DK147370B - Fremgangsmaade til at spore, foelge og omkoble mellem to taetliggende flyobjekter - Google Patents

Description

i U7370

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til at opmåle (spore eller følge) og omkoble mellem to tætliggende flyobjekter ved hjælp af et opmålingsanlæg, der indeholder et elektronisk iagttagelsessystem med en billedføler og et biliedapparat, et reguleringssystem til automatisk at rette billedføleren imod et flyobjekt, der skal følges, og mindst et første billedvur-deringssystem, i hvilketder ud fra iagttagelsessystemsignaler frembringes et første par sporingssignaler, som er et mål for den øjeblikkelige vinkel mellem retningen af det første flyobjekt og billedfølerens sigtelinie udtrykt i en azimutvinkel og en elevationsvinkel, og som tilføres reguleringssystemet som tilsvarende øjebliksværdi, hvorved der i iagttagelsessystemet frembringes et elektronisk vindue, der omrammer sigteliniens spor på billedapparatet og begrænser bearbejdningen af iagttagelsessystemets signaler i bi11edvurderingssystemet til sådanne signaler, der svarer til et på billedapparatet inden i vinduet liggende bi11edpunkt.

Opmålingsanlæg af denne art kendes f.eks. fra tysk fremlæggelsesskrift nr. 2.502.245. Iagttagelsessystemer af den omtalte art kendes også eksempelvis fra tysk offentliggørelsesskrift nr. 2.441.640; et elektronisk vindue anvendes i det væsentlige som middel til at forbedre en videokontrastanalyse af et billede af et flyobjekt. Som det eksempelvis kendes fra DS patentskrift nr. 3.736.376 er anlæg af denne art bestemt til og udformet således, at det elektroniske vindue og billedet af flyobjektet, der skal opmåles, bringes omtrent til midten af billedet på et bil ledapparat og holdes der. Der kendes også manuelt drevne styremidler - for det meste med en todimensionel bevægelig styrepind af den i tysk fremlæggelsesskrift nr.

2.209.073 omtalte art - med hvilket et elektronisk vindue kan lægges omkring andre billedpunkter end bi11edmidtpunktet.

Når operatøren ser at et 'flyobjekt, der skal opmåles, kommer frem på billedapparatet, placerer hun med styremidlet det elektroniske vindue omkring flyobjektets billede, hvorpå hun indkobler en automatisk styring. Nu styres eller rettes biliedføleren automatisk således, at billedet af flyobjektet og 2 147370 det elektroniske vindue på billedskærmen vender tilbage til billedmidten. Billedfølerens position bliver løbende målt, ligesom den nøjagtige placering af flyobjektets billede på apparatet, hvoraf data over flyobjektets stilling i azimut og elevation fremkommer. Til militær brug anvendes disse data f.eks. til at rette luftværns kanoner mod flyobjekter; til civile formål filmes eksempelvis flyobjektet løbende, medens data over flyobjektets stilling registreres kodet på filmen.

Et typisk eksempel på sådan civil anvendelse er opmåling af raketter, der eksempelvis anvendes til befordring af rumskibe. Det er såvel ved opsendelse af raketter som ved starten af rumskibe nødvendigt så nøjagtigt som muligt at kende positionen, hastigheden og accelerationen af flyobjektet. Netop i et sådant tilfælde er det imidlertid nødvendigt valgfrit at kunne følge både rakettens dyse og spids og eventuelt yderligere et andet vilkårligt punkt. Opmålingsanlæggets omkobling fra opmåling af et punkt til opmåling af et andet punkt (hvilke to punkter kan betragtes som to tætliggende i formation flyvende flyobjekter) medfører retningsfejl, der overvejende skyldes operatørens reaktionstid. En fordobling af billedvurderingssystemet er heller ingen løsning på obkoblingsproblemet, da der ved omkobling af reguleringssystemet fra det ene til det andet registreringssignal fremkommer indsvingnings forløb, der også forårsager fejl i opmålingen.

Formålet med opfindelsen er ved omkobling af opmåling af et flyobjekt til opmåling af et andet tætliggende flyobjekt at eliminere de fejl, der kan føres tilbage til operatørens indgriben eller til indsvingningsforløbet.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at der i iagttagelsessystemet, mens billedføleren automatisk følger det første flyobjekt ved hjælp af det første billedvurderingssystem frembringes et andet elektronisk vindue, der ved hjælp af manuelt betjente styremidler placeres som en ramme omkring billedet af det andet flyobjekt på bi11edapparatet, og ved at der i et andet billedvurderingssystem frembringes et andet par sporingssigna- 3 147370 ler, der dannes af iagttagelsessystemsignaler, der svarer til billedpunkter, der ligger inden i det andet vindue på billedapparatet, og som er et mål for den øjeblikkelige vinkel mellem det andet flyobjekts retning og sigtelinien - udtrykt i en azimut-vinkel og en elevations-vinkel, og ved at reguleringssystemets øjebliksværdi omkobles fra det første par sporingssignaler til det andet par sporingssignaler efter at det andet vindue er placeret på billedet af det første flyobjekt. På denne måde undgås at der mellem opmålingen af det første flyobjekt og opmålingen af det andet flyobjekt opstår et hul, nemlig den tid operatøren ville bruge til at flytte vinduet fra det første til det andet flyobjekt og udkoble og genindkoble den automatiske styring af billedføleren, som følger målet, dvs. flyobjektet.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er fortrinsvis ejendommelig ved, at for at placere det andet vindue på billedet af det andet flyobjekt adderes henholdsvis et azimut- og et elevati-onstilsætningdssignal til et første par signaler og samtidig forskydes det første elektroniske vindue med en til azimut-henholdsvis elevationstilsætningssignalet svarende forskydning bort fra billedmidten, medens det andet elektroniske vindue forbliver i billedmidten; både azimut- og elevationstilsætningssignalet ændres fra værdien 0 indtil - som følge af servosystemets reaktion på denne forandring - det andet par signaler omtrent er annuleret, hvorved varigheden af forandringsprocessen er væsentlig større end reguleringssystemets tidskonstant. Med denne foretrukne omkoblingsmetode ifølge opfindelsen opnås, at billedfølerens sigtelinie allerede er rettet mod det andet flyobjekt, når omkoblingen foretages, således at det indsvingningsforløb, der ellers ville opstå på grund af de elektroniske deles tidskonstanter og af de mekaniske deles træghed i reguleringssystemet, undgås.

Fortrinsvis kan fremgangsmåden ifølge opfindelsen være ejendommelig ved, at en øjeblikkelig position af manuelt styrbare styremidler bestemmer den øjeblikkelige værdi af azimut- hen- 4 147370 holdsvis elevationstilsætningssignalet, hvorved begge tilsætningssignaler i en udgangsposition af styremidlet indtager værdien 0, og ved at dette styremiddel i omkoblingsøjeblikket bliver virkningsløst, indtil det er bragt tilbage til udgangspositionen. Derved opnås at det første elektroniske vindue efter omkoblingen kommer tilbage i billedmidten for at være klar til fornyet omkobling til et andet flyobjekt, . hvorved utidig omskiftning udelukkes som betjeningsfejl.

Denne omskiftningsmetode er fordelagtig, ved at en enkel handling af operatøren samtidig omfatter det fremtidige andet flyobjekt til opmåling, og opmålingsanlægget bringes i den gunstigste elektroniske og mekaniske udgangssituation til denne opmåling, medens opmålingen af det første flyobjekt uforstyrret går videre.

Opfindelsen skal forklares nærmere i det følgende under henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et forenklet blokdiagram af et opmålingsanlæg til udøvelse af omskiftningsmetoden ifølge opfindelsen, og fig. 2 en skematisk fremstilling af et på billedapparatet frembragt billede ved udøvelse af omskiftningsmetoden ifølge opfindelsen.

I fig. 1 er der skematisk vist et målfølge- og opmålingsanlæg. Dette anlægs iagttagelsessystem indeholder en billedføler 1 og et billedapparat 2. Billedføleren 1 er eksempelvis et lys- eller infrarødtfølsomt fjernsynskamera? dens sigtelinie 3 er vist som en stiplet linie. Billedapparatet 2 er eksempelvis et almindeligt fjernsynsbi11edapparat med en billedskærm 4. På billedskærmen fremkommer sigteliniens 3 spor omtrent i billedmidten. Billedføleren 1 rettes ved hjælp af et servo-system 5 mod det flyobjekt, der skal betragtes, hvad der er symboliseret med en punkteret pil 6? servosystemets efterslæb negligeres her, dvs. der gåes ud fra, at servosystemet er i stand til at følge flyobjektets bevægelse.

5 147370

Billedfølerens 1 signaler tilføres via en ledning til et første billedvurderingssystem 8 og til et andet billedvurderingssystem 9. Sådanne billedvurderingssystemer kendes; de analyserer signalerne fra billedføleren svarende til .billedet af flyobjektet for på grund af bi11edkontrasten at bestemme tyngdepunktet eller det midterste punkt af flyobjektets billedflade og frembringer et par sporingssignaler, der betegner tyngdepunktets placering i forhold til et koordinatsystem; koordinatsystemets referencepunkt og retningen af koordinatakserne er således valgt, at hvert sporingssignal er proportionalt med flyobjektets vinkelmål i azimut- og elevationssporingen i relation til sigtelinien. Pra det første billedvurderingssystem 8 afgives et første par sporingssignaler på et lederpar 10, ligesom et andet par sporingssignaler afgives fra det andet billedvurderingssystem 9 på et lederpar 11; lederparrene er på tegningen vist med to skråstreger, der krydser ledningen.

Det første par sporingssignaler føres via ledningsparret 10 via et additionsværk 12 og en omskifter 13, hvis funktion skal forklares nærmere i det følgende, til et lederpar 14; ligeledes føres det andet par sporingssignaler fra lederparret 11 via omskifteren til lederparret 14. De fra lederparret 14 førte signaler afgives til servosystemet 5 som øjebliksværdier, dvs. hvert af signalerne tjener som øjebliksværdi for sigteliniens 3 retning i azimut og elevation; samtidig aftages disse sporingssignaler fra et lederpar 16 for at blive anvendt til registrering af den øjeblikkelige retning af sigtelinien.

I en første vinduesfrembringerenhed 17 styres det første billedvurderingssystem 8 via lederen 18. Sådanne elektroniske vinduer kendes og tjener til at forbedre kontrastanalysen af flyobjektets billedflade; til identifikation af flyobjektets billede analyseres kun sådanne billedpunkter, der befinder sig inden i det elektroniske vindue. Den første vinduesfrembringerenhed 17 styrer en første videoblander 19 via en leder 20. I en anden vinduesfrembringerenhed 21 frembringes signaler 6 147370 til et andet elektronisk vindue, og den styrer det andet billed-vurderingssystem 9 via lederen 22; den anden vinduesfrembringer-enhed 21 styrer ligeledes en anden videoblander 23 via en leder 24.

Billedfølerens 1 signaler tilføres fra lederen 7 til en anden indgang af de to videoblandere 19 og 23. Udgangssignalerne fra videoblanderne 19 og 23 tilføres via hver sin leder 25 henholdsvis 26 til en tredje videoblander 27, hvis udgangssignal via en leder 28 styrer billedapparatet 2.

På denne måde frembringes der på billedskærmen 4 et billede, der fremstiller de fra de elektroniske vinduer modificerede signaler fra billedføleren 1; modifikationen består deri, at i billedet på billedskærmen vises en ramme for hvert af vinduerne; en anden kendt og endog mere almindelig udformning viser et trådkors i vinduets midte, medens rammen af de respektive vinduer ikke vises.

Der er indrettet et styremiddel 29, som en operatør kan betjene ved hjælp af en todimensionel bevægelig styrepind 30; hver af styrepindens 30 bevægelsesretninger styrer på kendt måde i styremidlet 29 frembringelsen af et tilsætningssignal. Det ene tilsætningssignal er knyttet til azimutkoordinaten og det andet elevationskoordinat. Begge tilsætningssignaler til- føres via lederparret 31 dels til additionskredsløbet 12 og dels til den første vinduesfrembringerenhed 17.

I additionskredsløbet 12 summeres til hinanden hørende sporings- og tiIsætningssignaler, hvoraf der fremkommer et azimut og et elevations-sumsignal, der tilføres omkobleren 13 via hver sin leder i et lederpar 15. Det antages først, at omkobleren forbinder lederparret 15 med lederparrene 14 og 16, medens lederparret 11 ikke yderligere er forbundet. Additionen af tilsætningssignalerne til sporingssignalerne bevirker en ændring i den til servosystemet 5 på lederparret 14 tilførte øjebliksværdi. Servosystemet 5 reagerer på denne ændring af 7 147370 øjebliksværdien ved en ændring af sigteliniens 3 retning, hvad der imidlertid bevirker, at sigtelinien 3 afviger fra det første flyobjekts retning med en af tilsætningssignalerne bestemt værdi. Da sigteliniens 3 spor på skærmen 4 grundlæggende ligger i billedmidten fremkommer nu billedet af det første flyobjekt forskudt fra billedmidten med en størrelse, der er bestemt af tilsætningssignalerne.

Samtidig bevirker azimut- og elevationstilsætningssignalerne i den første vinduesfrembringerenhed 17, at centrum af det første elektroniske vindue forskydes. Når begge tilsætningssignalerne er lig med 0 ligger vinduesmidten i billedskærmens 4 billedmidte; et azimuttilsætningssignal bevirker en horisontal forskydning og et elevationstilsætningssignal en vertikal forskydning af rammen og nærmere bestemt med nøjagtig den samme størrelse som forskydningen af flyobjektets billede som følge af det samme tilsætningssignal. På denne måde omrammer det første elektroniske vindue i hver forskydningstilstand altid billedet af det første flyobjekt.

Det andet elektroniske vindue forbliver imidlertid hele tiden centreret i billedmidten, da den tilsvarende anden vinduesfrembringerenhed 21 ikke styres af tilsætningssignalerne. Operatøren kan altså med styrepinden 30 frembringe sådanne tilsætningssignaler, der bevirker en sådan forskydning af billedet af det første flyobjekt og det første elektroniske vindue, at billedet af det andet flyobjekt nøjagtigt kommer til at ligge i billedmidten og i det andet elektroniske vindue.

En sådan tilstand er anskueliggjort i fig. 2.

I fig. 2 er billedet på billedskærmen 4 vist. Omkring billedmidten ligger det andet elektroniske vindue, hvis ramme 42 er gjort synlig. Forskudt fra billedmidten er der ligeledes vist en synlig ramme 41 af det første elektroniske vindue.

På billedskærmen er der et billede 43 af en raket, hvis spids befinder sig i rammen 42, medens dens motor, dvs. det varmeste punkt af de fra dysen udtrædende gasser ses i rammen 41.

8 147370 I denne situation mangler opmålingsanlægget motorens retning, dog har operatøren ved hjælp af styrepinden 30 forskudt billedet på billedskærmen 4, således at rakettens spids er anbragt i bi11edmidten. Sigtelinien 3 er altså i denne situation rettet mod rakettens spids. Følgelig forårsager en senere opmålingsomkobling fra motoren til spidsen af raketten ingen ændring i sigteliniens ændring, ingen bevægelse af billedføleren og ingen ændring af servosystemets tilstand - der kræves således ingen tid til opsøgning af det nye flyobjekt eller til indsvingning af servosystemet.

Omskiftningen foretages ved betjening af en omskifterknap 32, der befinder sig på styrepindens 30 knap. Et tryk på omskifterknappen 32 bevirker en afbrydelse af forbindelsen mellem lederparrene 15 og 14, samt dannelsen af en forbindelse mellem lederparrene 11 og 14 dannes, hvad der symboliseres med den punkterede pil 33. Samtidig bliver - ved et tryk på omskifter-knappen 32 - de fra lederparret 31 førte tilsætningssignaler sat til værdien 0, og gives først fri, når styrepinden 30 er bragt tilbage til udgangsstillingen, dvs., når tilsætningssignalet alligevel indtager værdien 0.

Ved et tryk på omskifterknappen 32 får servosystemet 5 altså sin øjebliksværdi fra det andet sæt sporingssignaler fra det andet billedvurderingssystem 9, således at sigtelinien 3 nu følger det andet flyobjekt. Tilsætningssignalet vender tilbage til 0, således at det første elektroniske vindue kommer tilbage til billedmidten og der overlejrer det andet elektroniske vindue. Når det på omskifterknappen 32 udøvede tryk ophører, er lederparrene 15 og 14 atter forbundne, medens forbindelsen mellem lederparrene 11 og 14 atter er afbrudt.

Da lederparret 31 ikke mere fører nogle tilsætningssignaler, bliver det første sporingssignal fra det første vurderingssystem 8 adderet med 0 i additionsværket 12, dvs. ikke forandret, således at servosystemet 5 ikke påtrykkes nogen bestemt værdi. Sigtelinien 3 forbliver altså rettet på det andet flyobjekt, og opmålingsanlægget står i en beredskabstilstand til at gentage omkoblingsprocessen mod et andet flyobjekt, så snart

Claims (4)

147370 dette ønskes. Kort fortalt angår opfindelsen en omkoblingsmetode til efter hinanden at opmåle to tætliggende flyobjekter ved hjælp af et opmålingsanlæg med et fjernsynssystem. Et reguleringssystem modtager sporingssignaler, der svarer til et flyobjektbilledes afstand fra billedmidten og retter fjernsynskameraets sigtelinie mod dette flyobjekt. Et elektronisk vindue begrænser dannelsen af sporingssignaler til bidraget fra dem i vinduet liggende billedpunkter af flyobjektet. Under opmåling af det første flyobjekt med et første par sporingssignaler og et første vindue frembringes omkring billedmidten et andet vindue, samt et andet sæt sporingssignaler, der er begrænset af det andet vindue. Det første sæt sporingssignaler bliver ved betjening af en styrepind1- adderet til tilsætningssignaler for at forskyde sigtelinien og derved bringe billedet af det andet flyobjekt ind i billedmidten. Derefter omkobles reguleringssystemet til en styring efter det andet par signaler. Derved elimineres indsvingsningsfænomener og retningsfejl på grund af operatørens reaktionstid. Patentkrav. Fremgangsmåde til at opmåle, (spore eller følge) og omkoble mellem to tætliggende flyobjekter ved hjælp af et opmålingsah-lsg, der indeholder et elektronisk iagttagelsessystem med en billedføler (1) og et billedapparat (2), et reguleringssystem (5) til automatisk at rette billedføleren imod et flyobjekt, der skal følges, og mindst et første billedvurderingssystem (8), i hvilke der ud fra iagttagelsessystemsignaler frembringes et første par sporingssignaler, som er et mål for den øjeblikkelige vinkel mellem retningen af det første flyobjekt og billedfølerens sigtelinie (3) udtrykt i en azimutvinkel og en elevationsvinkel, og som tilføres reguleringssystemet (5) som tilsvarende øjebliksværdi, hvorved der i iagttagelses- 147370 ίο systemet frembringes et elektronisk vindue, der omrammer sigteliniens spor på billedapparatet og begrænser bearbejdningen af iagttagelsessystemets signaler i billedvurderingssystemet til sådanne signaler, der svarer til et på billedapparatet inden i vinduet liggende bi11edpunkt, kendetegnet ved, at der i iagttagelsessysternet, mens billedføleren (1) automatisk følger det første flyobjekt, ved hjælp af det første billedvurderingssystem (8) frembringes et andet elektronisk vindue, der ved hjælp af manuelt betjente styremidler (29) placeres som en ramme omkring billedet af et andet flyobjekt på billedapparatet, og ved at der i et andet billedvurderingssystem (9) frembringes et andet par sporingssignaler der dannes af iagttagelsessystemsignaler, svarende til et på billedapparatet inden i det andet vindue liggende billed-punkt, og som er et mål for den øjeblikkelige vinkel mellem det andet flyobjekts retning og sigtelinien udtrykt i en azimut-vinkel og en elevations-vinkel, og ved at reguleringssystemets (5) øjebliksværdi omkobles fra det første par sporingssignaler til det andet par sporingssignaler efter at det andet vindue er placeret på billedet af det første flyobjekt.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at for at placere det andet vindue på billedet af det andet flyobjekt adderes henholdsvis et azimut- og elevationstilsætningssignal til et første par sporingssignaler, og samtidig forskydes det første vindue bort med en til azimut- og elevationstilsætningssignalet svarende forskydning, medens det andet elektroniske vindue forbliver i billedmidten.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at både azimut- og elevationstiIsætningssignalet ændres ud fra værdien 0 indtil - som følge af reguleringssystemets (5) reaktion på denne ændring - det andet par sporingssignaler omtrent er annuleret.

4. Fremgangsmåde ifølge krav 3, kendetegnet ved,