ES2334859T3 - Cabeza buscadora para un artefacto volador ilumunador de blanco. - Google Patents
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Abstract
Cabeza buscadora de modo dual para un artefacto volador buscador de blanco, que presenta un detector de láser (20) que recibe los rayos láser reflejados por un blanco marcado por medio de impulsos de láser y un detector de IR (21) que recibe la radiación infrarroja emitida por el blanco, y que comprende también una electrónica de proceso de señales para la conversión de las señales suministradas por los detectores (21) en las señales de guía que controlan el artefacto volador guiado, caracterizada porque una óptica de infrarrojos (12) y una óptica de láser (14) que reacciona a los impulsos de láser están dispuestas concéntricamente una dentro de otra y forman una óptica de entrada común (10) para el canal de láser y el canal de infrarrojos de la electrónica de proceso de señales, estando dispuestos los detectores (20, 21) con respecto a la óptica de entrada (10) de tal manera que los rayos láser incidentes chocan directamente con el detector de láser (20) y los rayos IR chocan directamente con el detector de IR (21) después de una deflexión por medio de un espejo deflector (18).
Description
Cabeza buscadora para un artefacto volador
iluminador de blanco.
La invención concierne a una cabeza buscadora
para artefactos voladores de adquisición y seguimiento de un blanco
marcado por medio de impulsos de láser con una frecuencia de
repetición de impulsos predeterminada, que comprende un sensor de
láser que reacciona a los impulsos de láser reflejados desde el
blanco y un sensor de infrarrojos (IR) formador de imagen que
reacciona a la radiación IR emitida por el objeto marcado y cuyas
señales son convertidas por medio de una electrónica de proceso de
señales asociada en señales de guía que controlan la fase de
aproximación al blanco del artefacto volador.
Se conocen múltiples de formas cabezas
buscadoras de IR que forman imágenes y que perciben la radiación
propia de los objetos actuantes como blanco. Estas cabezas
requieren un blanco marcado antes del despegue del artefacto
volador en la imagen del cuerpo buscador; según el llamado
procedimiento de captura antes de lanzamiento
(lock-on-before
launch-LOBL), el blanco es rastreado por la cabeza
buscadora y queda sujeta al vuelo de aproximación de ésta. El campo
de visión de la cabeza buscadora puede ser aquí pequeño y solamente
el blanco a alcanzar tiene que encontrar sitio en el mismo. Son
usuales para ello campos de visión del orden de magnitud de 1º;
véase el documento DE 41 35 260 C1.
Sin embargo, con tales cabezas buscadoras se
pueden combatir solamente blancos con los cuales existe un enlace
visual al disparar el artefacto volador y los cuales tienen también
desde la distancia correspondiente una signatura suficiente en la
imagen de la cabeza buscadora. Cuando, fuera de un enlace visual
directo, han de encontrarse de forma autónoma blancos terrestres
con una cabeza buscadora de infrarrojos únicamente después del
despegue -es decir, a continuación del llamado procedimiento de
captura después de lanzamiento
(lock-on-after
launch-LOAL)-, hay que contar con una incertidumbre
grande respecto de un impacto en el blanco. Para que, después de
cierto trayecto de vuelo del artefacto volador, pueda esperarse en
definitiva con alguna seguridad que el blanco esté dentro del campo
de visión de la cabeza buscadora de infrarrojos, el campo de visión
ha de ser grande, es decir, ha de ascender al menos a
aproximadamente 10º. Sin embargo, como es natural, con un campo de
visión grande el alcance de captura de la cabeza buscadora de IR es
correspondiente más pequeño. En el caso de un tamaño de
construcción prefijado, el alcance de la cabeza buscadora de IR es,
para un tamaño diez veces mayor del campo de visión,
aproximadamente diez veces más pequeño. Además, es inseguro que el
blanco, aun cuando esté dentro del campo de visión, sea encontrado
de forma autónoma por la cabeza buscadora y que sea el blanco
correcto.
Para poner remedio a este inconveniente se
utilizan cabezas buscadoras de mancha de láser para el procedimiento
LOAL. A este fin, se tiene que iluminar el blanco con radiación de
láser de frecuencia temporal determinada. La cabeza buscadora de
mancha de láser busca esta mancha de láser determinada. Cuando no
existen perturbadores, este procedimiento funciona de manera
bastante fiable. Sin embargo, la desventaja decisiva consiste en que
el blanco tiene que ser iluminado activamente, es decir que el
contrario es avisado y, por tanto, son de esperar contramedidas.
Todas las cabezas buscadoras de mancha de láser introducidas en la
práctica trabajan en un dominio espectral en torno a 1,06 \mum;
sin embargo, podrían utilizarse aquí igualmente bien los dominios
espectrales seguros para los ojos con una longitud de onda de 1,54
\mum.
Según la patente US 6.111.241, se han propuesto
las llamadas cabezas buscadoras de modo dual. Está previsto allí
como detector un llamado fotodiodo PIN para la recepción de los
rayos láser reflejados por un blanco marcado por medio de impulsos
de láser con un frecuencia de repetición de impulsos predeterminada;
para la recepción de la radiación IR emitida por el blanco marcado
está prevista como detector una red de planos focales formadora de
imágenes. La evaluación de las señales de estos detectores corre a
cargo de una electrónica de procesos de señales que correlaciona
estas señales de tal manera que solamente el respectivo último
impulso de láser sea utilizado como señal marcadora de blanco
proveniente de una zona del blanco determinada por la red con miras
a la generación de señales de guía para dirigir el artefacto volador
hacia la mancha de láser que marca al blanco.
El documento
US-A-4 009 848 revela una cabeza
buscadora de modo dual para un artefacto volador buscador de blanco
con una óptica de entrada común para el canal de láser y para el
canal de infrarrojos de la electrónica de procesos de señales.
El documento
US-A-4 009 393 revela una cabeza
buscadora de modo dual, en la que una óptica de ultravioleta y una
óptica de infrarrojos están dispuestas concéntricamente una dentro
de otra y forman una óptica de entrada común para el canal de
ultravioleta y para el canal de infrarrojos.
Una cabeza buscadora de modo dual permite de
manera ideal un funcionamiento pasivo en tanto exista un enlace
visual con el blanco; por tanto, la cabeza buscadora de IR ha de
tener un alcance lo más grande posible, el campo de visión puede
ser pequeño y solamente para el caso sin enlace visual con el blanco
se utiliza la cabeza buscadora de mancha de láser con
aproximadamente 10º de campo de visión para la búsqueda autónoma del
blanco, es decir, para la búsqueda autónoma de la mancha de láser.
Una vez que se ha encontrado el blanco, la cabeza buscadora de
infrarrojos se hace cargo de la búsqueda del blanco y se puede
desconectar el iluminador de láser.
Como consecuencia de las estrechas limitaciones
de los bastidores cardánicos en una cabeza buscadora, se tiene que
utilizar para la cabeza buscadora de infrarrojos y para la cabeza
buscadora de mancha de láser una óptica parcialmente común que ha
de repartirse por medio de una división de rayo espectral en el
canal de infrarrojos y en el canal de mancha de láser. Sin embargo,
la utilización parcialmente común de la óptica da lugar a que haya
que separar una parte de la óptica para 1,06 \mum o 1,54 \mum y
una parte transparente para 8 a 12 \mum o para 3 a 5 \mum.
Aparte de esta división del rayo, tienen que estar previstas ópticas
de adaptación para el canal de infrarrojos y para el canal de
láser. Los tamaños de los campos de visión para el canal de
infrarrojos y para el canal de láser están estrechamente vinculados
y ya no se pueden elegir libremente. Por tanto, a pesar del gran
coste, tales ópticas de modo dual no se pueden adaptar a los
requisitos referentes a un alcance grande para el canal de IR y un
campo de visión grande para el canal de láser, de modo que no se
pueden conseguir con un coste tolerable relaciones de visión de
canal de infrarrojos a canal de láser de, por ejemplo, diez veces
mayores, tal como es propiamente necesario.
Es aquí donde interviene ahora la invención,
cuyo problema consiste en crear una nueva cabeza buscadora de modo
dual que sea más adecuada que hasta ahora para su utilización en
combinación con artefactos voladores buscadores de blanco.
Este problema se resuelve según la invención por
medio de las características de la reivindicación 1.
Otras características de la invención se
desprenden de las reivindicaciones subordinadas.
Por tanto, según la invención, en una cabeza
buscadora de IR que trabaja en forma pasiva está dispuesta en el
centro de su óptica de entrada la óptica de un sensor de láser
necesaria para el reconocimiento del blanco marcado por medio de
rayos láser. El sensor de láser está configurado de manera ventajosa
como un detector de cuatro cuadrantes. Tales detectores tienen una
longitud de arista de aproximadamente tres milímetros, de modo que
con esta utilización se pueden conservar inalterados los componentes
ópticos y mecánicos para el sensor de IR. Como en sí conocido,
tales cabezas buscadoras de IR pasivas están montadas de forma
cardánica alrededor de dos ejes y presentan un espejo accionado a
motor con miras a la exploración por líneas del campo visual
captado por la óptica de IR y reproducido sobre el detector de IR a
través de un espejo de deflexión, o bien presentan una matriz de
detectores de IR.
Debido a la configuración de la cabeza buscadora
de modo dual según la invención se pueden elegir libremente, según
las necesidades, los campos de visión de la óptica del canal de
infrarrojos y de la óptica del canal de láser. Otra ventaja puede
verse en que se pueden materializar también de forma sencilla el
campo de visión para el canal de láser que asciende a
aproximadamente 10º y el campo de visión para el canal de
infrarrojos que asciende a aproximadamente 1º. Por tanto, se puede
elegir grande el alcance para el canal de infrarrojos. En tanto se
pueda ver un blanco, la cabeza buscadora de modo dual puede trabajar
tan sólo de forma puramente pasiva con la cabeza buscadora de
infrarrojos. Para el funcionamiento con mancha de láser se puede
elegir grande el campo de visión de la cabeza buscadora de mancha
de láser a fin de que pueda encontrarse con seguridad un blanco
iluminado. Únicamente cuando se apunta sin enlace visual al disparar
el artefacto volador, la cabeza buscadora de mancha de láser tiene
que buscar activamente durante breve tiempo la mancha de láser
iluminadora del blanco. Cuando se ha encontrado el blanco, se puede
conmutar nuevamente a la cabeza buscadora de infrarrojos puramente
pasiva.
Otra ventaja puede verse en que la óptica de
infrarrojos puede configurarse como una lente individual
transparente actuante como una sencilla óptica de infrarrojos en el
dominio espectral de 8 a 12 \mum, de modo que se supriman lentes
transparentes multiespectrales y ópticas de adaptación adicionales.
Se aplica una consideración correspondiente para la óptica de mancha
de láser, la cual puede configurarse también como una lente
individual que trabaje en el dominio espectral en torno a 1,06
\mum hasta 1,54 \mum. Por último, la configuración de la nueva
cabeza buscadora de modo dual según la invención hace posible de
manera ventajosa un equipamiento posterior de cabezas buscadoras de
infrarrojos existentes, ya que se pueden mantener inalterados los
bastidores cardánicos allí existentes.
A continuación, se describe la invención
ayudándose de un ejemplo de realización representado de manera más o
menos esquemática en el dibujo.
Un artefacto volador buscador de blanco, no
representado con detalle en el dibujo, lleva en su zona delantera
una cabeza buscadora SK cuya óptica de entrada 10 comprende una
lente 12 asociada a un canal de IR de la electrónica de proceso de
señales no representada y una lente 14 dispuesta concéntrica y
coaxialmente a la anterior y asociada al canal de láser de la
electrónica de proceso de señales, y está cubierta por un domo 15
permeable a los rayos e incorporado en el cálculo de la óptica. Los
rayos de IR que inciden a través de la óptica 10 - por ejemplo
emitidos por un blanco iluminado aquí por un designador de láser -
llega a un detector de infrarrojos 21 a través de un espejo
deflector 18 de 45º y son explorados allí línea a línea de una
manera en sí conocida; las señales que entonces se generan sirven,
en cooperación con la electrónica de proceso de señales no
representada, para generar las señales de guía para el artefacto
volador que ha de ser dirigido al blanco.
En la zona de la sombra central de la lente 12
está dispuesta una lente adicional 14 para la recepción de los rayos
láser reflejado por el blanco marcado por rayos láser, los cuales
solicitan a un detector de láser 20 que está configurado como un
detector de cuatro cuadrantes. Las señales de salida de este
detector de láser son convertidas también en señales de guía para el
artefacto volador por medio de la electrónica de proceso de señales
de guía citada, no representada. Después de la adquisición del
blanco por medio de los rayos láser reflejados (modo de mancha de
sensor), la electrónica de proceso de señales de guía conmuta a la
forma de guía pasiva por IR (modo de
infrarrojos).
infrarrojos).
\newpage
Según un ejemplo de realización preferido, la
óptica 14 presenta para el canal de láser un diámetro de 30 mm y
trabaja en un dominio de ondas de 1 \mum o 1,5 \mum con un campo
de visión de 5º a 10º. La óptica 12 para el canal de IR que trabaja
en forma pasiva presenta un diámetro de aproximadamente 90 mm, y
dado que entra en acción únicamente después de que se haya marcado
el blanco, necesita un pequeño campo de visión de 1º a 2º y trabaja
en un dominio espectral de aproximadamente 3 \mum a 5 \mum o de
8 \mum a 12 \mum. El domo 15 es de ZnS y, para una longitud de
onda de 1 \mum o 1,5 \mum y de 8-12 \mum o
3-5 \mum, presenta una tasa de transmisión de >
70%.
\vskip1.000000\baselineskip
- SK
- Cabeza buscadora
- 10
- Óptica de entrada
- 12
- Óptica de infrarrojos
- 13
- Espejo deflector
- 14
- Óptica de láser
- 15
- Domo
- 20
- Detector de láser
- 21
- Detector de IR
Claims (6)
1. Cabeza buscadora de modo dual para un
artefacto volador buscador de blanco, que presenta un detector de
láser (20) que recibe los rayos láser reflejados por un blanco
marcado por medio de impulsos de láser y un detector de IR (21) que
recibe la radiación infrarroja emitida por el blanco, y que
comprende también una electrónica de proceso de señales para la
conversión de las señales suministradas por los detectores (21) en
las señales de guía que controlan el artefacto volador guiado,
caracterizada porque una óptica de infrarrojos (12) y una
óptica de láser (14) que reacciona a los impulsos de láser están
dispuestas concéntricamente una dentro de otra y forman una óptica
de entrada común (10) para el canal de láser y el canal de
infrarrojos de la electrónica de proceso de señales, estando
dispuestos los detectores (20, 21) con respecto a la óptica de
entrada (10) de tal manera que los rayos láser incidentes chocan
directamente con el detector de láser (20) y los rayos IR chocan
directamente con el detector de IR (21) después de una deflexión por
medio de un espejo deflector (18).
2. Cabeza buscadora según la reivindicación 1,
caracterizada porque la óptica (14) asociada al canal de
láser está dispuesta en la zona de sombra central de la óptica (12)
del canal de infrarrojos que recibe la radiación infrarroja y está
asociada al canal de infrarrojos, y se encuentra colocada en
posición coaxial con respecto a la primera óptica citada.
3. Cabeza buscadora según la reivindicación 1,
caracterizada porque la óptica (14) asociada a la radiación
de láser está diseñada y corregida para un dominio espectral de 1,06
\mum o 1,54 \mum, y la óptica (12) asociada a la radiación IR
está diseñada y corregida para un dominio espectral de 3 \mum a 5
\mum o de 8 \mum a 12 \mum.
4. Cabeza buscadora según la reivindicación 1,
caracterizada porque la óptica (14) asociada a la radiación
de láser presenta un campo de visión del orden de magnitud de 5º a
10º y la óptica (12) asociada a la radiación IR presenta un campo de
visión de 1º a 2º.
5. Cabeza buscadora según una o más de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la óptica
(14) asociada a la radiación de láser es una lente individual que
está dispuesta coaxialmente al eje óptico de la óptica (12)
configurada también como una lente individual y asociada a la
radiación IR.
6. Cabeza buscadora según la reivindicación 5,
caracterizada porque el domo (15) que cubre la óptica (10) de
la cabeza buscadora (SK) es de ZnS y, para una longitud de onda de 1
\mum o 1,5 \mum y de 8-12 \mum o
3-5 \mum, presenta una tasa de transmisión de >
70%.
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