DE1623445C - Navigationseinrichtung - Google Patents

Description

2. Navigationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (50) Impulse aus einer Photozelle (51) empfängt, die auf Markierungen anspricht, die auf dem Diapositiv angebracht sind.

3. Navigationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Diapositiv (16) aus einem endlosen Streifen besteht, der beständig in Umlauf gesetzt wird.

4. Navigationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Diapositiv am Umfang einer in Umdrehung versetzten Trommel angeordnet ist.

5. Navigationseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Diapositiv am Umfang einer in Umdrehung versetzten Scheibe angebracht ist.

6. Navigationseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung um die Achse der optischen Öffnung herum in eine bestimmte Drehstellung gebracht werden kann.

7. Navigationseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Photo-' detektor (35) und der optischen Öffnung (23) eine Gitterplatte (22) angeordnet ist, auf die der genannte Fleck fällt, und daß jeder der verschiedenen Bezirke des Diapositivs (16) über die Öffnung (23) hinweg in einer zu den lichtundurchlässigen und lichtdurchlässigen Streifen der Gitterplatte (22) quer verlaufenden Richtung bewegt wird.

8. Navigationseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Photodetektors (35) mit einem Bandfilter (46) verbunden ist, das eine Frequenz weiterleitet, die gleich der Geschwindigkeit ist, mit der die genannten Bezirke des Diapositivs (16) in der genannten Richtung bewegt werden, dividiert durch die Breite der Streifen auf der Gitterplatte (22).

9. Navigationseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtundurchlässigen und lichtdurchlässigen Streifen des einen Teiles der Gitterplatte (22s) in bezug auf die Streifen eines angrenzenden Teiles um die Breite eines Streifens versetzt sind und daß das Diapositiv (16) eine negative (16N) und eine positive Abbildung (16P) eines Geländestreifens trägt, daß die negativen und positiven Abbildungen gegeneinander seitlich so versetzt sind, daß ein von dem durch eines (16//) der Abbildungen fallenden Licht erzeugter Fleck (24 N) auf einen der genannten Teile der Gitterplatte {22s) fällt, während ein von dem durch das andere der Abbildungen (16P) fallenden Licht erzeugter Fleck (24P) auf den anderen Teil der Gitterplatte {22s) fällt.

10. Navigationseinrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungen aus einer Bildphotographie bestehen.

11. Navigationseinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungen aus einer Zweipegelphotographie bestehen.

12. Navigationseinrichtung nach Anspruch 9 und 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich die positiven und negativen Abbildungen auf gesonderten Filmen (16//, 16P) befinden, die übereinanderliegen und aneinander befestigt sind.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Navigationseinrichtung für Flugzeuge, die ein Signal erzeugt, wenn das Flugzeug eine vorherbestimmte Position längs einer vorherbestimmten Flugstrecke erreicht, und die ein Diapositiv, ein Tragteil zur Befestigung des Diapositivs, eine optische öffnung und Mittel aufweist, um wiederholt und der Reihe nach verschiedene Bezirke des Diapositivs in die Bahn des Lichtes durch die optische Öffnung zu führen.

Die eine Möglichkeit, die genaue Position eines in der Luft befindlichen Flugzeuges zu ermitteln, besteht darin, einen auf einen bekannten Punkt auf dem Erdboden bezogenen Fixpunkt festzusetzen. Dies kann als einseitiger oder zweiseitiger Vorgang durchgeführt werden. Bei der zweiseitigen Arbeitsweise arbeiten eine oder mehrere Erdstationen mit dem Flugzeug zusammen, um dessen Position zu bestimmen. Als einseitig wird eine Arbeitsweise angesehen, bei der ein Arbeitsvorgang gänzlich vom Flugzeug aus oder in diesem durchgeführt wird.
Bei einem bemannten, über Feindgelände, fliegenden taktischen Flugzeug muß fast jeder Fixpunkt zum Bestimmen der Position des Flugzeuges durch einen einseitigen Arbeitsvorgang ermittelt werden. Offensichtlich kann die Ermittlung eines solchen Fixpunktes vom Piloten oder vom Navigator mit Hilfe einer Landkarte durchgeführt werden. Fliegt jedoch ein Flugzeug sehr niedrig und mit einer sehr hohen Geschwindigkeit, so sind aus zeitlichen Gründen Erkennung und Vergleich schwierig. Außerdem ist eine

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solche Beobachtung nicht durchführbar, wenn es sich ermöglicht die Erzeugung eines Signals, selbst wenn

um ein unbemanntes Flugzeug, z. B. um einen Flug- das Flugzeug von der vorherbestimmten Flugstrecke

körper handelt. nach der einen oder der anderen Seite abgewichen ist,

Aus der USA.-Patentschrift 3 155 967 z. B. ist ein vorausgesetzt, daß die Abweichung nicht über das Ende

Navigationssystem bekannt, welches eine einzige 5 des quer verlaufenden Geländestreifens hinausgeht.

Karte und ein Radarbild zur Navigation eines Flug- Die Erfindung benutzt das Prinzip der optischen

zeuges verwendet. Die genannte Patentschrift offenbart Korrelation, d.h., es werden zwei Bezirke mit im

keine Einrichtung, mit der das Bild eines Filmstreifens wesentlichen dem gleichen Bildinhalt zur Deckung

herausgesucht werden kann, welches die gewünschte gebracht. Dieses Prinzip kann an Hand eines Experi-

Karte zeigt, die mit dem optischen Bild der Boden- io mentes erläutert werden, wobei zwei einander gleiche

oberfläche oder der Landschaft korreliert werden kann. und einander berührende Dias verwendet werden.

Ein Navigationssystem für ein sehr schnelles Flug- Werden diese beiden Dias gegen eine Lichtquelle ge-

zeug erfordert ein schnelles Suchgerät, um das ge- halten und etwas gegeneinander verschoben, so fällt

wünschte Bild auf einem Filmstreifen zu finden, die größte Menge Licht durch die beiden Dias, wenn

welches die Karte enthält, die mit dem optischen oder 15 deren Bildinhalte sich genau decken. Eine ähnliche

dem Radarbild des vom Flugzeug überflogenen Ge- Wirkung tritt ein, wenn man durch ein kleines Dia

fändes verglichen werden soll. auf eine große Geländefläche blickt. Weisen die beiden

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung zur Deckung zu bringenden Bezirke den gleichen Bildeiner Navigationseinrichtung, die die automatische inhalt, wenn auch in verschiedenen Maßstäben, auf, Bestimmung der genauen Position eines sehr niedrig 20 so konvergiert derjenige Teil des hindurchgelassenen und mit hoher Geschwindigkeit fliegenden Flugzeuges Lichtes, der die Korrelationsfunktion darstellt, zu ermöglicht, selbst wenn das Flugzeug etwas von der einem Fleck oder Punkt,
vorgesehenen Flugbahn abgewichen ist. Die Verwendung eines Dias mit dem Abbild eines

Die Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfin- quer zur Flugstrecke verlaufenden Geländestreifens dung mit einer ,Navigationseinrichtung erzielt, die da- 25 ermöglicht die Feststellung einer Abweichung von durch gekennzeichnet ist, daß (a) die optische Öffnung dieser Flugstrecke. Der genaue Bezirk des Geländes, linsenlos ist und-daß das Tragteil so angeordnet ist, der mit einem Teil des. Dias übereinstimmt, ist unbedaß jeder Bezirk des Diapositivs, wenn er in die ge- kannt, und ebenso ist unbekannt, welcher Teil des nannte Bahn geführt wird, auch dicht an die öffnung Dias dem unbekannten Geländebezirk gleicht. Da ein herangeführt wird, so daß,-wenn zwischen dem Bezirk 30 Teil des Dias einem Geländebezirk entspricht, so kann des Diapositivs in der Bahn und dem Blickfeld der der Zeitpunkt, in dem das Signal erzeugt wird, festoptischen öffnung eine Korrelation besteht, ein diese gestellt und der betreffende Teil des Dias bestimmt Korrelation anzeigender Fleck erzeugt wird; (b) daß werden. Aus dieser gesamten Information kann ein Photodetektor das Licht nach dem Durchgang zwangläufig ein fester Punkt für das Flugzeug erdurch das Diapositiv empfängt und eine Schaltung 35 halten werden, von dem aus die Beobachtung durchvorhanden ist, mit der der Photodetektor verbunden geführt wurde.

ist und in der auf Grund des vom Photodetektor Besteht zwischen den beiden Bezirken auf dem Dia empfangenen Lichtes das Signal erzeugt wird, welches und dem Geländestreifen keine Deckung, so besteht die Korrelation des Bezirkes des Diapositivs in der keine Korrelation, jedoch fällt einiges Licht vom Erd-Bahn mit dem Blickfeld der optischen öffnung an- 40 boden aus durch das Dia. Dieses Licht ist ein zerstreuzeigt, und (c) daß ein Zähler vorhanden ist, der ein . tes Licht und wird als Hintergrundlicht oder Rauschen .weiteres Signal erzeugt, welches anzeigt, welcher bezeichnet. Es wird ferner darauf hingewiesen, daß Bezirk des Diapositivs sich in der Bahn befindet, wenn auch bei einer Deckung ein diffuses Licht vorliegt, das erstgenannte Signal erzeugt wird. jedoch weist das bei einer Korrelation auftretende

Bei der Einrichtung gemäß der Erfindung kann auch 45 Licht eiqe andere Intensität auf als das diffuse Licht,

der Maßstabsfaktor des optischen Bildes mit Hilfe Es kann auch ein falscher Korrelationsfleck oder ein

eines zusätzlichen optischen Gerätes an den des Film- diffuses Licht vorliegen, dessen Intensität größer als

bildes angepaßt werden, so daß das Flugzeug ■ sehr normal ist. Ein solcher Fall kann während einer

niedrig oder auch sehr hoch fliegen kann und nicht Periode eintreten, in der keine Deckung besteht, so daß

auf die bestimmte Höhe festgelegt ist, die auf dem 50 scheinbareine Korrelationsstelle oder-funktion vorliegt,

Filmstreifen verwendet wird. die hiernach als falsche Korrelation bezeichnet wird.

Um die Einrichtung nach der Erfindung benutzen Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfinzu können, muß zuvor eine lichtdurchlässige Vorlage dung werden solche falschen Korrelationen vermieden, hergestellt werden, die eine Abbildung eines Gelände- wie später noch beschrieben wird.
Streifens trägt, der quer zur Flugstrecke an der vorher- 55 Das Dia 'kann aus einem Filmstreifen bestehen bestimmten Stelle verläuft. Dieses Diapositiv oder und aus mehreren Abbildungen benachbarter -negativ, hiernach kurz »Dia« genannt, wird in die Abschnitte eines tatsächlich vorhandenen Geländes Halterung eingespannt oder eingelegt, und die Ein- zusammengesetzt sein. Der Filmstreifen besteht vorrichtung wird so angeordnet, daß das Licht vom Erd- zugsweise aus einer Anzahl von zusammenhängenden boden aus durch die optische öffnung fällt. Es wird 60 Bildfeldern, von denen jedes Bildfeld einen anderen daher immer ein Signal erzeugt, wenn der Gelände- Abschnitt eines Geländestreifens enthält, wobei die bezirk, über den das Flugzeug hinwegfliegt, dem Ab- photographische Aufnahme senkrecht über dem bild in dem Bezirk des Dias entspricht, der sich in der betreffenden Abschnitt des Geländestreifens durchge-Bahn des Lichtstrahls befindet. Die Verwendung eines führt wurde. Der gesamte Filmstreifen setzt sich aus Dias mit einer Abbildung eines quer zur Flugrichtung 65 senkrecht von oben photographierten Abschnitten des verlaufenden Geländestreifens und die Einrichtung, Geländestreifens zusammen. Die Enden des Filmdie wiederholt und der Reihe nach die verschiedenen ' Streifens werden miteinander verbunden, wodurch ein Bezirke des Dias in die Bahn des Lichtstrahls führt, endloses Band geschaffen wird, wobei die miteinander

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verbundenen Enden des Filmstreifens keine Photo- der Flugstrecke kann ein einzelner Fixpunkt bestimmt graphien von Geländeabschnitten enthalten. werden oder auch zwei und mehr Fixpunkte. Bei einem Die auf dem Filmstreifen gespeicherte Information einzelnen Fixpunkt würde nur ein Filmstreifen be-(Photographie) kann aus den tatsächlich vorliegenden nötigt, der nicht ausgewechselt zu werden braucht. Bei Geländedaten beiderseits eines vorherbestimmten Fix- 5 mehreren Fixpunkten können zwei oder mehr Filmpunktes bestehen sowie aus den Fixpunkt bestimmen- streifen benötigt werden, von denen jeder Filmstreifen den Daten. Die Daten können aus einer Reihe von einen anderen, die Flugstrecke überquerenden Geländesich aneinander anschließenden Photographien von streifen umfaßt.

Abschnitten des Geländestreifens bestehen oder aus Wird bei einem Flugzeug eine Navigationsanlage einer Reihe von Bildfeldern, die die wichtigsten Rück- io verwendet, um einen besonderen Kurs einzuhalten, Strahlungsmerkmale der betreffenden Abschnitte des und wird ferner das beschriebene Fixpunktsystem mit Geländestreifens enthalten. Die Daten in der letzt- einem oder mehreren Fixpunkten verwendet, so kann genannten Form können z. B. aus einer in zwei Höhen die Steuerung von verschiedenen Faktoren abhängen, aufgenommenen, photographischen Darstellung des Der eine Faktor wäre der Grad der Genauigkeit, mit Geländestreifens bestehen. 15 der das Flugzeug zum Bestimmungsort geleitet werden. Die Flugstrecke des Flugzeuges muß offenbar soll. Bei einem Flugkörper z. B. könnte es erwünscht vorherbestimmt werden. Nachdem die Flugstrecke sein, diesen zu einem genau bestimmten Zielpunkt zu bekannt ist, kann ein hergestellter Filmstreifen ausge- leiten. Unter diesen Umständen müssen mehrere Fixwählt werden, der das Abbild des quer zur Flugstrecke punkte festgesetzt werden, damit der Flugkörper mit verlaufenden Geländestreifens enthält. Der Film- 20 Sicherheit ins Ziel gesteuert wird. Hierzu können zwei streifen wird aus bereits früher durchgeführten photo- oder mehrere Filmstreifen und eine Einrichtung ergraphischen Aufnahmen zusammengesetzt. Im gün- forderlich werden, die den Filmstreifen nach Überstigsten Falle sind die Photographien für den Film- fliegen eines jeden Fixpunktes auswechselt. Um einen streifen neueren Datums, obwohl dies nicht unbedingt Filmstreifen aus -mehreren Streifen auswählen zu erforderlich ist. 25 können, könnten diese in paralleler Anordnung und . Die Abweichung der tatsächlich geflogenen Strecke mit den Kanten zusammenstoßend hergestellt werden, von der vorgeschriebenen Strecke bei einem Flugzeug Der Filmstreifen würde dann im wesentlichen aus kann von Querwinden und/oder von Navigations- einem sehr breiten Filmstreifen bestehen, der die einfehlern verursacht werden, so daß, obwohl ein Fix- zelnen Streifen in der beschriebenen Anordnung umpunkt festgesetzt werden kann, der am Schnittpunkt 30 faßt und eine weite Schleife bildet. Die Antriebseinder vorgeschriebenen Flugstrecke mit dem quer ver- richtung kann schrittweise neu eingestellt werden, oder laufenden Geländestreifen liegt, vorausgesetzt werden die Öffnung oder die Blende könnte so bewegt werden, kann, daß ein Flugzeug vom Kurs abweicht. Der daß sie jeweils nur einen Streifen überquert, während Geländestreifen und dessen Abbildung auf dem fort- dieanderenStreifenvonderÖffnungnichterfaßtwerden. laufenden Filmstreifen umfaßt einen Streifen (Gelände 35 Es könnten auch kompliziertere Verfahren ange- und Abbild) auf beiden Seiten eines vorherbestimmten wendet werden, z. B. könnte jeder Filmstreifen in einer Fixpunktes. Es hat sich gezeigt, daß der Gelände- Patrone enthalten sein, wobei die Patronen durch streifen eine Länge von ungefähr 18 km und eine Einkerbungen gekennzeichnet werden, so daß die Breite von ungefähr 300 m aufweisen kann, wobei der richtige Filmpatrone im geeigneten Zeitpunkt ausgevorgesehene Fixpunkt in der Mitte gelegen ist, so daß 40 wählt werden kann. Ein solches Verfahren bildet der Geländestreifen eine Fläche mit einer Breite von jedoch keinen Teil der Erfindung.
300 m (längs der Flugstrecke) und mit einer Länge von Im allgemeinen weist ein Flugzeug bei einem Flug 9 km beiderseits der Mitte des Geländestreifens um- von einem Ausgangspunkt zu einem Bestimmungsort faßt. Die Länge des Geländestreifens wird im wesent- einen auf die Erde bezogenen Kurs auf. Dieser Kurs liehen von der Länge der Flugstrecke und von der 45 kann vorherbestimmt werden. Um für die Einrichtung zulässigen Abweichung vom gewünschten Kurs be- nach der Erfindung einen Fixpunkt festzusetzen, wird stimmt. Die Breite des Geländestreifens kann gleich- ein zuvor auf dem Film photographierter Geländefalls der Geschwindigkeit und der Flughöhe des Flug- streifen als der Bezirk gewählt, in dem ein Fixpunkt zeuges entsprechend verändert werden. Eine Breite festgesetzt werden soll. Da der Ort des Geländestreifens von 300 m hat sich jedoch innerhalb eines weiten 50 bekannt ist, und da ferner berechnet werden kann, zu Bereichs von Geschwindigkeiten und/oder Flughöhen welcher Zeit das Flugzeug den Geländestreifen mutals ausreichend erwiesen. maßlich überfliegt (Geschwindigkeit χ Zeit = Flug-Obwohl Versuche mit einem 18 km langen Gelände- strecke), so wird die Einrichtung nach der Erfindung streifen erfolgreich waren, so kann je nach Wunsch eingeschaltet, bevor das Flugzeug den Geländestreifen auch ein längerer oder kürzerer Geländestreifen be- 55 überfliegt. Zu dieser Zeit wird ein Korrelationssignal nutzt werden. Bei Verwendung eines 35 mm breiten empfangen, das die Überfliegung des Geländestreifens Films wird bei einem 18 km langen Geländestreifen anzeigt, wobei eine in der Einrichtung vorgesehene der Filmstreifen 300 cm lang. , Vorrichtung die seitliche Abweichung in der Weise Die erfindungsgemäße Navigationseinrichtung kann ermittelt, daß bestimmt wird, welcher Abschnitt des dazu benutzt werden, um ein Flugzeug sicher zu einem 60 Filmstreifens einem bestimmten Abschnitt des GeBestimmungsort zu leiten, wobei längs der Flugstrecke ländestreifens entspricht, wobei zugleich der Geländezwei oder mehr Fixpunkte vorgesehen werden sowie streifen identifiziert wird, über den das Flugzeug Einrichtungen, die den geflogenen Kurs entsprechend tatsächlich hinwegfliegt,
der Position des Flugzeuges in bezug auf den vorge- Tn den Zeichnungen ist

sehenen Fixpunkt des Geländestreifens korrigieren, 65 F i g. 1 eine zum Verständnis der Erfindung brauch-

über den das Flugzeug hinwegfliegt. bare Darstellung,

Die Navigationseinrichtung nach der Erfindung kann ^ F i g. 2 eine Darstellung eines Geländes sowie eines

auf verschiedene Weise benutzt werden. An einer Stelle in Abschnitte zerlegten Geländcstrcifens,

F i g. 2a eine stark vergrößert gezeichnete Darstellung eines Filmstreifens mit einem Abbild des gewählten Geländestreifens,

Fig. 2b eine! Darstellung eines Filmstreifens, der aus zwei Filmen desselben Streifens besteht, die gegeneinander versetzt angeordnet sind und einen Doppelstreifen bilden,

F i g. 3 eine Darstellung der gewünschten Beziehung zwischen dem Geländestreifen und dem Filmstreifen in bezug auf die Flugstrecke eines Flugzeuges,

F i g. 4 eine Darstellung der Beziehung zwischen dem Geländeabschnitt, dem Filmstreifen und dem Bildfenster,

Fig. 4a eine Darstellung einer bevorzugten Ausführung eines ortsfesten Bildfensters,

F i g. 4 b eine graphische Darstellung des Korrelationssignals, das bei Verwendung der bevorzugten Ausführung des ortsfesten Bild- oder Gitterfensters erzeugt wird,

F i g. 5 eine Darstellung der Bedingungen, die bei fehlender Korrelation bestehen,

Fig. 6 eine Darstellung der Bedingungen^ die bei einer ordnungsgemäßen Korrelation bestehen, und

F i g. 7 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.

Die F i g. 1 zeigt die Beziehung zwischen der gewünschten oder vorgeschlagenen Flugstrecke 10 eines Flugkörpers oder eines Flugzeuges zwischen dem Abflugpunkt 11 und dem Bestimmungsort 13 und dem Geländestreifen 15. Der Einfachheit halber ist der quer verlaufende Geländestreifen in Abschnitte mit einer Länge von je 300 in unterteilt. Der. in Abschnitte unterteilte Geländestreifen entspricht der Abbildung auf dem Filmstreifen 16. Der vorgesehene Fixpunkt würde im Abschnitt X liegen, der in der gewünschten Flugstrecke liegt. Ist jeder Abschnitt 300 m lang, so würde der Abschnitt X sich beiderseits der gewünschten Flugstrecke über je 150 m erstrecken.

Der Geländestreifen ist links vom Abschnitt X in fünf Abschnitte IL bis 5L und rechts vom Abschnitt X in fünf Abschnitte \R bis SR unterteilt. In der Praxis wurde eine Unterteilung bis 30 Abschnitten beiderseits des Mittelabschnittes X mit Erfolg verwendet, in dem sich der Fixpunkt befindet. In der'F ig. 1 ist außerdem der Filmstreifen 16 mit den Abbildungen des in Abschnitte unterteilten Geländestreifens sowie ein Mittel 17 dargestellt, mit dem eine Beobachtung des Geländes durch den Filmstreifen hindurch erfolgen kann. Die das Gesichtsfeld begrenzende Blendenöffnung wurde in dieser Figur weggelassen, ist jedoch in den anderen Figuren dargestellt.

Das Gelände wird theoretisch in Abschnitte zerlegt durch Identifizierung desjenigen Teiles der Filmstreifens, der die Abbildung des Abschnittes enthält.

Die Fig. 2 und 2a sollen das Wesen des Filmstreifens und dessen Beziehung zu dem wirklichen Gelände darstellen, das der Filmstreifen als Abbildung enthält. Die F i g. 2 zeigt einen Bezirk eines Geländes. Wie aus der F i g. 2 zu ersehen ist, ist das dargestellte Gelände wesentlich kleiner als das in der Praxis erfaßte Gelände. Wie bereits erwähnt, weist der Geländestreifen vorzugsweise eine Breite von 300 m und jeder Abschnitt des Geländestreifens eine Länge von 300 m auf. ·..■:.·.·.

Das von der Fig. 2 erfaßte Terrain besteht aus einer Gruppe von unregelmäßig verteilten Häusern sowie aus einer Straße und einem Fluß. Die Darstellung zeigt das Gelände direkt von oben gesehen.

Das Gelände wird in der Zeichnung von zwei durchbrochenen Linien 15 durchschnitten, und der von diesen Linien abgegrenzte Geländestreifen wird nochmals durch unterbrochene Linien in Abschnitte unterteilt. Die Linien 15 grenzen denjenigen Abschnitt des Geländes ab, dessen Abbildung der Filmstreifen 16 nach der F i g. 2a enthält.

Die F i g. 2a zeigt den Filmstreifen stark verkleinert, und dieser besteht vorzugsweise aus einer Reihe aufeinanderfolgender Bildfelder. Die beiden Enden des Filmstreifens werden zusammengeklebt, so daß der Filmstreifen 16 eine geschlossene Schleife bildet. Um denjenigen Teil des Geländes zu kennzeichnen, der einem Teil des Filmstreifens entspricht, kann der Film unter Anwendung eines Zählverfahrens unterteilt werden. Ein Teil.18 des Filmstreifens kann in Abständen mit einer Reihe von lichtundurchlässigen Flecken versehen werden, die einen auf einen Photodetektor fallenden Lichtstrahl unterbrechen. Ein großer Fleck, z. B. der Fleck 19, kann als Mittel dienen, das einen zum Einschalten des Gerätes be-, nutzten Impuls erzeugt, welcher Fleck 19 so angeordnet wird, daß er am Photodetektor vorbeiwandert, wenn die Öffnung oder die Blende sich an der Klebestelle des Films vorbeibewegt. Dieser Vorgang ist in der F i g. 7 dargestellt. Die kleineren lichtundurchlässigen Flecke erzeugen Impulse für einen Zähler, z. B. ein Zählwerk, so daß aus der vom Zähler angezeigten Zahl der dem Gelände entsprechende FiImabschnitt identifiziert werden kann. Im Zeitpunkt der Korrelation kann daher die genaue Position des Flugzeuges bestimmt werden. Der Korrelationsfleck zeigt an, daß das Flugzeug den Geländestreifen überfliegt, während der Zähler den überflogenen Teil des Gelände-Streifens anzeigt. Für diesen Zweck können natürlich auch andere Identifizierungsverfahren angewendet werden.

Obwohl die F i g. 2a einen Bildfilmstreifen zeigt, so kann jedoch auch eine Zweipegelphotographie benutzt werden. Diese kann auf einer Grauskala hergestellt werden, wobei alle dunklen Töne bis zu einem bestimmten Pegel geschwärzt werden, während alle anderen, über dem bestimmten Pegel liegenden Töne weiß gemacht werden. ■ .

Die F i g. 2 b zeigt einen aus einem Positiv \6p und einem Negativ I6/7 zusammengesetzten Filmstreifen 16 mit Aufnahmen desselben Geländes, welche Einzelstreifen etwas gegeneinander versetzt sind und einen Doppelstreifen bilden.

Die Praxis hat gezeigt, daß ein solcher zusammengesetzter Filmstreifen, der zwei Korrelationsfunktionen ausübt, und zwar mit Hilfe eines weißen Korrelationsfleckes für den positiven Film und eines schwarzen Korrelationsfleckes für den negativen Film, mit großem Erfolg zusammen mit einem' aus gegeneinander um 180° versetzten Streifen nach der Fi g. 4a verwendet werden kann. Diese Figur zeigt ferner die beiden Korrclationsflecke 24p und 24«. Bei Verwendung eines solchen Gitters werden falsche Korrelationen vermieden, und es wird ein großes Verhältnis Signal zu Rauschen geschaffen.

Die F i g. 3 zeigt die durch den Filmstreifen 16 dargestellte Einrichtung in einem Flugzeug 20, das einen bestimmten Kurs verfolgt, der das Flugzeug über einen gewählten Geländestreifen führt. Der Filmstreifen 16 verläuft im wesentlichen parallel zum Geländestreifen 15. Das Flugzeug kann den Gcländcslreifen im wesentlichen senkrecht nach der F i g. I

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oder schräg nach der F i g. 3 überfliegen. Verläuft die z. B. 15a, in die Blendenöffnung 23 hinein, so erscheint

Flugstrecke des Flugzeuges nicht senkrecht zum Ge- ein Korrelationsfleck 24 zuerst an der einen Kante der

ländestreifen, so wird der Filmstreifen vorzugsweise so Gitterplatte 22. Wird der Film weiter durch die Blen-

herumgeschwenkt, daß er parallel zum Gelände- denöffnung bewegt, so wird der dem betreffenden

streifen liegt. Die F i g. 7 zeigt eine für diesen Zweck 5 Geländeabschnitt entsprechende Filmabschnitt in die

geeignete Einrichtung. Mitte der Blendenöffnung 23 bewegt, so daß der

Aus der F i g. 4 ist dis räumliche Beziehung zwischen Korrelationsfleck 24 über die Gitterplatte hinweg-

dem Filmstreifen 16 und dem Gitter 22 (Entfernung wandert.

voneinander beträgt mehrere Zoll—je 2,54 cm) sowie Wird über der Gitterplatte ein Photodetektor so

die räumliche Beziehung zwischen dem Filmstreifen 16 io angeordnet, daß dieser auf das durch die Gitterplatte

und dem Geländestreifen 15 (Entfernung mehrere fallende Licht ansprechen kann, so wird das Vorliegen

tausend Zoll —■ je 2,54 cm) zu ersehen. des Korrelationsfleckes 24 ermittelt, wenn der Fleck

Nach d;r Zeichnung ist die Öffnung, durch die die über die lichtdurchlässigen Streifen der Gitterplatte

Lichtstrahlen vom Gelände aus fallen, verhältnismäßig hinwegwandert. Wenn der Korrelationsfleck oder ein

klein. Der Filmstreifen kann aus einem 35-mm-FiIm 15 Teil von diesem einen lichtdurchlässigen Streifen der

bestehen, so daß die Öffnung im wesentlichen die Gitterplatte überquert, so wandelt der Photodetektor

Fläche eines Bildfeldes umfaßt. Es können natürlich dieses Licht in ein entsprechendes elektrisches Signal

auch Filmstreifen mit anderen Breiten verwendet wer- um. Hierbei wird noch ein anderes Signal erzeugt und

den. Ein Abschnitt des Geländestreifens (der natürlich zwar dann, wenn der Korrelationsfleck sich auf einem

nur aus einem vorgestellten oder gedachten Abschnitt 20 lichtundurchlässigen Streifen befindet und nicht auf

besteht) besteht aus einem Quadrat mit einer Kanten- den Photodetektor fallen kann. In diesem Falle

länge von je 300 m. Die Größe des Blickfeldes hängt spricht der Photodetektor nur auf das zerstreute Licht

jedoch von der von dem Bild auf dem Filmstreifen an, das, wie bereits erwähnt, eine wesentlich geringere

erfaßten Fläche, von der Größe der Blendenöffnung Intensität aufweist als der Korrelationsfleck,

und von der Entfernung zwischen der Blende und dem 25 Es wird nunmehr auf die F i g' 5 verwiesen, die die

Erdboden ab. Der Brennpunkt des Korrelationsfleckes Verhältnisse darstellt, wenn der Bildinhalt eines

ist eine Funktion des Abbildungsmaßstabes und der Filmabschnittes 16,mit dem durch die Blendenöffnung

Entfernung zwischen dem Abbild und dem Gelände. 23 zu beobachtenden Geländeabschnitt nicht über-

Die Gitterplatte 22 weist die miteinander abwech- einstimmt, so daß keine Korrelation besteht.. Das selnden lichtundurchlässigen und lichtdurchlässigen 30 durch die Blendenöffnung 23 fallende Licht wird zerStreifen auf. Die Fi g. 4a zeigt eine bevorzugte Aus- streut, wobei auf die Streifenplatte 22 ein schwaches führung dieser Gitterplatte 22s, bei der die eine Hälfte Licht fällt. Dieses zerstreute Licht fällt auf den nicht der Streifen gegen die andere Hälfte um 180° versetzt dargestellten Photodetektor, der ein Hintergrundangeordnet ist. Auf der Gitterplatte 22 wird ein Korre- rauschsignal erzeugt.

lationsfleck oder eine Korrelationsfunktion 24 von den 35 Die F i g. 6 zeigt die Verhältnisse, wenn der Bild-Lichtstrahlen erzeugt, die vom Gelände ausgehen und inhalt eines Filmabschnittes mit dem Bildinhalt des durch einen Filmabschnitt mit dem gleichen Bildinhalt zugehörigen Geländeabschnittes übereinstimmt, so fallen. Oberhalb der Gitterplatte ist ein nicht darge- daß auf der Gitterplatte 22 ein ordnungsgemäßer stellter Photodetektor angeordnet, auf den das Licht Korrelationsfleck erzeugt wird.

durch die lichtdurchlässigen Streifen der Gitterplatte 40 Die Gitterplatte ist ortsfest angeordnet, und die

fällt. Obwohl ein Korrelationsfleck erzeugt wird, wenn Drehung des Films 16 mit einer Geschwindigkeit von

der Filmabschnitt und der Geländeabschnitt denselben 3 m/s bewirkt, daß der Korrelationsfleck über die

Bildinhalt aufweisen, so tritt jedoch hinter dem Gitter Gitterplatte 22 hinwegwandert, wie bereits beschrie-

und um dieses herum Streulicht auf, das eine geringere ben.

Intensität aufweist-als der Korrelationsfleck. Auf den 45 In der F i g. 6 ist ein Korrelationssignal dargestellt. Photodetektor wirkt dieses Streulicht ein, und dieser Wenn der Korrelationsfleck einen lichtdurchlässigen wandelt das Streulicht in entsprechende elektrische Streifen der Gitterplatte überquert, so wird ein verSignale um, die als Hintergrundrauschen bezeichnet hältnismäßig starkes Signal erzeugt. Überquert der werden. Dies ist in der F i g. 5 dargestellt. Fällt auf Korrelationsfleck einen lichtundurchlässigen Streifen, den Photodetektor der Korrelationsfleck, so wird ein 50 so wird das Signal immer schwächer, bis der Korre-Signal mit einer verhältnismäßig großen Amplitude lationsfleck vom lichtundurchlässigen Streifen vollerzeugt, wie in der F i g. 6 dargestellt, das das Hinter- ständig abgedeckt wird, wobei die Amplitude des grundrauschen überdeckt. Die physikalische Beziehung diesem Vorgang entsprechenden Signals der Intensität zwischen den einzelnen Bauelementen der Einrichtung des zerstreuten Lichtes oder dem Hintergrundrauschen ist aus der F i g. 7 zu ersehen. 55 entspricht.

In der F i g. 4 sind verschiedene Linien dargestellt, Die Streifen der Gitterplatte sind verhältnismäßig

die Lichtstrahlen darstellen sollen. Die Linie 25-25a schmal, und je nach deren Breite und der Geschwin-

stcllt die Mittellinie oder den Mittelstrahl dar, wäh- digkeit des Filmstreifens wird ein gepulstes Signal mit

rend die Linien 26, 27, 28 und 29 und deren ent- einer vorherbestimmten Frequenz erzeugt.,

sprechende Verlängerungen 26a, 27a, 28a und 29a 60 Es wird noch einmal auf die Fi g. 2b verwiesen, die

zeigen sollen, daß die Lichtstrahlen vom Erdboden einen aus einem Positiv und einem Negativ zusammen-

aus durch die Blendenöffnung 23 und durch den dem gesetzten Filmstreifen zeigt. Hierbei werden zwei

betreffenden Geländeabschnitt entsprechenden Ab- Korrelationsflecke erzeugt, wie bereits beschrieben,

schnitt des Filmstreifens fallen und auf der Gitter- deren Trennung eine Funktion der Versetzung der

platte 22 zu einem Korrelationsfleck hin konver- 65 Filmstreifen ist. Hierbei wird auf die F ig. 4a ver-

gieren. . wiesen, die eine Gitterplatte 225 mit Streifen zeigt, die

Wird der Filmstreifen bewegt, z. B. gedreht, und zur Hälfte um 180° gegeneinander versetzt angeordnet

bewegt sich ein Abbild des Geländestreifenabschnittes, sind, welche Gitterplatte vorzuziehen ist, da mit dieser

falsche Korrelationsanzeigen vermieden werden können. Die Fig. 4a zeigt einen weißen Korrelationspunkt 24b und einen schwarzen Korrelationspunkt 24«, da der Positivfilm zur Erzeugung eines weißen oder positiven Korrelationsfleckes und der Negativfilm zur Erzeugung eines schwarzen oder negativen Korrelationsfleckes führt.

Die Fig. 4 b zeigt in graphischer Darstellung ein Signal, das von den beiden Korrelationsflecken 24b und 24« beim Wandern über die Gitterplatte 22s erzeugt wird. Es wird darauf hingewiesen, daß zerstreutes Licht immer vorliegt und auch als Hintergrundoder Bezugspegel dient. Der einen lichtdurchlässigen Streifen der Gitterplatte 22s überquerende negative oder schwarze Korrelationspunkt schwächt die Intensität des Streulichtes, so daß der Pegel des elektrischen Signalausganges des Photodetektors unter den normalen Bezugspegel absinkt. Dies ist durch die unterbrochene Linie (Kurve) unterhalb der Bezugslinie dargestellt. Der einen lichtdurchlässigen Streifen der Gitterplatte 22s überquerende positive oder weiße Korrelationsfleck erhöht die Intensität des durch die Gitterplatte 22s fallenden Lichtes, so daß das erzeugte Signal den Bezugspegel wesentlich übersteigt, wie in der Fig. 4b durch mit Vollinien gezeichnete Kurve dargestellt.

Bei dieser Kombination, die aus dem aus zwei Filmen zusammengesetzten Filmstreifen nach der F i g. 2b und der Gitterplatte 22s nach der F i g. 4a besteht, können falsche Korrelationen vermieden werden, die eine Folge eines zu starken Hintergrundrauschens sein können. Dies ist eine Folge des Umstandes, daß das Streulicht (Hintergrundrauschen) auf die gesamte Gitterplatte verteilt wird, wodurch der Bezugspegel wesentlich erhöht wird, wobei den bei beiden Korrelationsflecken ein Signal erzeugt wird, das verschiedene Merkmale aufweist, die im Hintergrundrauschen fehlen.

Die Streifen der in der F i g. 4a dargestellten Gitterplatte 22s können die gleiche Breite und den gleichen Abstand voneinander aufweisen, wobei das in der F i g. 4 b dargestellte Signal erzeugt wird. Jede Hälfte der Gitterplatte, d. h. die obere Hälfte, über die der Korrelationsfleck 24p hinwegwandert,'und die untere Hälfte, über die der Korrelationsfleck 24/j hinwegwandert, kann verschieden breite Streifen aufweisen. Dies würde dazu führen, daß das dem positiven Korrelationsfieck entsprechende Signal eine bestimmte Frequenz und das dem negativen Korrelationsfleck entsprechende Signal eine andere Frequenz aufweist.

Wird eine von der Gitterplatte nach der F i g. 4a abweichende Ausführung mit anders angeordneten

Streifen verwendet, so würden die negativen und die positiven Impulse des Korrelationssignals einander überlappen, wenigstens zum Teil. Es ist daher bei

·*■■■ beiden Hälften der Gitterplatte 22s ein gleicher Ab-S" stand zwischen den Streifen vorzuziehen.

Wie in der F i g. 7 dargestellt, ist die Filmstreifenanordnung mit dem Filmstreifen 16, einem Motor 36, einer Filmantriebsrolle 37 und einer Spannrolle 38 auf einer drehbaren Platte 40 angebracht. Die Blenden-

öffnung 23 befindet sich eingerahmt über einer an der Platte 40 vorgesehenen Öffnung. Oberhalb der Blendenöffnung 23 ist die ortsfeste Gitterplatte 22 und ein Photodetektor 35 angeordnet. Auch diese verschiedenen Bauteile sind an der Platte 40 angebracht. Die

Platte 40 kann gedreht werden z. B. mit Hilfe eines Motors 42 unter Verwendung eines Zahnrades 42. Eine bei 43 symbolisch dargestellte .Regulierungseinrichtung für den Motor kann von Hand betätigt werden, wobei der Motor 41 die Platte 40 in eine

Drehstellung dreht, bei der der Filmstreifen parallel zum Geländestreifen 15 verläuft. Diese Beziehung ist in der F i g. 3 dargestellt. Der Motor 41 kann aus einem umsteuerbaren Motor und die Regulierungseinrichtung 43 aus einem Schalter mit drei Einstellun-

gen bestehen, so daß die Platte 40 entweder im Uhrzeigersinne oder im Gegensinne gedreht werden kann. Der Photodetektor 35 empfängt das durch die lichtdurchlässigen Streifen der Gitterplatte 22 fallende Licht, wandelt dieses in eine entsprechende Energie

um und erzeugt einen Ausgang auf dem Leiter 45.

In bezug auf die Korrelationssignalfrequenz wird das Signal moduliert, wie in der F i g. 4b dargestellt. Die Modulationsfrequenz ist eine Funktion der Filmgeschwindigkeit und der Breite und des Abstandes der

Streifen auf der Gitterplatte. Als. Filmgeschwindigkeit hat sich eine Geschwindigkeit von 3 m/s als befriedigend erwiesen, während sich bei den Streifen der Gitterplatte ein Abstand von 1 mm als geeignet gezeigt hat. Es ist daher:

40

Modulationsfrequenz =

3 m/s 2 mm

Modulationsfrequenz = 1500 Hz.

Bei den angenommenen Werten würde die Frequenz des Korrelationssignals ungefähr 1500 Hz betragen und mit einer Geschwindigkeit auftreten, die eine Funktion der Länge des Films, der Drehgeschwindigkeit, der Größe des Blickfeldes und der Geschwindig-

keit längs der Flugstrecke ist. Wie oft ein Korrelationssignal auftritt, kann aus der nachstehenden Gleichung berechnet werden .

Gesamtanzahl der Abtastungen = Filmgeschwindigkeit überflogenes Gebiet längs der Flugstrecke

Filmlänge Fluggeschwindigkeit

Bei einer Geschwindigkeit von 3 m/s, einem Blickfeld von 300 m und bei einer Geschwindigkeit längs der Flugstrecke von 750 m/s beträgt

die Anzahl der

Abtastungen =

= 15

3 m/s Is
20 cm 2,5 .

J_

2,5
6 Abtastungen.

Bei diesen Bedingungen würde das Korrelations signal sechsmal auftreten, wenn das Flugzeug den

Geländestreifen überquert.

Der Ausgang des Photodetektors wird einem Bandfilter 46 zugeführt, das im wesentlichen Signale mit der Korrelationssignalfrequenz weiterleitet. Das gefilterte Signal wird in einem Verstärker 47 Verstärkt und zu

einem Schwellenwertdetektor 48 geleitet. Da das Korrelationssignal eine wesentlich größere Amplitude aufweist als das Hintergrundrauschen oder der Bezugspegel, so kann der Schwellenwert aus einem Ampli-

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tudenpegel bestehen. An diesem Punkt ist das Korrelationssignal jedoch bereits gefiltert worden und stellt ein Signal mit einer Frequenz von 1500 Hz dar, so daß • der Schwellenwertdetektor jedes Hintergrundrauschen mit · einer niedrigen Amplitude dämpft, das vom Filter 46 weitergeleitct worden ist. Der Signalausgang aus dem Schwellenwertdetektor 48 kann daher benutzt werden, um die Zeit zu bestimmen, wenn der Geländestreifen überflogen wird. Zum Feststellen der Position des Flugzeuges in bezug auf eine seitliche Abweichung dient ein Zähler 50, der die Flecke 19a längs des Filmstreifens 16 nach der Fig. 2a auszählt. Die Flecke können auch von einem Photodetektor 51 ausgezählt werden. Die Flecke sind längs des Filmstreifens gegeneinander so versetzt, daß der große Fleck 19 am Photodetektor 51 vorbeiwandert, wenn der Anfang des Films sich in der Blendenöffnung 23 befindet. Der grofe Fleck 19 kann über den Photodetektor 51 den Zähler auf Null zurückstellen und in Betrieb setzen, wobei alle Zahlen gelöscht werden. Das Zählsignal kann aus einem Digital- oder aus einem Analogsignal bestehen, oder es kann jeder andere Zähler verwendet werden, der rasch auf den Wert Null rückstellbar ist. Die Nummer des sich in der Blendenöffnung befindenden Bildfeldes des Filmstreifens wird dann vom Zähler angezeigt. Der Ausgang des Schwellenwertdetektors wird ferner zu einem Detektor 53 für die seitliche Abweichung geleitet. Bei Auftreten des Korrelatior.ssignals ermittelt der Ausgang des Schwellenwertdetektors die vom Zähler angezeigte Zahl, und aus dieser Zahl kann die Abweichung des Flugzeuges von dem vorherbestimmten Abschnitt, durch den die Flugstrecke führt, nach links oder rechts bestimmt werden.

Bisher wurde eine Ausführungsform der Erfindung ohne Linsen beschrieben. Bei dieser Ausführung kann die Einrichtung zum Ermitteln der Position des Flugzeuges von der Höhe des Erdbodens an bis zu außerordentlich großen Höhen verwendet werden. In größeren Höhen, z. B. mehr als 3600 m, kann die Verwendung eines anderen Abbildungsmaßstabes bei der Abbildung des Geländes auf dem Filmstreifen erforderlich werden. Diese Änderung des Abbildungsmaßstabes beeinträchtigt die Genauigkeit als Folge des Umstandes, daß das Flugzeug in größeren Höhen fliegt und weil das Filmbild eine größere Geländefläche umfaßt.

Sachkundige können für in großen Höhen fliegende Flugzeuge eine optische Anordnung vorsehen derart, daß der Abbildungsmaßstab für den Film der gleiche ist wie bei einer optikfreien Einrichtung für in geringen Höhen fliegende Flugzeuge. Es kann eine optische Einrichtung benutzt werden, um das Blickfeld unter dem Flugzeug wesentlich einzuengen, und um ein Abbild des Blickfeldes auf eine Bildebene zu übertragen, mit der die Abbildung des Geländes aif dem Film verglichen werden, um festzustellen, ob eine Korrelation vorliegt oder nicht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Navigationseinrichtung für Flugzeuge, die ein Signal erzeugt, wenn das Flugzeug eine vorherbestimmte Position längs einer vorherbestimmten Flugstrecke erreicht, und die ein Diapositiv, ein Tragteil zur Befestigung des Diapositivs, eine optische Öffnung und Mittel aufweist, um wiederholt und der Reihe nach verschiedene Bezirke des Diapositivs in die Bahn des Lichtes durch die optische Öffnung zu führen, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die optische Öffnung (23) linsenlos ist und daß das Tragteil (37, 38) so angeordnet ist, daß jeder Bezirk des Diapositivs (16), wenn er in '⁵ die genannte Bahn geführt wird, auch dicht an die Öffnung (23) herangeführt wird, so daß, wenn zwischen dem Bezirk des Diapositivs in der Bahn und dem Blickfeld der optischen Öffnung eine Korrelation besteht, ein diese Korrelation anzeigender Fleck erzeugt wird;

b) daß ein Photodetektor (35) das Licht nach dem Durchgang durch das Diapositiv (16) empfängt und eine Schaltung (45, 46, 47, 48) vorhanden ist, mit der der Photodetektor (35) verbunden ist und in der auf Grund des vom Photodetektor (35) empfangenen Lichtes das Signal erzeugt wird, welches die Korrelation des Bezirkes des Diapositivs in der Bahn mit dem Blickfeld der optischen Öffnung (23) anzeigt, und

c) daß ein Zähler (50) vorhanden ist, der ein weiteres Signal erzeugt, welches anzeigt, welcher Bezirk des Diapositivs sich in der Bahn befindet, wenn das erstgenannte Signal erzeugt wird.