EP0234030B1 - Vorrichtung zum Lenken eines Flugkörpers - Google Patents

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EP0234030B1
EP0234030B1 EP86117392A EP86117392A EP0234030B1 EP 0234030 B1 EP0234030 B1 EP 0234030B1 EP 86117392 A EP86117392 A EP 86117392A EP 86117392 A EP86117392 A EP 86117392A EP 0234030 B1 EP0234030 B1 EP 0234030B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
guide beam
field
missile
section
field section
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP86117392A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0234030A1 (de
Inventor
Gregor Dr. Ing. Cremosnik
Joachim Dipl.-Phys. Timper
Johann Dipl.-Phys. Holzberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rheinmetall Air Defence AG
Original Assignee
Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon Buhrle AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon Buhrle AG filed Critical Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon Buhrle AG
Publication of EP0234030A1 publication Critical patent/EP0234030A1/de
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Publication of EP0234030B1 publication Critical patent/EP0234030B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G7/00—Direction control systems for self-propelled missiles
    • F41G7/20—Direction control systems for self-propelled missiles based on continuous observation of target position
    • F41G7/24—Beam riding guidance systems
    • F41G7/26—Optical guidance systems

Definitions

  • the invention relates to a device for guiding a missile with the aid of an electromagnetic beacon according to the preamble of claim 1.
  • an optical guide beam is generated by a light source, with which a missile is directed against a target from a launch base.
  • Means are provided to fan out the guide beam in such a way that the beam cross section consists of intersecting beams.
  • Means are also provided for modulating and deflecting the fanned out light beam, each bar being modulated differently.
  • the missile there is a receiver with photocells and control elements to steer the missile along the beacon against the target.
  • a guide beam is also generated with the aid of a light source in a path on which the missile is to move.
  • the guide beam cross-section is broken down into a checkerboard-like area, each field of the checkerboard-like cross-sectional area having its own code such that the receiver in the missile can recognize the field in which the guide beam cross-sectional area is located.
  • Digital frequency modulation of the beacon of a device for guiding a missile is e.g. in U.S. Patent 4,299,360.
  • two rotating coding disks are used, with passage openings which allow the guide beam to pass through and modulate the guide beam according to their arrangement on the disk.
  • a known device of this type see DE-A 3 311 349) the position of a manned missile is to be determined. So-called laser curtains are produced. If the manned missile penetrates one of these curtains, it receives the information at which point it has penetrated the forehand. With this known device, only the position of the manned missile is determined and communicated to the pilot of the missile so that he can correctly steer the missile. This known device thus serves only to determine the actual value and not the setpoint.
  • a target-tracking laser beam simultaneously forming the guide beam for a combat missile, which is launched to combat the attack missile.
  • the laser beam is constantly aimed at the target and forms a guide beam for guiding the defense projectile onto the attack projectile after the defense projectile has been fired.
  • a focused laser beam is aimed at the approaching target. This beam consists of three to four beams, which partially overlap. These beams have different frequencies, different modulation or different polarization.
  • the beam axis is determined by the coverage of the bundles.
  • a steering device for projectiles with a light source there is a steering device for projectiles with a light source.
  • the projectile can be directed with the light beam in two directions arranged at right angles to one another.
  • Two light beams with different wavelengths can be used for this. These beams are modulated at different frequencies. The modulation depends on the direction.
  • the beam can be divided.
  • a double-modulated laser beam can be divided into two partial beams.
  • a beam can also be used which is deflected alternately in two directions.
  • the beacon is frequency divided into four quadrants using four radiation sources, each of which has a different frequency.
  • the modulated radiation from the four sources is combined into a single beam with the desired spatial modulation.
  • the object which is to be achieved with the present invention is to create a simple device for guiding a missile, in which the risk that the missile inadvertently leaves the guide beam and can no longer be guided is as small as possible.
  • the device for guiding a missile with which this object is achieved has the features in the characterizing part of claim 1.
  • a chessboard-like scanning field is preferably generated with the aid of the device for deflecting the guide beam and each subfield is given its own code with the aid of the device for coding the guide beam.
  • a scanning field with circles or Spirals or any other pattern can be created.
  • the invention essentially consists in modulating a guide beam, in particular a CO 2 laser beam, first by means of an acousto-optical or electro-optical crystal with a code which contains the information to be transmitted.
  • the coded guide beam is deflected by a suitable device, in particular a deflection or scanning mirror, in such a way that it generates, for example, a checkerboard-like scanning field with eight by eight partial springs.
  • the deflected guide beam remains on each subfield until the required information has been transmitted and only then jumps to the next subfield.
  • a missile 6 is to be directed to a target 4 with the aid of a beacon 3.
  • a steering device 2 which directs the steering beam 3 towards the target 4 to be combated.
  • the directional axis 5 in the middle of the beacon 3 is indicated by dashed lines.
  • the missile 6 is to be directed against the target 4 in this guide beam 3.
  • the guide beam 3 is e.g. with the aid of a target tracking device, which is not described in detail here, is constantly aimed at the moving target 4. Instead of using the target tracking device, the guide beam 3 can be guided by hand to the target 4 until the missile 6 has reached the target 4.
  • the beacon 3 must have a sufficiently large cross-section to ensure that the missile 6 cannot fly out of the beacon after it is once in the beacon 3.
  • a guide beam 3 is generated which, compared to known guide beams, requires less power to generate it, i.e. the energy for generating the guide beam 3 is smaller than before, since only a subfield of the scanning beam is illuminated.
  • the coding should be able to be chosen as desired and should also be changeable as desired. This is not the case with known steering devices.
  • the data transmission performance should be high.
  • the laser 11 fed by a current source 10 generates a guide beam 3, the divergence of which is set by a device 12 for expanding the guide beam.
  • the guide beam is then encoded by a modulator 13.
  • the coded guide beam is changed by zoom optics 14 such that during the flight of the missile 6 e.g. the cross-section of the beacon is adjusted depending on the distance of the missile.
  • the focused and coded guide beam is deflected by a scanning mirror 15 and generates the checkerboard-like field 16.
  • An encoder 18 is connected to the modulator 13 via a driver 17 and a control element 20 is connected to the scanning mirror 15 via a driver 19.
  • the control element 20 is also connected to the zoom optics 14 via a driver 21. Both the encoder 18 and the control element 20 are connected to a common computer 22. Missiles 6 are indicated in various subfields 23 in the checkerboard-like scanning field 16 of the guide beam 3.
  • a frequency f a 80 Hz in the row direction, ie in the azimuth
  • the missile 6 is informed in which subfield 23 it is located. With 64 subfields 23, 3 bits are required to designate the column and another 3 bits to designate the row.
  • the missile 6 can be directed into the center of a partial field 23 by utilizing the natural beam distribution or by additional modulation.
  • the coding of the scanning field 16 described enables several missiles 6 to be steered simultaneously in different subfields 23 without the coding having to be changed.
  • coding can be used, in particular the analog methods: amplitude, frequency and phase modulation and the digital methods: on / off keying, frequency keying and phase shift keying.
  • the digital methods in particular phase shift keying, are preferred.
  • the coding is achieved by a phase jump compared to a reference signal.
  • a first frequency A corresponds to the logical assignment "0”
  • a second frequency B corresponds to the logical assignment "1”.
  • the rest of the coding corresponds to the phase shift keying just mentioned.
  • the encoder in the transmitter is synchronized with the decoder in the receiver before the launch of the missile.
  • the missile 30 has at its rear end a photodetector 31 with an upstream collecting lens and a narrowband filter which is connected to detector electronics 32.
  • detector electronics 32 there is an amplifier, a filter and a decoder. Special evaluation electronics in the missile are required to determine the center of the field.
  • a computer 33 is connected to the detector electronics 32. Control organs are used to guide the missile 30 ne 35 available, eg swiveling wings or nozzles.
  • the payload 36 for example an explosive charge, is located in the front part of the missile 30.
  • a current source 34 is provided to supply the various elements.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Lenken eines Flugkörpers mit Hilfe eines elektromagnetischen Leitstrahles gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Bei einer bekannten Vorrichtung zum Lenken eines Flugkörpers (siehe US-PS 3 398 918) wird durch eine Lichtquelle ein optischer Leitstrahl erzeugt, mit dem ein Flugkörper von einer Abschußbasis gegen ein Ziel gelenkt wird. Es sind Mittel vorhanden, um den Leitstrahl aufzufächern, derart, daß der Strahlenquerschnitt aus sich kreuzenden Balken besteht. Ferner sind Mittel vorhanden zum Modulieren und Ablenken des aufgefächerten Lichtstrahles, wobei jeder Balken anders moduliert ist. Im Flugkörper ist ein Empfänger mit Photozellen vorhanden sowie Steuerorgane, um den Flugkörper entlang des Leitstrahles gegen das Ziel zu lenken.
  • Bei einer anderen bekannten Vorrichtung dieser Art zum Lenken eines Flugkörpers (siehe US-PS 4 174 818) wird ebenfalls mit Hilfe einer Lichtquelle ein Leitstrahl erzeugt in einer Bahn, auf der sich der Flugkörper bewegen soll. Mit Hilfe einer sich drehenden Maske wird der Leitstrahlquerschnitt in eine schachbrettartige Fläche zerlegt, wobei jedes Feld der schachbrettartigen Querschnittsfläche einen eigenen Code besitzt, derart, daß der Empfänger im Flugkörper erkennen kann, in welchem Felde der Leitstrahlquerschnittsfläche er sich befindet.
  • Es ist bekannt, den elektromagnetischen Strahl einer Vorrichtung zum Lenken eines Flugkörpers zu modulieren. Man unterscheidet einerseits zwischen analoger und digitaler Modulation und andererseits zwischen Amplituden-, Phasen- und Frequenzmodulation, somit ergeben sich sechs verschiedene Modulationsarten.
  • Eine digitale Frequenzmodulation des Leitstrahles einer Vorrichtung zum Lenken eines Flugkörpers ist z.B. in der US-PS 4 299 360 beschrieben. Bei dieser bekannten Vorrichtung werden zwei sich drehende Kodierscheiben verwendet, mit Durchtrittsöffnungen, welche den Leitstrahl hindurchtreten lassen und dabei entsprechend ihrer Anordnung auf der Scheibe den Leitstrahl modulieren.
  • Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (siehe DE-A 3 311 349) soll die Lage eines bemannten Flugkörpers bestimmt werden. Es werden sogenannte Laservorhänge hergestellt. Falls der bemannte Flugkörper einen dieser Vorhänge durchdringt, erhält er die Information, an welcher Stelle er den Vorhand durchdrungen hat. Mit dieser bekannten Vorrichtung wird nur die Position des bemannten Flugkörpers ermittelt und dem Piloten des Flugkörpers mitgeteilt, damit er den Flugkörper richtig lenken kann. Diese bekannte Vorrichtung dient somit bloß zur Bestimmung des Istwertes und nicht des Sollwertes.
  • Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung dieser Art (siehe DE-A 2 922 592) sind Mittel zum Erkennen oder Auffinden, Verfolgen und Bekämpfen einer Rakete, d.h. eines angetriebenen Flugkörpers beschrieben. Es wird ein sogenanntes "Lidar-Doppler"-System verwendet sowie ein Geschoß zur Bekämpfung der Rakete. Es ist ferner ein Verfahren beschrieben, wonach das Erkennen oder Auffinden ausschließlich mit dem Lidar-Doppler-System erfolgt, wobei ein zielverfolgender Laserstrahl gleichzeitig den Leitstrahl für einen Bekämpfungsflugkörper bildet, der zur Bekämpfung des Angriffsflugkörpers abgeschossen wird. Der Laserstrahl ist ständig auf das Ziel gerichtet und bildet einen Leitstrahl zum Lenken des Verteidigungsgeschosses auf das Angriffsgeschoß, nachdem das Verteidigungsgeschoß abgeschossen wurde. Es wird ein gebündelter Laserstrahl auf das sich nähernde Ziel gerichtet. Dieser Strahl besteht aus drei bis vier Strahlenbündeln, die sich teilweise überdecken. Diese Strahlenbündel besitzen unterschiedliche Frequenzen, unterschiedliche Modulation oder unterschiedliche Polarisation. Die Strahlenachse ist durch die Überdeckung der Bündel bestimmt.
  • Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung dieser Art (siehe DE-A 2 951 941) ist eine Lenkvorrichtung für Geschosse vorhanden mit einer Lichtquelle. Das Geschoß kann mit dem Lichtstrahl in zwei zueinander rechtwinklig angeordneten Richtungen gelenkt werden. Dazu können zwei Lichtstrahlen mit unterschiedlicher Wellenlänge verwendet werden. Diese Strahlen werden mit unterschiedlicher Frequenz moduliert. Die Modulation erfolgt richtungsabhängig. Im Geschoß können zwei Detektoren vorhanden sein, die abhängig von der Wellenlänge auf den einen oder anderen Lichtstrahl ansprechen. Der Strahl kann unterteilt werden. Ein doppelt modulierter Laserstrahl läßt sich in zwei Teilstrahlen unterteilen. Insbesondere kann auch ein Strahl verwendet werden, der abwechselnd in zwei Richtungen abgelenkt wird.
  • Bei einer anderen bekannten Frequenzmodulationstechnik zur räumlichen Kodierung der Leitstrahlquerschnittsfläche einer Vorrichtung zum Lenken eines Flugkörpers (siehe US-PS 3 782 667) ist der Leitstrahl in vier Quadranten hinsichtlich der Frequenz unterteilt, indem vier Strahlenquellen verwendet werden, von denen jede eine unterschiedliche Frequenz aufweist. Die modulierte Strahlung der vier Quellen wird zu einem einzigen Strahl mit der gewünschten räumlichen Modulation verbunden.
  • Es hat sich gezeigt, daß die bekannten Vorrichtungen vereinfacht und verbessert werden können.
  • Die Aufgabe, welche mit der vorliegenden Erfindung gelöst werden soll, besteht in der Schaffung einer einfachen Vorrichtung zum Lenken eines Flugkörpers, bei welcher die Gefahr, daß der Flugkörper in unbeabsichtigter Weise den Leitstrahl verläßt und nicht mehr lenkbar wird, möglichst klein ist.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Lenken eines Flugkörpers, mit der diese Aufgabe gelöst wird weist die Merkmale im Kennzeichen des Anspruches 1 auf.
  • Vorzugsweise wird mit Hilfe des Gerätes zum Ablenken des Leitstrahles ein schachbrettartiges Abtastfeld erzeugt und jedes Teilfeld erhält mit Hilfe des Gerätes zum Kodieren des Leitstrahles einen eigenen Code. Statt des schachbrettartigen Abtastfeldes kann auch ein Abtastfeld mit Kreisen oder Spiralen oder einem beliebigen anderen Muster erzeugt werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Lenken eines Flugkörpers ist im folgenden, anhand der beigefügten Zeichnung, ausführlich beschrieben. Es zeigt:
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung der gesamten Anordnung einer Vorrichtung zum Lenken eines Flugkörpers von einer Abschußstelle zu einem Ziel, gemäß der vorliegenden Erfindung;
    • Fig. 2 ein Blockdiagramm der Lenkvorrichtung mit mehreren Flugkörpern;
    • Fig. 3 eine schematische Darstellung des Flugkörpers.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Lenken eines Flugkörpers ermöglicht es, mit Hilfe eines Leitstrahles einen oder mehrere Flugkörper, z.B. Raketen oder Geschosse während ihres Fluges zu lenken, bis sie ihr Ziel erreicht haben. Diese neue Vorrichtung hat gegenüber den bekannten Lenkvorrichtungen, wie sie weiter oben erwähnt wurden, folgende Vorteile:
    • a) Zur Erzeugung des Leitstrahles ist eine kleinere Leistung erforderlich.
    • b) Die Kodierung des Leitstrahles kann beliebig gewählt und jederzeit geändert werden.
    • c) Die Datenübertragungsgeschwindigkeit ist groß, d.h. pro Zeiteinheit können relativ viele Informationen vom Sender an den Empfänger im Flugkörper übermittelt werden.
  • Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, einen Leitstrahl, insbesondere einen C02-Laserstrahl zuerst durch einen akusto-optischen oder elektro-optischen Kristall zu modulieren mit einem Code, der die zu übermittelnden Informationen enthält. Der kodierte Leitstrahl wird durch ein geeignetes Gerät, insbesondere einen Ablenk- oder Abtastspiegel derart abgelenkt, daß er z.B. ein schachbrettartiges Abtastfeld erzeugt, mit acht mal acht Teilfedern. Der abgelenkte Leitstrahl verweilt dabei solange auf jedem Teilfeld, bis die erforderlichen Informationen übertragen sind, und springt erst dann zum nächsten Teilfeld.
  • Gemäß Fig. 1 soll mit Hilfe eines Leitstrahles 3 ein Flugkörper 6 auf ein Ziel 4 gelenkt werden. Auf dem Boden 1 befindet sich eine Lenkvorrichtung 2, welche den Lenkstrahl 3 auf das zu bekämpfende Ziel 4 richtet. Die Richtachse 5 in der Mitte des Leitstrahles 3 ist gestrichelt angedeutet. In diesem Leitstrahl 3 soll der Flugkörper 6 gegen das Ziel 4 gelenkt werden. Der Leitstrahl 3 wird z.B. mit Hilfe eines Zielverfolgungsgerätes, das hier nicht näher beschrieben ist, ständig auf das sich bewegende Ziel 4 gerichtet. Statt mit dem Zielverfolgungsgerät kann der Leitstrahl 3 von Hand solange dem Ziel 4 nachgeführt werden, bis der Flugkörper 6 das Ziel 4 erreicht hat.
  • Der Leitstrahl 3 muß einen genügend großen Querschnitt aufweisen, um zu gewährleisten, daß der Flugkörper 6 nicht aus dem Leitstrahl herausfliegen kann, nachdem er sich einmal im Leitstrahl 3 befindet. Mit der erfindungsgemäßen Lenkvorrichtung 2 wird ein Leitstrahl 3 erzeugt, der gegenüber bekannten Leitstrahlen eine geringere Leistung zu seiner Erzeugung erfordert, d.h. die Energie zur Erzeugung des Leitstrahles 3 ist kleiner als bisher, da nur ein Teilfeld des Abtaststrahles beleuchtet wird. Die Kodierung soll beliebig gewählt werden können und auch beliebig veränderbar sein. Dies ist bei bekannten Lenkvorrichtungen nicht der Fall. Außerdem soll die Datenübertragungsleistung hoch sein.
  • Die Lenkvorrichtung 2 besteht aus folgenden Geräten:
    • a) Gerät zur Erzeugung des elektromagnetischen Leitstrahles;
    • b) Gerät zum Aufweiten des Leitstrahles und Einstellen seiner Divergenz;
    • c) Modulator zum Kodieren des Leitstrahles, z.B. mit einem akusto-optischen oder elektro-optischen Kristall;
    • d) Zoom-Optik, um den Strahl in beliebiger Entfernung von der Lenkvorrichtung 2 auf die gewünschte Querschnittsfläche einzustellen.
    • e) Gerät um den modulierten Leitstrahl abzulenken, z.B. mit einem Ablenkspiegel (Scanning-Mirror) oder mit einem Kristall zur Erzeugung eines Abtastfeldes.
  • Diese Geräte sind im folgenden ausführlich beschrieben.
  • a) Gerät zur Erzeugung des elektromagnetischen Leitstrahles:
    • Die Wellenlänge eines solchen Leitstrahles beträgt z.B. 1,06 Ilm oder 10,6 µm. Insbesondere eignet sich ein 002-Laser oder ein Neodym-Laser mit einer Ausgangsleitung von 1-30 Watt.
  • b) Gerät zum Aufweiten des Leitstrahles und Einstellen seiner Divergenz:
    • Zum Aufweiten des Leitstrahles wird ein "IR-Beam - Expander" verwendet, mit welchem der Leitstrahl um das mehrfache aufgeweitet werden kann. Dieses Gerät eignet sich für Leitstrahlen mit einer Wellenlänge von 10,6 , die von einem C02-Laser erzeugt werden. Das Gerät ermöglicht es, die Divergenz des Leitstrahles einzustellen.
  • c) Modulator zum Kodieren des Leitstrahles:
    • Zur Modulation und Kodierung des Leitstrahles wird ein akusto-optischer oder elektro-optischer Modulator verwendet. Die zur Kodierung erforderliche Treiber-Elektronik ist Bestandteil des Gerätes. Die Modulationsfrequenz beträgt z.B. 10 MHz.
  • d) Zoom - Optik:
    • Als Fokussiergerät wird eine Zoom-Optik ZPO (Zoom-Projection-Optic) verwendet, mit welcher der Strahlquerschnitt variiert werden kann. Damit wird erreicht, dass im Bereich des zu lenkenden Flugkörpers der Strahlquerschnitt immer annähernd eine konstante Grösse aufweist, obwohl der Flugkörper sich immer weiter vom Abschussort entfernt.
  • e) Gerät zum Ablenken des modulierten Leitstrahles:
    • Der Leitstrahl wird mit Hilfe eines Spiegels eines Prismas, oder mit Hilfe eines akusto-optischen oder eines elektro-optischen Kristalles abgelenkt. Die Befehls-Syntax ist in der Beschreibung aufgeführt, sie ermöglicht über einen Computer das Gerät zu programmieren und zu steuern. Man unterscheidet verschiedene Abtastverfahren, z.B. das Raster-Scan-Verfahren oder das Vektor-Scan-Verfahren. Mit dem Raster-Scan-Verfahren wird ein schachbrettartiges Muster erzeugt.
    • Mit dem Vektor-Scan-Verfahren lassen sich beliebige Muster erzeugen, z.B. konzentrische Kreise, Spiralen, Rechteckmuster in Kartesischen Koordinaten oder Polar-Koordinaten.
  • Gemäss Fig.2 erzeugt der von einer Stromquelle 10 gespiesene Laser 11 einen Leitstrahl 3, dessen Divergenz von einem Gerät 12 zum Aufweiten des Leitstrahles eingestellt wird. Durch einen Modulator 13 wird der Leitstrahl anschliessend kodiert. Der kodierte Leitstrahl wird durch eine Zoom-Optik 14 derart geändert, dass während des Fluges des Flugkörpers 6 z.B. der Querschnitt des Leitstrahles in Abhängigkeit von der Entfernung des Flugkörpers eingestellt wird. Durch einen Abtastspiegel 15 wird der fokussierte und kodierte Leitstrahl abgelenkt und erzeugt das schachbrettartige Feld 16. An den Modulator 13 ist über einen Treiber 17 ein Kodierer 18 angeschlossen und an den Abtastspiegel 15 ist über einen Treiber 19 ein Steuerorgan 20 angeschlossen. An die Zoom-Optik 14 ist über einen Treiber 21 ebenfalls das Steuerorgan 20 angeschlossen. Sowohl der Kodierer 18 als auch das Steuerorgan 20 sind an einem gemeinsamen Rechner 22 angeschlossen. Im schachbrettartigen Abtastfeld 16 des Leitstrahles 3 sind Flugkörper 6 in verschiedenen Teilfeldern 23 angedeutet.
  • Die Wirkungsweise der beschriebenen Lenkvorrichtung ist wie folgt:
    • Das in Fig.2 dargestellte, schachbrettartige Abtastfeld 16 weist in jeder Zeile und in jeder Kolonne je 8 Teilfelder 23 auf und besteht somit aus 8x8 = 64 Teilfeldern 23. In jedem Teilfeld 23 verweilt der Leitstrahl beispielsweise die Zeit t1 = 1,25msec. Der Leitstrahl 3 benötigt somit 8 x 1,25 = 10msec zum Abtasten einer Zeile und springt dann zum Anfang der nächsten Zeile. Dafür benötigt der Leitstrahl 3 die Zeit t2 = 2,5msec. Zum Abtasten sämtlicher Zeilen benötigt der Leitstrahl 3 die Zeit t3 = 8 x (10+2,5) = 100msec.
  • Der Abtastspiegel 16 schwingt daher mit einer Frequenz fa = 80 Hz in Zeilenrichtung, d.h. im Azimut und mit einer Frequenz fe = 10 Hz in Kolonnenrichtung, d.h. in Elevation. In der Zeit t1 = 1,25msec, in welcher der Leitstrahl 3 in einem Teilfeld 23 verweilt, müssen sämtliche erforderlichen Informationen des Leitstrahles 3 an einem Empfänger des Flugkörpers 6 übertragen werden. In dieser Zeit t1 wird dem Flugkörper 6 mitgeteilt, in welchem Teilfeld 23 er sich befindet. Bei 64 Teilfeldern 23 benötigt man je 3 Bit für die Bezeichnung der Kolonne und weitere 3 Bit für die Bezeichnung der Zeile. Ferner wird dem Flugkörper 6 mitgeteilt, in welches Feld er gelangen soll; dafür sind wiederum 2x3 = 6 Bit erforderlich. Für Ist- und Soll-Lage sind somit 2x6 = 12 Bit erforderlich. Falls noch für Azimut und Elevation je ein Referenzbit übertragen werden muß, dann sind pro Teilfeld 23 je 14 Bit erforderlich. Dies bedeutet, dass der Modulator 13 in 1,25msec 14 Bit übertragen muss, d.h. in 1,25msec : 14 = 82 sec muss ein Bit übertragen werden. Der Modulator 13 muss daher mit einer Frequenz von etwa 12 kHz arbeiten. Der Modulator 13 kann jedoch mit einer maximalen Frequenz von 10 MHz arbeiten. Zur Vermeidung von Ubertragungsfehlern wird daher jede Information nicht nur einmal, sondern 10 mal an den Flugkörper 6 übertragen. Daher muss der Modulator statt mit 12kHz mit 120kHz arbeiten. Auf diese Weise kann der störende Einfluss der Atmosphäre weitgehend ausgeschaltet werden. Ausserdem ist es möglich, noch weitere Informationen zu übertragen. Insbesondere lässt sich durch Ausnützen der natürlichen Strahlverteilung oder durch eine zusätzliche Modulation der Flugkörper 6 in die Mitte eines Teilfeldes 23 lenken. Ausserdem ermöglicht die beschriebene Kodierung des Abtastfeldes 16 mehrere Flugkörper 6 gleichzeitig in verschiedenen Teilfeldern 23 zu lenken, ohne dass die Kodierung geändert werden muss.
  • Es sind verschiedene Kodierungs-Arten anwendbar, insbesondere die analogen Verfahren: Amplituden-, Frequenz- und Phasen-Modulation sowie die digitalen Verfahren: On/off-Keying, Frequenz-Keying und Phase-Shift Keying. Bevorzugt werden jedoch im vorliegenden Falle die digitalen Verfahren, insbesondere das Phase-Shift-Keying. Hier wird die Kodierung durch einen Phasensprung gegenüber einem Referenzsignal erreicht.
  • Beträgt der Phasensprung 180°, ergibt sich die logische Zuordnung "0" oder "L" und beträgt der Phasensprung 0°, ergibt sich die logische Zuordnung "1 oder "H". Die acht Zeilen werden mit je drei Bit wie folgt bezeichnet:
    • 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 und 111.
    • Ebenso werden die acht Kolonnen in derselben Weise mit je drei Bit bezeichnet:
    • 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 und 111.
    • Somit besitzt das Teilfeld 23 in der ersten Zeile und in der ersten Kolonne den Code "000 000" und das Teilfeld in der letzten Zeile und in der letzten Kolonne besitzt den Code "111111".
  • Es ist klar, dass nach diesem Prinzip auch das Frequenz-Keying angewendet werden kann. Eine erste Frequenz A entspricht der logischen Zuordnung "0", eine zweite Frequenz B entspricht der logischen Zuordnung "1". Die übrige Kodierung entspricht dem soeben erwähnten Phase-Shift-Keying.
  • Damit die Kodierung im Sender und die Dekodierung im Empfänger phasengleich ablaufen, wird vor dem Start des Flugkörpers der Kodierer im Sender mit dem Dekodierer im Empfänger synchronisiert.
  • Gemäss Fig.3 weist der Flugkörper 30 an seinem hinteren Ende einen Photodetektor 31 mit vorgeschalteter Sammmellinse und einem Schmalband-Filter auf, der mit einer Detektorelektronik 32 verbunden ist. In dieser Detektorelektronik 32 befindet sich ein Verstärker, ein Filter und ein Decoder. Zur Bestimmung der Feldmitte ist eine spezielle Auswertelektronik im Flugkörper notwendig. An die Detektorelektronik 32 ist ein Rechner 33 angeschlossen. Zur Lenkung des Flugkörpers 30 sind Steuerorgane 35 vorhanden, z.B. schwenkbare Flügel oder Düsen. Im vorderen Teil des Flugkörpers 30 befindet sich die Nutzlast 36, z.B. eine Sprengladung. Zur Speisung der verschiedenen Elemente ist eine Stromquelle 34 vorhanden.
  • Insbesondere können mit dieser Lenkvorrichtung mehrere Flugkörper simultan gelenkt werden und es können mehrere Ziele, die sich an verschiedenen Orten befinden, simultan bekämpft werden.

Claims (17)

1. Vorrichtung zum Lenken eines Flugkörpers (6), enthaltend:
- ein Gerät (11) zum Erzeugen eines elektromagnetischen Leitststrahles (3), um den Flugkörper entlang des Leitstrahles (3) gegen ein Ziel (4) zu lenken;
- ein Kodiergerät (13, 18) zum Kodieren des Leitstrahles (3), der durch das genannte Geräte (11) erzeugt wurde, mit den Daten, die zum Lenken des Flugkörpers (6) entlang der zum Ziel (4) führenden Flugbahn notwendig sind;
- ein Ablenk-Gerät (15) zum schrittweisen Ablenken des Leitstrahles (3) über eine gegebene Anzahl Teilfelder (23) eines Abtastfeldes (16);
- einen Rechner (22), dadurch gekennzeichnet,
- daß das Kodiergerät (13, 18) und das Ablenkgerät (15) gegenseitig mit Hilfe des Rechners (22) miteinander gekoppelt sind, um auf jedem Teilfeld (23) des Abtastfeldes (16) einen individuellen Code zu erzeugen, derart, daß die auf jedem Teilfeld (23) erzeugten Daten aus einer ersten und einer zweiten digitalen Angabe bestehen;
- daß die erste Angabe das Teilfeld (23) bezeichnet, in dem sich der Flugkörper (6) befindet und daß die zweite Angabe das Teilfeld (23) bezeichnet, in welches der Flugkörper gelangen soll, und
- daß das Kodiergerät zur Kodierung des Leitstrahles (3) Mittel zur gleichzeitigen Lenkung mehrerer Flugkörper (6) gegen verschiedene Ziele (4) auf verschiedenen Teilfeldern (23) des Abtastfeldes (16) enthält.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Ablenkgerät (15) erzeugte Abtastfeld (16) schachbrettartig aus Teilfeldern (23) zusammengesetzt ist, und daß auf jedem Teilfeld (23) des schachbrettartigen Abtastfeldes (16) eine individuelle Information vom Kodiergerät (13, 18) erzeugt wurde.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
- ein Gerät (12) zum Aufweiten des Leitstrahles (3) und zum Einstellen der Divergenz des Leitstrahles (3);
- einen Modulator (13) zum Kodieren des Leitstrahles (3) durch eine Modulation desselben;
- eine Optik (14), um den Strahl (3) in beliebiger Entfernung von der Lenkvorrichtung (2) auf die gewünschte Querschnittsfläche einzustellen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät (11) zum Erzeugen des Leitstrahles (3) einen Laser zur Erzeugung des Leitstrahles (3) enthält.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Laser aus einem C02-Laser besteht, zur Erzeugung des Leitstrahles (3).
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Laser aus einem Neodym-Laser besteht zur Erzeugung des Leitstrahles.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Optik (14) aus einer Zoom-Optik besteht zum Einstellen der Querschnittsfläche des modulierten Leitstrahles.
8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Gerät (12) zum Aufweiten des Leitstrahles den Durchmesser des Leitstrahlquerschnittes einstellt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Modulator (13) zum Modulieren des Leitstrahles (3) aus einem akusto-optischen Kristall besteht.
10. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Modulator (13) zum Modulieren des Leitstrahles (3) aus einem elektro-optischen Kristall besteht.
11. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät (11) zum Erzeugen des Leitstrahles (3) ein Richtgerät aufweist, um den Leitstrahl (3) auf den Flugkörper (6) zu richten, wobei das Gerät (12) zum Aufweiten des Leitstrahles den Strahl entsprechend der Entfernung des Flugkörpers (6) von der Lenkvorrichtung (2) aufweitet.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkgerät (15) zum Ablenken des Leitstrahles (3) einen Ablenkspiegel (15) aufweist, um den kodierten Leitstrahl (3) schrittweise von einem Teilfeld (23) auf das nächste Teilfeld (23) des Abtastfeldes (16) zu lenken.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkgerät (15) zum schrittweisen Ablenken des modulierten Leitstrahles (3) ein Prisma aufweist, um den kodierten Leitstrahl (3) schrittweise von einem Teilfeld (23) auf das nächste Teilfeld (23) des Abtastfeldes (16) zu lenken.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkgerät (15) zum schrittweisen Ablenken des modulierten Leitstrahles (3) einen akusto-optischen Kristall aufweist, um den kodierten Leitstrahl (3) schrittweise von einem Teilfeld (23) auf das nächste Teilfeld (23) des Abtastteldes (16) zu lenken.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ablenkgerät (15) zum schrittweisen Ablenken des modulierten Leitstrahles (3) einen elektro-optischen Kristall aufweist, um den kodierten Strahl (3) schrittweise von einem Teilfeld (23) auf das nächste Teilfeld (23) des Abtastfeldes (16) zu lenken.
16. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzliches Gerät zum Modulieren des Leitstrahles (3) vorhanden ist, zur Erzeugung von Angaben, aus denen das Zentrum jedes Teilfeldes (23) des gesamten Abtastfeldes (16) ersichtlich ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzliches optisches Gerät vorhanden ist, um die Intensitäts-Verteilung des Lichtstrahles (3) derart zu verändern, daß der Leitstrahl im Zentrum von jedem Teilfeld (23) des gesamten Abtastfeldes (16) die größte Intensität aufweist.
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