechnet werden können.
Für die IIR-Lösung wird ein verallgemeinertes System mit N Spektren betrachtet, wobei das Eingangsspektrum V in N bestandteilbildende Spektren F&sub1;, F&sub2;, ..., Fn zu zerlegen ist. Das Restspektrum R kann als iterative Gleichung wie folgt angeschrieben werden:
R = V - α&sub1;F&sub1; - α&sub2;F&sub2; - ... - αnFn (1)
wobei gilt:
α&sub1; = Gewichtungsfaktor zu F&sub1;
α&sub2; = Gewichtungsfaktor zu F&sub2;
.
.
.
αn = Gewichtungsfaktor zu Fn
Der IIR-Prozessor für das elektro-optische Signal minimiert die Norm des Restspektrumsvektors R über alle möglichen Gewichtungen der bestandteilbildenden Spektren F&sub1;, F&sub2;, ..., Fn.
Durch Bildung der Euklidischen Norm des Rests wird folgender Ausdruck erhalten:
wobei T den transponierten Vektor bezeichnet. Durch Bildung der partiellen Ableitung nach den jeweiligen Gewichtungsfaktoren wird erhalten:
Die Norm des Restvektors nimmt ein Minimum an, wenn alle partiellen Ableitungen verschwinden. Durch Nullsetzen von Gleichung 5 und Auflösung nach αi ergibt sich somit
oder
Die geschlossene Lösung kann unter Verwendung von linearen algebraischen Verfahren gelöst und in Matrixschreibweise wie folgt ausgedrückt werden:
Ma = b (8)
Hierbei ist M eine N × N-Matrix mit dem Element der Zeile i und der Spalte j
und a und b sind die N-dimensionalen Vektoren
Fig. 1 zeigt das Überwachungssystem 1, wenn keine von der Erdoberfläche kommenden Flugkörper erfaßt werden. Unter Bezug auf Fig. 4 ist diese Situation durch einen vergleichsweise niedrigen Wert der Gewichtungsfaktoren α&sub2; oder α&sub2; gekennzeichnet. Wenn die Flugkörper gestartet werden, erfaßt der Prozessor 20 diesen Vorgang, und die Gewichtungsfaktoren α&sub2; oder α&sub2; beginnen über einen gegebenen Schwellenwert anzuwachsen. Dadurch werden ein oder mehrere Flugkörper erfaßt. Diese Signale auf den Leitungen 42 oder 52 sind über die CFAR-Vorrichtung 69 mit der Steuerschaltung 87 des Spiegeis verbunden. Da der oder die Flugkörper erfaßt werden, wenn das Eingangsspektrum von einem Pixel der fest ausgerichteten Matrix 5 analysiert wird, dessen Sektorkoordinaten auf der Erdoberfläche bekannt sind, sind die Grobpositionen des oder der Flugkörper ebenfalls bekannt.
Fig. 2 stellt bildhaft das Überwachungssystem 1 dar, nachdem die Erfassung und die grobe Lokalisierung des Sektors durch den Prozessor 20 erfolgt ist. Die Funktion des Untersystems 4 für Verfolgung und Zählung kann mittels eines getrennten kleinen Teleskops 92 realisiert werden, das mit dem schrittweise ausrichtbaren Spiegel 90 zusammenwirkt, um die erforderlichen Zähl- und Verfolgungsfunktionen bereitzustellen. Die das Untersystem 4 bildenden Komponenten sind außerdem hinsichtlich Größe und Komplexität im Vergleich zu den Lösungen nach dem Stand der Technik reduziert. Es verwendet z.B. eine zweite fest ausgerichtete monolithische 512 × 512-InSb- Matrix 94, die im wesentlichen der Matrix 5 des Erfassungs- Untersystems 3 gleich ist.
Das Erfassungs-Untersystem 3 stellt die Sektorkoordinaten auf der Erde mit einer niedrigen Fehlalamrate bereit, bietet aber nur eine geringe Positionsauflösung. Eine verbesserte Positionsgenauigkeit des Flugkörpers wird durch das Verfolgungs-Untersystem 4 bereitgestellt, das den erfaßten Sektor 96 mit dem Flugkörper durch ein kleines Sichtfeld anvisiert. Die Steuerung 87 für den Spiegel setzt ein geeignetes Signal ab, um den Spiegel 90 so zu kippen, daß dieser Lichtquanten aus dem kleinen Sektor 96 auffängt, der die Flugkörper enthält. Das kleine Gesichtsfeld der Verfolgungsoptik 92 empfängt Lichtquanten aus dem Sektor 96, und der Spiegel 90 reflektiert diese auf die Matrix 94. Die Matrix 94 weist eine viel feinere Auflösung auf, da ihre Abtaststrecke über Grund nur etwa 1,7 mal 1,7 Kilometer beträgt, gegenüber der Distanz von 25 mal 25 Kilometern über dem Erdboden der identisch aufgebauten Matrix 5 des Erfassungs-Untersystems 3. Demzufolge hat die Verfolgungsmatrix 94 eine ausreichende Auflösung zur Unterscheidung einzelner Flugkörper.
Die Verfolgungsmatrix 94 ist mit einem Verfolgungssignalprozessor 98 verbunden. Der Prozessor 98 kann in herkömmlicher Weise ausgeführt sein, da der Ausgang der Matrix 94 im wesentlichen die gleiche Auflösung hat wie bei den entsprechenden Lösungen nach dem Stand der Technik, obwohl der Stand der Technik eine sehr viel komplexere Ausführung mit Millionen zusätzlicher Pixel erfordert. Ein bekannter Verfolgungssignalprozessor 98 erfüllt verschiedene Funktionen. Er entscheidet, ob eine tatsächliche Erfassung eines Flugkörpers erfolgt ist, und wenn dies der Fall ist, verfolgt er diesen. Die Verfolgung wird berechnet, indem eine Vielzahl von Pixelpositionserfassungen aufgenommen und eine Kurve berechnet wird, um die Richtung zu bestimmen, in die der Flugkörper steuert. Wenn mehr als ein Flugkörper erfaßt wird, werden diese vom Signalprozessor 98 gezählt, um eine Gesamtzahl der erfaßten und verfolgten Flugkörper zu erhalten. Wenn der Signalprozessor 20 die Positionen von Flugkörpern in verschiedenen Sektoren erfaßt, kann der Spiegel 90 in einer schrittweisen Art auf andere Sektorkoordinaten ausgerichtet werden. Die Wiederholungszeit der so erfolgenden Abtastung aller Sektoren mit Flugkörpern ist selbst bei einem Szenario mit einer hohen Erfassungsrate ausreichend kurz.
Dem Fachmann ist somit klar, daß die vorliegende Erfindung eine weitaus bessere Überwachungstechnik mit geringerem Hardwareaufwand bereitstellt, die zu einer erhöhten Zuverlässigkeit, insgesamt kleiner bauenden Komponenten und geringeren Kosten führt, da das Überwachungssystem mit vielen kostengünstigen und handelsüblichen Komponenten realisiert wird. Ein großer Teil der Einsparungen ist darauf zurückzuführen, daß die erforderliche Pixelzahl auf eine Größenordnung von etwa 100000 Pixel reduziert wurde, im Gegensatz zu den Millionen Pixeln, die bei früheren Systemen verwendet werden. Beispielsweise ist zu erwarten, daß das Gewicht des Überwachungssystems 1 von den vorerwähnten 6000 - 8000 englischen Pfund auf etwa 1500 englische Pfund reduziert werden kann. Demgemäß können weniger kostenaufwendige Trägersysteme für den Satelliten mit den erfindungsgemäßen Überwachungssystem eingesetzt werden. Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung sind dem Fachmann nach dem Studium der vorangehenden Beschreibung und der nachstehenden Ansprüche klar.

Claims

1. Überwachungssystem zur Erfassung und Verfolgung eines Flugkörpers, der über der Erdoberfläche fliegt, wobei das System umfaßt:

a) ein Erfassungs-Untersystem zur Erfassung und groben Lokalisierung des Flugkörpers, wobei das Erfassungs-Untersystem umfaßt:

1) eine erste Bildebenenmatrix zur Abbildung im wesentlichen der gesamten Erdoberfläche auf einem Pixelraster, das einer bestimmten Distanz auf dem Erdboden entspricht;

2) eine Einrichtung zur Erzeugung, für jedes Pixel in der ersten Bildebenenmatrix, eines multispektralen elektro-optischen Eingangsspektrums, das Spektren des Flugkörpers und des Hintergrunds enthält;

3) eine Prozessoreinrichtung zur Verarbeitung des multispektralen Eingangsspektrums eines jeden Pixel, um den Flugkörper von dem Hintergrund zu trennen, wobei die Prozessoreinrichtung ein bestimmtes Ausgangssignal erzeugt, wenn das Eingangsspektrum eine multispektrale Signatur des Flugkörpers enthält;

b) ein Verfolgungs-Untersystem zur Verfolgung des erfaßten Flugkörpers, wobei das Verfolgungs-Untersystem umfaßt:

1) eine zweite Bildebenenmatrix, die ein Pixelraster hat;

2) eine Abbildungseinrichtung, die mit dem Ausgang der Prozessoreinrichtung verbunden ist, um einen lokalisierten Sektor der Erdoberfläche, der den erfaßten Flugkörper enthält, auf der zweiten Bildebenenmatrix abzubilden, wobei jedes Pixel auf der zweiten Bildebenenmatrix einer viel kleineren Distanz auf dem Erdboden entspricht als die Pixel auf der ersten Bildebenenmatrix, wodurch deren Auflösung vergrößert wird;

3) eine Verfolgungsprozessoreinrichtung, die mit der zweiten Bildebenenmatrix gekoppelt ist, um den Flugkörper zu verfolgen; und

wobei das Überwachungssystem eine genaue Erfassung und Verfolgung des Flugkörpers bereitstellt.

2. System nach Anspruch 1, bei dem die erste und die zweite Bildebenenmatrix festausgerichtete Matrizes sind, und die erste festausgerichtete Matrix eine feste Matrix und die zweite Matrix eine schrittweise ausrichtbare Matrix ist.

3. System nach Anspruch 2, bei dem die erste und die zweite festausgerichtete Matrix jeweils größenordnungsmäßig 100000 Pixel haben.

4. System nach Anspruch 3, bei dem die erste und die zweite festausgerichtete Matrix Rastergrößen von 512 mal 512 Pixel haben.

5. System nach Anspruch 4, das des weiteren umfaßt:

eine optische Einrichtung zur Sammlung von der Erde ausgehender Strahlung;

eine Detektoreinrichtung zur Erfassung der gesammelten Strahlung;

eine Einrichtung zur Erzeugung des multispektralen Eingangsspektrums durch Wahl einer Vielzahl von Wellenlängenbändern aus der erfaßten Strahlung; und

wobei der Prozessor dazu dient, die gewählten Bander des Eingangsspektrums in zuverlässiger Weise simultan für die Zerlegung des Eingangsspektrums in multispektrale Signale zu verarbeiten, die einen Flugkörper repräsentieren, wenn sie im Eingangsspektrum und im Hintergrund enthalten sind.

6. System nach Anspruch 5, das des weiteren umfaßt:

eine Einrichtung zur Erzeugung eines multispektralen Verteilungsmusters aus bekannten Informationen über den interessierenden Flugkörper;

zur Erzeugung eines zweiten multispektralen Verteilungsmusters aus bekannten Informationen über den Hintergrund;

zur Verwendung der multispektralen Verteilungsmuster zur Bestimmung des Korrelationsgrades der multispektralen Signale in den Verteilungsmustern und im Eingangsspektrum.

7. System nach Anspruch 6, das des weiteren umfaßt:

eine Einrichtung zur Korrelation der korrespondierenden Bänder der spektralen Verteilungsmuster für den interessierenden Flugkörper und des Eingangsspektrums, um ein Korrelationssignal zu erzeugen, das repräsentativ für den Übereinstimmungsgrad zwischen diesen ist;

eine Einrichtung zur Verwendung des Korrelationssignals zur Erzeugung eines gewichteten multispektralen Signals;

eine Einrichtung, um in ähnlicher Weise ein gewichtetes multispektrales Signal für den Hintergrund zu erzeugen;

eine Einrichtung zur Summierung der gewichteten multispektralen Signale zur Erzeugung eines Rückführungsspektrums;

eine Einrichtung zur Subtraktion des Rückführungsspektrums von dem Eingangsspektrum auf einer bandweisen Basis, um ein Restspektrum zu erzeugen; und

eine Einrichtung zur Verwendung des Korrelationssignals, um zu bestimmen, ob das multispektrale Signal des interessierenden Flugkörpers im Eingangsspektrum enthalten war.

8. System nach Anspruch 1, bei dem die Prozessoreinrichtung ein Prozessor mit unendlicher Impuls-Ansprechcharakteristik ist.

9. System wie in Anspruch 8 dargelegt, bei dem der Prozessor einen Eingang, einen ersten Kanal mit einem bekannten spektralen Verteilungsmuster des Hintergrunds, einen zweiten Kanal mit einem bekannten spektralen Verteilungsmuster des Flugkörpers und einen Rückführungspfad hat, der den ersten und den zweiten Kanal mit dem Eingang verbindet, wobei das multispektrale elektro-optische Eingangsspektrum an dem Eingang bereitgestellt wird, und wobei der Prozessor:

das Eingangsspektrum an den ersten Kanal für die Anwendung auf den Hintergrund anlegt;

das Eingangsspektrum an den zweiten Kanal für die Anwendung auf eine bekannte Komponente des Flugkörpers anlegt; und die aus dem Anwenden erhaltenen Signale des Hintergrunds und des Flugkörpers in geeigneter Weise addiert, um das mulitspektrale elektro-optische Eingangsspektrum zu approximieren.

10. System nach Anspruch 9, bei dem der Prozessor das spektrale Verteilungsmuster des Hintergrunds mit dem Eingangsspektrum korreliert und ein gewichtetes spektrales Signal des Hintergrunds erzeugt, und wobei der zweite Kanal eine Einrichtung zur Korrelation des spektralen Verteilungsmusters des Flugkörpers mit dem Eingangsspektrum enthält, und eine Einrichtung zur Erzeugung eines gewichteten spektralen Signals des Flugkörpers; und

wobei der Prozessor den Signalausgang mit dem gewichteten spektralen Hintergrundsignal und den Signalausgang mit dem gewichteten spektralen Signal des Flugkörpers summiert, und die Summe beider in rekursiver Weise an den Eingang rückgeführt wird, um ein Restsignal zu erzeugen, das iterativ durch den ersten und den zweiten Kanal angewendet wird.

11. System nach Anspruch 9, bei dem der erste Kanal umfaßt:

eine Einrichtung zur Multiplikation der Bänder des spektralen Verteilungsmusters des Hintergrunds mit dem Eingangsspektrum auf einer bandweisen Basis, eine Einrichtung zur Aufsummierung der Produkte des multiplizierten Hintergrundsignals, und eine Einrichtung zur Integration der Summe, um einen ersten integralen Korrelationsausgang für den Hintergrund bereitzustellen; und

wobei der zweite Kanal eine Einrichtung zur Multiplikation korrespondierender Bänder des spektralen Verteilungsmusters des Flugkörpers mit dem Eingangsspektrum umfaßt, um ein multiplikatives Signal des Flugkörpers bereitzustellen, eine Einrichtung zur Auf summierung der Produkte des multiplikativen Signals des Flugkörpers, und eine Einrichtung zur Integration der Summe, um einen integralen Korrelationsausgang für den Flugkörper bereitzustellen; und

eine Einrichtung zur Steuerung eines Verfolgungsspiegels, die mit dem integralen Korrelationssignal des Flugkörpers gekoppelt ist, um die Abbildungseinrichtung auf den lokalisierten Sektor der Erdoberfläche zu richten, der den erfaßten Flugkörper auf der zweiten Bildebenenmatrix enthält.

12. System nach Anspruch 1, bei dem das elektro-optische Eingangsspektrum eine Vielzahl unterschiedlicher Wellenlängenbänder hat, wobei jedes Band im Bereich zwischen etwa 2, und 5,5 Mikron liegt.

13. System nach Anspruch 12, bei dem 6 bis 7 Bänder in dem Eingangsspektrum enthalten sind.

14. System nach Anspruch 13, bei dem die Bänder in dem Eingangsspektrum und in den spektralen Verteilungsmustern des Flugkörpers und des Hintergrunds die gleiche Anzahl haben.