DE69727060T2

DE69727060T2 - Beobachtungs- und zielsystem

Info

Publication number: DE69727060T2
Application number: DE69727060T
Authority: DE
Inventors: Pierre Thomas; Jean-Claude Roy; Denis Perthuis
Original assignee: Sagem SA; Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA; Sagem SA
Priority date: 1996-07-24
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2017-07-24
Also published as: FR2751761A1; DE69727060D1; IL128191A; FR2751761B1; KR20000068017A; KR100477256B1; WO1998003882A1; EP0914620A1; EP0914620B1; IL128191A0; US6484619B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Beobachtungs- und Zielsysteme.
Sie betrifft insbesondere eine Verbesserung optoelektronischer Rundsicht-Beobachtungssysteme, die an Fahrzeuge und insbesondere an Kampfhubschrauber montiertert sind.
Systeme dieser Art sind bereits bekannt, insbesondere kreiselstabilisierte Geräte und Zielsysteme für Hubschrauber und Panzerfahrzeuge einer der antragstellenden Gesellschaften.
Üblicherweise umfaßt ein solches System eine optische Einheit für einen Beobachtungs- und Visierkanal im sichtbaren Strahlungsbereich (rein optischer Kanal), sowie verschiedene Sensoren, wie etwa eine Infrarotkamera, eine Fernsehkamera bzw. Fernsichtkamera und einen Laser, insbesondere für die Nachtsicht, die Abweichungsbestimmung, die Telemetrie und/oder die Zielerfassung.
Die Visierlinie dieser verschiedenen Mittel ist in Dreh- und Höhenwinkel schwenkbar bezüglich dem Fahrzeugbau montiert.
Die derzeit bekannten Beobachtungs- und Zielsysteme sind besonders für die Beobachtung, die Erkennung und Identifikation, sowie für Schüsse und im Allgemeinen für die meisten militärischen Missionen ausgelegt.
Das Dokument FR-A-2 597 617 zeigt ein Beobachtungs- oder Zielsystem mit einem schwenkenden Drehturm. Der Drehturm trägt eine optische Einheit die eine Fernsichtkamera, eine Wärmekamera sowie einen Radarkanal umfaßt. In diesem System muss die Ausrichtung zwischen den verschiedenen Komponenten regelmäßig erneuert werden.
Indessen können bestimmte militärische Situationen ein Eingreifen weit hinter der Front der militärischen Kräfte inmitten der feindlichen Stellungen erfordern.
Bei einer Mission des Eindringens in ein vom Feind kontrolliertes Gebiet ist es unter anderem erforderlich, unvorhergesehene Bedrohungen zu erkennen, die während der Vorbereitung der Mission unbekannt blieben und während des Vormarsches auftreten könnten.
Für das Gelingen einer solchen Mission stellen sowohl die Beobachtung, wie sie heutzutage mit Hilfe optronischer Mittel möglich ist, die manuell ausgerichtet werden und deren Leistungsgrenzen je nach Einsatzbedingungen schnell erreicht sind, als auch die Identifikation unzureichende Betriebsarten bzw. Funktionen dar. Ihnen müssen andere Betriebsarten hinzugefügt werden, wie etwa die Dauerüberwachung und – erkennung, damit die Besatzung des Fahrzeuges (Hubschrauber, Bodenfahrzeug...) rechtzeitig Ausweich- und Umgehungsmanöver einleiten kann, um den Gegner nicht zu warnen und die Mission fortsetzen zu können.
Die aktuellen Beobachtungs- und Zielsysteme erlauben es jedoch nicht, eine Dauerüberwachung oder -erkennung durchzuführen.
So weist die Infrarot-Erkennung, wenn sie eine gute Auflösung ermöglicht, eine Sichtweite und einen Kontrast auf, die von Feuchtigkeit und schlechten Wetterbedingungen beeinträchtigt werden.
Ein Ziel der Erfindung ist es, ein Beobachtungs- und Zielsystem vorzuschlagen, das es erlaubt, diesen Nachteil zu beheben.
Die Erfindung schlägt ein Beobachtungs- oder Zielsystem für Fahrzeuge vor, wie sie in Anspruch 1 definiert sind.
Eine derartige Anordnung erlaubt es, über einen Aufbau mit optimalem Platzbedarf zu verfügen.
Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor. Diese Beschreibung dient ausschließlich der Darstellung und ist nicht einschränkend. Sie ist zusammen mit den beigefügten Zeichnungen zu lesen, von denen
1 eine Explosionsdarstellung einer Visiervorrichtung gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung ist.
2 eine Querschnittsansicht eines Details der Visiervorrichtung aus 1 ist.
Das in den 1 und 2 dargestellte kreiselstabilisierte Beobachtungs- und Zielsystem umfaßt eine Struktur 1, die direkt oder mittels einer Aufhängung an das Fahrzeug befestigt ist, sowie einen auf dieser Struktur 1 aufgenommenen Sockel 2.
Der Sockel 2 trägt, im Inneren des Fahrzeuges, ein optisches Gehäuse 4 sowie, ein einziehbares Teleskop oder Okularrohr 3 von an sich bekanntem Aufbau.
Auf der anderen Seite der Struktur 1 trägt dieser Sockel 2 eine Befestigung 5, die als Träger für die Mittel der verschiedenen Beobachtungs- und Detektionskanäle dient. Diese Befestigung 5 ist auf dem Sockel 2 um die Drehwinkelachse Ag des Systems drehbar.
Die Befestigung 5 trägt ein Gehäuse einer optischen Einheit 6 und eine Wärmekamera 7, die diametral entgegengesetzt bezüglich der Achse Ag angeordnet sind.
Das Gehäuse 6 und die Wärmekamera 7 sind beide drehbar um eine Achse As auf die Befestigung 5 montiert, welche senkrecht zu der Achse Ag steht und die Höhenwinkel-Drehachse der unterschiedlichen Beobachtungs- und Detektionsmittel des Systems definiert.
Dieses Gehäuse 6 dient als mechanische Halterung für zahlreiche Elemente.
Es trägt insbesondere eine optische Einheit 9, sowie eine Radarempfangseinheit 10.
Die Radarempfangseinheit 10 ist auf dem Gehäuse 6 mittels eines Fußes 10a angebracht, welchen die Einheit 10 aufweist. Dieser Fuß 10a wird in einer komplementären Lagerung 6a aufgenommen, welche die Oberseite des Gehäuses 6 aufweist.
Die optische Einheit 9 wird zusammen mit einer an ihr befestigten Radarsendeeinheit 11 und Fernsichtkamera 12 von einer Aussparung des Gehäuses 6 am Ort der Höhenwinkelachse As aufgenommen.
Das optische Element 9, die Einheit 11 und die Kamera 12 werden in dem Gehäuse 6 durch einen an den Hauptkörper des Gehäuses 6 angebrachte Kappe 13 geschützt.
Diese Kappe 13 weist wenigstens ein Fenster 13a auf, durch welches der optische Block 9 und die Kamera 12 die Umgebung des Fahrzeugs visualisieren.
In der in 2 genauer dargestellten Ausführungsform, trägt das Gehäuse 6 auch einen äußeren konkaven Reflektor 14, der mit einem geneigten planen Reflektor 15 die von der Umgebung des Fahrzeuges reflektierten Millimeterwellen auf den Detektor 16 der Radarempfangseinheit 10 fokussiert.
Andere Verfahren zur Fokussierung der Millimeterwellen können verwendet werden, wie etwa ein oder mehrere Reflektoren, Linsen, Mehrfachspalte, die einzeln oder kombiniert eingesetzt werden können.
Der Millimeterwellenreflektor 14 ist derart ausgerichtet, dass seine Beobachtungsrichtung mit jenen der optischen Einheit 9 und der Kameras 7 und 12 übereinstimmt.
Die oben beschriebenen verschiedenen Elemente des Systems, die außerhalb der Struktur 1 des Fahrzeuges liegen, werden unter einem Schutzkörper 17 geschützt, der mittels einer Scheibe 17a drehbar um die Drehwinkelachse bezüglich der Struktur 1 auf der Befestigung 5 angebracht ist.
Dieser Schutzkörper 17 weist ein Radom 18 auf, das vor dem Millimeterwellenreflektor 14 liegt und durch den die Beobachtungen im Millimeterwellenbereich vorgenommen werden. Die Beobachtungen im Sichtbaren und im Infrarotbereich sowie die Lasertelemetrie und/oder die Lasererfassung geschehen über die Öffnungen, die in den Schutzkörper 17 beiderseits des Radoms 18 eingebracht wurden.
Bei einer Vorrichtung der hier beschriebenen Art befinden sich die Mittel zur Beobachtung im sichtbaren Bereich (rein optischer Kanal), im Infrarotbereich und im Millimeterwellenbereich in unmittelbarer Nähe zueinander und weisen ständig die selbe Orientierung bezüglich Höhenwinkel und Drehwinkel auf.
Die verschiedenen über diese unterschiedliche Kanäle aufgenommenen Bilder werden stabilisiert und in eine gleiche, bezüglich Höhen- und Drehwinkel verstellbare Richtung ausgerichtet. Diese Ausrichtung ist bezüglich der Richtung des Fahrzeuges sowie bezüglich dessen Fortbewegungsrichtung präzise bekannt. Die verschiedenen gerichteten Bilder können ein gleiches Beobachtungsfeld oder, je nach des verwendeten Betriebsmodus: Überwachung, Suche oder Identifikation, unterschiedliche Beobachtungsfelder aufweisen.
Daß die optischen und Millimeterwellenempfänger dieselbe stabilisierende Halterung nutzen führt zu einer verbesserten Kenntnis der Position der beobachteten Objekte im Vergleich zu Empfängern, die an verschiedenen stabilisierenden Halterungen angebracht sind.
Vorteilhafterweise umfaßt das System auch Mittel, um in der Betriebsart Überwachung und/oder Suche die optischen Mittel welche die Einheit 9 darstellt, die Sensoren welche die Kamera 12 und die Wärmekamera 7 darstellen, sowie die Millimeterwellenmittel automatisch, ohne Eingreifen des Beobachters derart zu steuern, dass ihre gemeinsame Beobachtungsrichtung automatisch das Umfeld des Fahrzeugs in Höhen- und/oder Drehwinkel abtastet, insbesondere mit den gewünschten Amplituden und in den gewünschten Geschwindigkeiten.
In einer Variante wird, um die Erkennungsunabhängigkeit der Millimeterwellenmittel zu erhöhen, ihrer mechanischen Bewegung um die Drehwinkel- und die Höhenwinkelachse, mit dem Gehäuse 6, an dem sie angebracht sind und mit der optischen Einheit und den Sensoren, ein an sich bekannter elektronischer Millimeterwellenstrahlen-Scan hinzugefügt. Dieses Abtasten erfolgt in Höhenwinkel und/oder in Drehwinkel bezüglich der sogenannten kanonischen Position, welche der Position des Millimeterwellenstrahls in dem Moment entspricht, in dem seine Achse in die gleiche Richtung weist wie die optischen Achsen der optischen Einheit und der Sensoren.
Die über die unterschiedlichen Kanäle empfangenen Bilder werden an Bord des Fahrzeuges derart genutzt, dass die Schwächen oder Limitierungen, die einer dieser unterschiedlichen Kanäle aufweisen kann, durch die Vorteile der anderen Kanäle ausgeglichen werden.
Während die Infrarotbeobachtung eine Sichtweite und einen Kontrast aufweist, die stark von Feuchtigkeit, Dunst, Nebel oder Regen beeinflusst werden, sind die Millimeterwellen wenig empfindlich gegenüber diesen Wetterbedingungen. Sie durchdringen insbesondere Nebel, wohingegen dieser für Infrarotlicht undurchlässig ist.
Außerdem sind die von der Infrarot- und der Rader-Vorrichtung nachgewiesenen Parameter unterschiedlicher Art. Die Infrarotvorrichtung detektiert die natürliche Strahlung von Körpern, d. h. ihren Emissionsgrad, wogegen die aktive Radarvorrichtung auf deren Reflexionsvermögen beruht. Dieses Reflexionsvermögen ist im Fall metallischer Objekte von besonderer Bedeutung.
Vorteilhafterweise umfaßt das System Behandlungs- und Visualisierungsmittel, die es einem Bediener ermöglichen, entweder jedes der verschiedenen Bilder der verschiedenen Kanäle unabhängig voneinander, oder ein aus den Bildern der verschiedenen Kanäle kombiniertes und verbessertes Bild sichtbar zu machen.
Insbesondere kann ein künstliches Bild auf einem Bildschirm eines in der Nähe des Okularrohres 3 befindlichen oder mit diesem integrierten Monitors 19 abgebildet werden, beispielsweise durch Integration der entsprechenden Daten der verschiedenen Kanälen.
Das beschriebene System kann gemäß mehrerer Betriebsarten benutzt werden.
Beispielsweise werden in der Hauptbetriebsart der Radarkanal und der Infrarotkanal auf komplementäre Weise benutzt, um einen Betrieb im Überwachungs- oder Detektionsmodus durchzuführen.
Außerdem kann die Radareinheit 10 eingesetzt werden, um Zugriff auf Geschwindigkeitsmessungen per Doppleranalyse zu haben oder um Zugriff auf Entfernungsmessungen zu haben.
Die verschiedenen Beobachtungskanäle können außerdem auf komplementär Weise eingesetzt werden, um den Bedienern im Inneren des Fahrzeuges eine taktische Analyse des Operationsfeldes, oder auch eine Steuerungs-, Antikollisions- und Navigationshilfe oder eine Wetterüberwachung zu liefern.
Sie können auch benutzt werden, um im Identifikationsmodus Hilfsmittel für die Schußführung, automatische Verfolgung, Erfassung/Beleuchtung oder Ausrichtung bereitzustellen.
Die erfindungsgemäßen Beobachtungs- und Zielsysteme werden vorteilhaft für Kampfhubschrauber und Bodenfahrzeuge eingesetzt.

Claims

Beobachtungs- oder Zielsystem für Gefährte umfassend eine Befestigung (5), die gegenüber dem Fahrzeug um eine Drehwinkelachse (Ag) schwenkbar ist, wobei die Befestigung (5) ein Gehäuse (6) einer optischen Einheit (9) für einen Beobachtungs- und/oder Empfangskanal im sichtbaren Bereich, sowie eine Wärmekamera (7) trägt, die schwenkbar um eine zur Drehwinkelachse (Ag) senkrechte Höhenwinkelachse (As) montiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (6) und die Wärmekamera (7) im Verhältnis zur Drehwinkelachse (Ag) auf symmetrische Weise angeordnet sind, sowie dadurch, daß das System desweiteren einen Radarkanal umfaßt, der im Gehäuse (6) eine Radarsendeeinheit (11), auf dem Gehäuse und rechts von der Drehwinkelachse (Ag) eine Radarempfangseinheit (10), sowie auf dem Gehäuse (6) angeordnet Mittel (14, 15) zum Fokussieren von Radarwellen auf die Radarempfangseinheit (10) umfaßt, sowie dadurch, daß die optische Einheit (9), die Wärmekamera (7) und der Radarkanal derart in Verbindung stehen, daß sie immer die selbe Orientierung bezüglich Drehwinkel und Höhenwinkel aufweisen.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierungsmittel (14, 15) einen konkaven Reflektor (14) und einen geneigten planen Reflektor (15) umfassen.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierungsmittel (14, 15) zwischen der optischen Einheit (9) und der Wärmekamera (7) liegen.
System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Schutzkörper (17) umfaßt, der ein die Fokussierungsmittel (14, 15) bedeckendes Radom (18) umfaßt, und der auf beiden Seiten des Radoms (18) Öffnungen aufweist, die dem optischen System (9) bzw. der Wärmekamera (7) gegenüberliegen.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierungsmittel (14, 15) Fokussierungsmittel im Millimeterwellenbereich sind.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Millimeterwellen-Fokussierungsmittel Mehrfachspalte umfassen, die nach einem speziellen Gesetz aufgeteilt sind.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgeteilten Mehrfachspalte zumindest einem Reflektor oder einer Linse zugeordnet sind.
System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Millimeterwellen-Fokussierungsmittel eine oder mehrere Linsen aufweisen, die mit einem oder mehreren Reflektoren in Verbindung stehen können.
Beobachtungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es Verarbeitungs- und Visualisierungsmittel umfaßt, die es einem Bediener ermöglichen entweder jedes der verschiedenen Bilder der verschiedenen Beobachtungs- und/oder Empfangskanäle (7, 9, 10, 12) unabhängig voneinander, oder ein Bild, das aus den Bildern der verschiedenen Kanäle (7, 9, 10, 12) neu gebildet wird, sichtbar zu machen.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es Mittel umfaßt um die Orientierung der optischen Mittel, der Sensoren und der Millimeterwellen-Mittel, derart zu steuern, daß ihre gemeinsame Beobachtungsrichtung automatisch einen Scan der Fahrzeugumgebung in Drehwinkel und/oder Höhenwinkel durchführt.
System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Millimeterwellen-Mittel mit einem zusätzlichen elektronischen Scanner ausgestattet sind.