EP0815464A2 - Vorrichtung zum suchen, entdecken und verfolgen von flugzielen - Google Patents

Vorrichtung zum suchen, entdecken und verfolgen von flugzielen

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EP0815464A2
EP0815464A2 EP97907001A EP97907001A EP0815464A2 EP 0815464 A2 EP0815464 A2 EP 0815464A2 EP 97907001 A EP97907001 A EP 97907001A EP 97907001 A EP97907001 A EP 97907001A EP 0815464 A2 EP0815464 A2 EP 0815464A2
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EP
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missile
seeker head
target
head
seeking
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EP97907001A
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English (en)
French (fr)
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Bernt Obkircher
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Dornier GmbH
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Dornier GmbH
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G7/00—Direction control systems for self-propelled missiles
    • F41G7/007—Preparatory measures taken before the launching of the guided missiles
    • 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
    • F41G7/22—Homing guidance systems
    • F41G7/2253—Passive homing systems, i.e. comprising a receiver and do not requiring an active illumination of the target
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
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    • 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
    • F41G7/22—Homing guidance systems
    • F41G7/2273—Homing guidance systems characterised by the type of waves
    • F41G7/2293—Homing guidance systems characterised by the type of waves using electromagnetic waves other than radio waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/78—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S3/782—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/785—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system
    • G01S3/786—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using adjustment of orientation of directivity characteristics of a detector or detector system to give a desired condition of signal derived from that detector or detector system the desired condition being maintained automatically

Definitions

  • the invention relates to an infrared seeker head of a missile (FK) and an infrared optical device on the launch tube of the FK to combat flight targets.
  • FK missile
  • optical device on the launch tube of the FK to combat flight targets.
  • Infrared (IR) search heads for fists or air-to-air missiles are known, the flying target being detected by the shooter with the eye - with or without the aid of visual aids or thermal imaging devices - and then the entire missile is optically opened with the seeker head the target is aligned so that the target is in the field of view of the seeker head, which is only a few degrees small.
  • the seeker head is switched to the target assigned to it and the control process can begin.
  • the disadvantage of these seekers is that the shooter has to detect the target with the eye, which results in very short detection distances, which are even less in poor visibility. There is generally no night combat capability at all.
  • search heads in which the field of view is spanned by an internal field of view that scans the entire field of view. These search heads have the disadvantage that they can achieve relatively short activation distances, since the radiation from the target only falls on the detector or the detector array in a fraction of the time - namely when the target is scanned.
  • Scanning search heads of the type mentioned above are also known, which use certain logics in the target tracking process in order not to pass through IR dummy targets such as e.g. Flares to be distracted from the goal.
  • IR dummy targets such as e.g. Flares to be distracted from the goal.
  • recent flare developments and / or the amount of flares launched at the same time or in quick succession result in these logics failing, with the result that the search head is deflected from the real target.
  • the object of the invention is to provide a search head, with the aid of which flight targets can be discovered at great distances even at night and in poor visibility, which allows the identification of the type of destination over long distances, and which can be connected to the flight targets at great distances and that cannot be distracted by IR sham targets.
  • the other main component of the seeker head 2 is a pair of rotary wedges 1 2 which, in the case of fast and / or highly maneuvering targets, the field of view 1 0 of the seeker head during the flight of the missile
  • the other main component consists of a reversibly removable from the beam path, e.g. foldable expansion optics 1 4 directly in front of the search head 2 of the FK 1 on the start tube 4.
  • the shooter looks for a target on a screen or in an eyepiece 1 6, on / in which the IR image is shown, which is the seeker head
  • the shooter folds or rotates the optical attachment 1 4 out of the beam path and sees the greatly enlarged target in the eyepiece 1 6, the entire field of view shown now corresponding to the small field of view of the seeker head.
  • the shooter With a sufficiently large number of pixels in the detector ray, which is at least 256 2 , the shooter can now recognize the type (aircraft type, helicopter type) even at relatively long target distances, since the target is already mapped to a sufficient number of pixels. If the shooter has then made the decision to fight, he simply actuates a switch (not shown), as a result of which the seeker head is assigned the IR image of the aircraft / helicopter as the target.
  • the search head "remembers" the image pattern of the target and the FK 1 starts from the start tube 4, for example by breaking through an IR window.
  • Each new image that is recorded by the target in the search head 2 is compared with the previous images, and the already known image pattern of the target is updated in accordance with the changes in the aspect angle.
  • the search head 2 also succeeds in following the IR image of the target, beyond the already known flare detection logic, without additional IR emitters such as flares appearing in the image could deflect it, since these do not match the correct pattern. In this way, absolute immunity to interference from the seeker head is made possible from the start of the FK 1.
  • the beam path is deflected by turning the two rotary wedges 1 2 in the search head 2 accordingly so that the target migrates back to the center of the image. In this way, high squint angles can be achieved.
  • This device and this method can also be used to detect targets that would not be feasible today with an FK and IR seeker head, at great distances in large solid angle ranges even with poor visibility and at night without parallax problems.
  • the FPA technology is great Activation distances can be achieved, since the target is constantly imaged on detector material and not only in a fraction of the time as with scanning search heads.
  • the aircraft type can be recognized before the FK start, so that one can speak of a passive and non-cooperative friend-enemy identifier - at least as far as the type of destination is concerned.
  • the image pattern processing enables high immunity to interference.
  • the FK can select the target point on the aircraft further, for example with the help of an "on-board library", and thus achieve a particularly great effect by hitting a particularly sensitive point on the aircraft.

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Abstract

Suchen, Entdecken und Verfolgen von Flugzielen mittels eines Flugkörpers mit Infrarotsuchkopf, der sich in einem Startrohr befindet, wobei am Startrohr eine infrarot-optische Vorrichtung vorhanden ist.

Description

Vorrichtung zum Suchen, Entdecken und Verfolgen von Flugzielen
Die Erfindung betrifft einen Infrarotsuchkopf eines Flugkörpers {FK) sowie eine infrarot-optische Vorrichtung am Startrohr des FK zur Bekämpfung von Flug¬ zielen.
Bekannt sind Infrarot (IR)-Suchkopfe für Fliegerfauste oder LuftVLuft-Flugkor- per, wobei die Flugzieie vom Schützen mit dem Auge - mit oder ohne Unter- stutzung durch Sehhilfen oder Warmebildgerate - erfaßt werden und dann der gesamte Flugkörper so mit dem Suchkopf optisch auf das Ziel ausge- richtet wird, daß sich das Ziel in dem nur wenige Grad kleinen Sehfeld des Suchkopfes befindet. Der Suchkopf wird auf das ihm so zugewiesene Ziel aufgeschaltet und der Bekampfungsvorgang kann beginnen Nachteil dieser Suchkopfe ist, daß der Schütze das Ziel mit dem Auge erfassen muß, was sehr geringe Entdeckungsentfernungen zur Folge hat, die bei schlechter Sicht noch geringer sind. Eine Nachtkampffahigkeit ist im allgemeinen über¬ haupt nicht gegeben Auch wenn dem Schützen ein Warmebildgerat zur Ver¬ fugung steht, besteht immer noch die Schwierigkeit den Flugkörper wegen des Parallaxenproblems so auszurichten daß auch der Suchkopf das Ziel im kleinen Sehfeld hat Bekannt sind ebenfalls Suchköpfe, bei denen das Sehfeld durch ein instanta- nes Sehfeld aufgespannt wird, das das gesamte Sehfeld abscannt. Diese Suchköpfe haben den Nachteil, daß sie relativ geringe Aufschaltentfernungen realisieren können, da die Strahlung des Zieles nur in einem Bruchteil der Zeit - nämlich beim Überstreichen des Zieles - auf den Detektor oder das Detektor- array fällt.
Bekannt sind ebenfalls scannende Suchköpfe der oben erwähnten Art, die beim Zielverfolgungsvorgang bestimmte Logiken benutzen, um nicht durch IR-Scheinziele wie z.B. Flares vom Ziel abgelenkt zu werden. Neuere Flare- Entwicklungen und/oder die Menge der zeitgleich oder kurz nacheinander ausgestoßenen Flares führen jedoch dazu, daß diese Logiken versagen mit der Folge, daß der Suchkopf vom echten Ziel abgelenkt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Suchkopf zu schaffen, mit dessen Hilfe Flugziele auf große Entfernungen auch nachts und bei schlechter Sicht ent¬ deckt werden können, der die Identifizierung des Flugzieltyps auf große Ent¬ fernungen erlaubt, der auf große Entfernungen auf die Flugziele aufschaltbar ist und der nicht durch IR-Scheinziele abgelenkt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der Patentan¬ sprüche gelöst.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Figur näher erläutert.
Der Gegenstand der Erfindung betrifft zwei Hauptkomponenten im eigentli¬ chen Suchkopf 2 und eine Hauptkomponente am Startrohr 4: Die eine Haupt- komponente des Suchkopfes 2 besteht aus einem fest eingebauten Detektor¬ array 8 mit starrender Optik 6 (focal plane array = FPA). Beide arbeiten im Wellenlängenbereich 3,0 - 5,0 μm oder einem Teilbereich davon. Diese Optik bildet das gesamte Sehfeld des Suchkopfes 2 von einigen wenigen Grad auf das Detektorarray 8 ab. Die andere Hauptkomponente des Suchkopfes 2 ist ein Drehkeilpaar 1 2, das für den Fall schneller und/oder stark manövrierender Ziele dem Sehfeld 1 0 des Suchkopfes während des Fluges des Flugkörpers
1 (FK) durch entsprechende Drehstellungen hohe Schielwinkel verleiht. Die weitere Hauptkomponente besteht aus einer reversibel aus dem Strahlen- gang eπtfernbaren, z.B. klappbaren Aufweitungsoptik 1 4 direkt vor dem Such¬ kopf 2 des FK 1 am Startrohr 4.
Mit diesen Hauptkomponenten läuft die Entdeckung und Bekämpfung von Flugzielen wie folgt ab: Der Schütze blickt bei der Zielsuche auf einen Schirm oder in ein Okular 1 6, auf/in dem das IR-Bild dargestellt ist, das der Suchkopf
2 selbst mit seiner Optik 6 und der Vorsatzoptik 1 4 "sieht". Der Schütze blickt also sozusagen durch den Suchkopf. Dadurch kann der Schütze große Raumwmkelbereiche im IR überwachen und so Flugziele auch bei schlechter Sicht und vor allem auch nachts auf große Entfernungen entdecken. Hat er ein ihm verdächtig erscheinendes Objekt, das sich zunächst nur als kleiner heller Punkt darstellt entdeckt, bewegt er den FK so in die Richtung dieses Objektes, bis sich dieses innerhalb einer zentralen, z.B. eingeblendeten Mar¬ kierung befindet, die den Sehfeldbereich des Suchkopfes 2 ohne Vorsatzop¬ tik 1 4 bezeichnet. Danach klappt oder dreht der Schütze die Vorsatzoptik 1 4 aus dem Strahlengang heraus und sieht im Okular 1 6 jetzt das stark vergrö¬ ßerte Ziel, wobei das gesamte dargestellte Sehfeld jetzt dem kleinen Sehfeld des Suchkopfes entspπcht. Bei genügend großer Pixelanzahl im Detektorar- ray, die mindestens 2562 beträgt, kann der Schütze jetzt selbst bei relativ gro¬ ßen Zielentfernungen den Typ (Flugzeugtyp, Hubschraubertyp) erkennen, da das Ziel bereits auf genügend viele Pixel abgebildet wird. Hat der Schütze dann die Bekämpfungsentscheidung getroffen, betätigt er lediglich einen Schalter (nicht gezeigt), wodurch dem Suchkopf das IR-Bild des Flugzeu¬ ges/Hubschraubers als Ziel zugewiesen wird. Ab diesem Moment "merkt" sich der Suchkopf das Bildmuster des Zieles und der FK 1 startet aus dem Start¬ rohr 4 , indem er z.B. ein IR-Fenster durchbricht. Jedes neue Bild, das im Suchkopf 2 vom Ziel aufgenommen wird, wird mit den vorhergehenden Bil- dern verglichen, und das bereits bekannte Bildmuster des Zieles wird entspre¬ chend den Aspektwinkeländerungen fortgeschrieben. Durch diese Art von Bildmusterverarbeitung gelingt es dem Suchkopf 2 auch - über die bereits be¬ kannten Flareerkennungslogiken hinaus - dem IR-Bild des Zieles zu folgen, ohne daß zusätzlich im Bild auftauchende IR-Strahler wie z.B. Flares ihn ab- lenken könnten, da diese nicht dem richtigen Bildmuster entsprechen. Auf diese Weise wird eine absolute Störfestigkeit des Suchkopfes bereits ab dem Start des FK 1 ermöglicht.
Bewegt sich während des FK-Fluges das Ziel an den Rand des Sehfeldes, wird durch entsprechendes Nachdrehen der beiden Drehkeile 1 2 im Such¬ kopf 2 der Strahlengang so abgelenkt, daß das Ziel wieder zu Bildmitte zu¬ rückwandert. So können hohe Schielwinkel realisiert werden.
Mit dieser Vorrichtung und diesem Verfahren können auch Ziele, die heute mit FK und IR-Suchkopf nicht bekämpfbar wären, auf große Entfernungen in gros¬ sen Raumwinkelbereichen auch bei schlechter Sicht und nachts ohne Paral¬ laxenproblem entdeckt werden. Ebenso sind durch die FPA-Technik große Aufschaltentfernungen realisierbar, da das Ziel ständig auf Detektormaterial abgebildet wird und nicht nur in einem Bruchteil der Zeit wie bei scannenden Suchköpfen. Durch die hohe Winkelauflösung ist eine Erkennung des Luft¬ fahrzeugtyps vor dem FK-Start möglich, so daß man von einer passiven und nicht kooperativen Freund-Feind-Kennung sprechen kann - zumindest, was den Typ des Flugzieles betrifft. Durch die Bildmusterverarbeitung wird zum einen eine hohe Störfestigkeit ermöglicht. Zum anderen kann der FK sich bei weiterer Annäherung an das Ziel den Zielpunkt am Luftfahrzeug z.B unter Zu¬ hilfenahme einer "Bordbibliothek" genau aussuchen und so durch Auftreffen an einer besonders empfindlichen Stelle des Luftfahrzeuges eine besondere große Wirkung erzielen.
Verwendete Abkürzungen
deutsch englisch
IR Infrarot infrared
FPA focal plane array μm micrometer ... 10"^ m FK Flugkörper missile
Bezugszeichen
1 Flugkörper
2 Suchkopf
4 Startrohr
6 starrende Optik, Linsensystem
8 Detektorarray
10 Sehfeld des Suchkopfs
12 Drehkeilpaar
14 Aufweitungsoptik, Vorsatzoptik
16 Schirm oder Okular

Claims

Patentansprüche:
1. Flugkörper mit Infrarot-Suchkopf und Startrohr mit einer Einrichtung zur
Erleichterung des Auffindens von Zielen, dadurch gekennzeichnet, daß im Suchkopf (2) des Flugkörpers (1 ) ein starrendes Linsensystem
(6) und ein Detektorarray (8) vorhanden sind, daß das Detektorarray (8) mit einem Bildschirm oder einem Okular (1 6) in Verbindung steht und daß eine aus dem Strahlengang entfernbare Aufweitungsoptik (1 4) direkt vor dem Suchkopf (2) des Flugkörpers (1 ) am Startrohr (4) befestigt ist.
2. Flugkörper mit Infrarot-Suchkopf und mit einem starrenden Linsensy¬ stem und Detektorarray, gekennzeichnet durch ein Drehkeilpaar (1 2), das sich im Suchkopf (2) vor dem Linsensystem (6) befindet und dem Sehfeld des Suchkopfes (2) während des Fluges des Flugkörpers
(1 ) durch Veränderung seiner Drehstellung hohe Schielwinkel verleiht.
EP97907001A 1996-01-20 1997-01-16 Vorrichtung zum suchen, entdecken und verfolgen von flugzielen Withdrawn EP0815464A2 (de)

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