DE1958139B2 - Anordnung zur optischen leitstrahllenkung von flugzeugen oder flugkoerpern - Google Patents

Description

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zu den Ablenkeinrichtungen so ist, daß jedem Licht- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der

strahlenbündel entsprechend semer jeweiligen Lage, Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt. Es

in der von ihm bestrichenen Fläche, außer nach zeigt

der Seite, auch nach der Höhe eine Modulation auf- Fig. 1 eine Seitenansicht einer Einrichtung zur

geprägt ist und daß als Empfangsanlagen im Flug- 5 Leitstrahllenkung von Flugzeugen beim Landeanflug

zeug oder Flugkörper selektiv arbeitende vorgesehen und bei der Landung

sind, von denen jede nur die Signale eines der beiden F i g 0 eine Draufsicht auf eine Anordnung nach

Lichtsender empfängt, wobei mittels an sich be- F i g. 1,

lcannter Einrichtungen optisch angezeigte oder in die F i g' 3 den in der Fi g 1 dargestellten Lichtsen-

Steuereinrichtung des Flugzeugs bzw. Flugkörpers 10 der II in vergrößertem Maßstab,

eingegebene Signale gebildet sind, die ein Maß für F i g. 4 eine vom Lichtsender ausgeleuchtete Fläche

die Ablage nach Höhe und Seite von einer einzuhal- mit Raster,

tenden Flugrichtung und ein Maß der Entfernung F i g. 5 das Blockschaltbild der Lichtsender,

von den bodenseitigen Lichtsendern sind. F i g. 6 das Blockschaltbild der bordseitigen Emp-

Im Gegensatz zum bekannten Stand der Technik 15 fangsanlage.

bei Anordnungen zur optischen Leitstrahllenkung, I_n den F i g. 1 und 2 ist eine Landepiste 1 darkommen bei der vorgeschlagenen Anordnung an gestellt, an deren beiden Seiten Lichtsender I und II Stelle von Lichtstrahlbündeln kreisförmigen Quer- aufgestellt sind. Die seitlichen Abstände von der Schnitts Lichtstrahlbündel zur Anwendung, die Pistenmittellinie und die Entfernung der beiden Seneinen quadratischen Querschnitt aufweisen. Die aus- _ao der von einem Aufsetzpunkt 2 ist dabei so gewählt, geleuchtete Fläche wird dabei lückenlos und in Ver- daß sich die von ihren Lichtstrahlbündeln bei der bindung mit der ferner vorgeschlagenen schrittweise Ablenkung ausgeleuchteten Flächen 3 und 4 im Raum erfolgenden Ablenkung und Modulation flächen- zwischen den Lichtsendern I und IT und dem Aufelementweise abgetastet, wobei jedem Flächen- setzpur.kt 2 zu überschneiden beginnen. Die von den element eine eindeutige, seiner Lage in einem as beiden Sendern I und II ausgestrahlten Lichtstrahlrechtwinkligen Koordinatensystem entsprechende bündel bestreichen bei ihrer Ablenkung dabei nach Modulation zukommt, die mit relativ niedrigem Auf- Höhe und Seite einen Winkelbereich von etwa 5°, wand an technischen Mitteln in der bordseitigen wobei die äußeren bzw. unteren Schenkel der AbAnlage die Bildung von Signalen gestattet, di> der lenkwinkel parallel zur Landepiste verlaufen und die Ablage eines Flugzeugs nach Höhe und Seite sowie 30 inneren Schenkel sich zwischen den Lichtsendern seiner Entfernung und Höhe über einem Fixpunkt und dem Aufsetzpunkt überschneiden. Ein im Landeproportional sind. anflug befindliches Flugzeug 5 erhält aus einem spä-

Zur Modulation und Ablenkung der Lichtstrahl- ter beschriebenen Empfänger mit Hilfe der bisher bündel ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung beschriebenen Einrichtung eine doppelt gegebene Invorgesehen, daß ein Ablenkgenerator verwendet 35 formation über die Ablage nach Höhe und Seite, sowird, an den eine im Strahlengang eines Lichtsenders bald es sich in einem Bereich befindet, der von beiden angeordnete elektrooptische Ablenkeinrichtung an- Lichtsendern I und II ausgeleuchtet ist, das heißt in geschlossen ist und ferner unter Zwischenschaltung dem Bereich, in dem sich die ausgeleuchteten Fläeiner Synchronisiereinrichtung und eines Wobbel- chcn 3 und 4 überschneiden.

generators eine ebenfalls im Strahlengang des Licht- 40 Die F i g. 3 zeigt in vergrößertem Maßstab einen

senders angeordnete Modulationseinrichtung. Dabei der beiden Lichtsender, der ein Lichtstrahlbündel 6

ist der Ablenkgenerator, die Synchronisiereinrich- quadratischen Querschnitts aussendet, das öffnungs-

tung und der Wobbelgenerator beiden Lichtsendern winkel von 0,02° aufweist. Die Ablenkwinkel für

gemeinsam zugeordnet. dieses Lichtstralbündel betragen dabei nach Höhe

Gegenüber Ablenkeinrichtungen, die mit mecha- 45 und Seite 5°. Die Ablenkung des Lichtstrahlbündels 6

nisch bewegtevi Spiegeln bzw. Prismen arbeiten, erfolgt schrittweise um Beträge, die gleich dem Öff-

gestattet die vorgeschlagene Ablenkeinrichtung eine nungswinkel (0,02°) des Lichtstrahlbündels 6 sind,

wesentlich feinere Unterteilung der ausgeleuchteten Eine ausgeleuchtete Fläche 4 wird dabei nacheinan-

Fläche, wobei letztere mit wesentlich höherer Ge- der vom Querschnitt des Lichtstrahlbündels lücken-

schwindigkeit abtastbar ist. Mit Hilfe der vor- ₅₀ los ausgeleuchtet und bildet einen in der F i g. 4

geschlagenen Synchronisations- und Modulations- vergrößert dargestellten Raster, bei dem jedem

einrichtung und durch die lückenlose Erfassung der Rasterfeld eine bestimmte Modulation zukommt. Im

ausgeleuchteten Fläche ist sichergestellt, daß jedem dargestellten Raster nimmt bei einer Anfangsmodula-

Flächenelement eine eindeutige Modulation zu- tion von 250 MHz die Modulationsfrequenz bei der

kommt. 55 horizontalen Ablenkung von Rasterfeld zu Rasterfeld

In zweckmäßiger Ausbildung ist dabei die Ablenk- _um 4 kHz zu und erreicht am Ende der ersten Zeile und Modulationseinrichtung derart beschaffen, daß 250,996 MHz. Bei dieser Frequenzzuordnung ist dem das Lichtstrahlbündel eines Lichtsenders in einer ersten Rasterfeld der folgenden Zeile dann eine Moquer zu ihm angestellten Fläche ein Flächenelement dulationsfrequenz zugeordnet, die um 1 MHz höher ausleuchtet, dessen Modulationsfrequenz sich bei 60 liegt als die des Anfangsfelds, und dem letzten Rastereiner Verschiebung um einen Ablenkschritt in f_c!d entspricht dann eine Modulationsfreqiienz von waagerechter Richtung in der Größenordnung von 499,996 MHz.

4 χ 10³ Hz ändert und bei einer Verschiebung in An Hand der F i g. 5, die ein Blockschaltbild der senkrechter Richtung in einer Größenordnung von Lichtsender zeigt, ist im Folgenden deren Aufbau 10° Hz ändert. Die Öffnungswinkel des Lichtstrahl- 65 und Wirkungsweise beschrieben,
bündeis liegen dabei in der Größenordnung von Jeder der beiden Lichtsender I und II weist einen 0,02° und die gesamte Ablenkung nach Höhe und Lasergenerator 10,10' auf, der mit einem Strahl-Seite schließt Winkel in der Größenordnung von 5° ein. former 11,1Γ versehen ist, der zur Bildung eines

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Lichtstrahlbündels 12,12' mit quadratischem Quer- 10' Polarisationsfilter 19 und 19' vorgesehen. Vom

schnitt und einem Öffnungswinkel von 0,02° dient. Luftfahrzeug 5 aus gesehen wird der Strahl des Licht-

Die schrittweise Ablenkung des Lichtstrahlbündels senders 10 rechts und der des Lichtsenders 10' links

12,12' erfolgt in horizontaler Richtung so lange, bis zirkulär polarisiert.

das abgelenkte Lichtstrahlbündel 13,13' eine Ge- 5 Die F i g. 6 zeigt den bordseitigen Teil der Anlage, samtablenkung von 5° erreicht hat, wonach eine Zwei Lichtempfängern 20 und 20'sind Polarisations-Ablenkung in vertikaler Richtung um 0,02° erfolgt filter 21 und 21' zugeordnet, die in ihrer Wirkungsund die nächste Zeile mit gleichem Richtungssinn weise den senderseitigen Polarisationsfiltern 19 und durchlaufen wird, bis von jedem der beiden Licht- 19' entsprechen. Der Lichtempfänger 20 empfängt sender I und II je ein Quadrat ausgeleuchtet ist, das io somit nur Licht aus dem Sender 10, wobei das aus aus 250 χ 250 = 62 500 Einzelquadraten besteht. dem anderen Sender 10' einfallende Licht an seinem Die Ablenkung der Lichtstrahlbündel 12 und 13 wird Filter 21 unterdrückt wird. Analoge Verhältnisse gelmit Hilfe elektrooptischer Ablenkeinrichtungen 14 ten für den anderen Lichtsender 10 und den ihm und 14' erreicht, die im Strahlengang der beiden Licht- zugeordneten Lichtempfänger 20'. Aus den Lichtsender 10 und 10' angeordnet sind und von einem 15 empfängern 20 und 20' gelangt das empfangene Licht Ablenkgenerator 15 gesteuert sind, der beiden Licht- getrennt nach seiner Herkunft von einem der beiden sendern 10 und 10' gemeinsam zugeordnet ist, Lichtsender 10 und 10' in die Demodulatoren 22 und

Der Ablenkgenerator 15 steuert über eine Syn- 22', in denen die Signale vom Träger getrennt werden, chronisiereinrichtung 16 auch einen Wobbeigenera- Die in den Demodulatoren 22 und 22' erhaltenen tor 17, aus den Modulatoren 18 und 18', die im ao Signale sind nun Frequenzanalysatoren 23 und 23' Strahlengang der beiden Lichtsender 10 und 10' an- zugeführt, aus denen vier Signale gewonnen werden, geordnet sind, die Modulationsfrequenzen zugeführt die den beiden durch ein Lichtstrahlbündel gelieferwerden. Jedem Rasterquadrat 7 (Fig. 4) ist dabei ten Informationen entsprechen, nämlich dem Seiteneine ihm eigene periodisch wiederkehrende Modula- und Höhenwinkel des Lichtstrahlbündels, tionsfrequenz zugeordnet. 25 Die letztgenannten vier Signale gelangen nun aus

Die beiden ausgeleuchteten Flächen 3 und 4 in den Frequenzanalysatoren 23 und 23' in ein Anpaß-F i g. 2 und ihre Raster sind spiegelgleich, sowohl in glied 24, das sie in Impulse umwandelt, die von einem Bezug auf die Modulationsfrequenzen als auch auf die angeschlossenen Rechner 25 verarbeitbar sind. Aus Reihenfolge der Abtastung. Sie werden unter den den erhaltenen Impulsen ermittelt der Rechner 25 die beschriebenen Verhältnissen 50 χ pro Sekunde aus- 30 Werte über die seitliche Ablage von der Leitebene, geleuchtet, woraus sich eine Schrittfolgefrequenz von die senkrecht auf der Pistenmittellinie steht, sowie die 3125 MHz ergibt. Durch genaue Ausrichtung der Werte über die Entfernung des Flugzeugs vom Auf-Lichtsender ist erreicht, daß sich die der Piste zu- setzpunkt und seine Höhe über dem Aufsetzpunkt, gekehrten Flächen der Ausleuchträume auf der Mit- Diese Werte sind sowohl einem Sichtgerät 26 zugetellinie der Piste 1 (F i g. 1 und 2) schneiden und daß 35 führt, das sie zur Anzeige bringt, als auch einem die Außenflächen der Ausleuchträume zueinander weiteren Rechner 27, der die erforderlichen Steuer- und zur Pistenmittellinie parallel verlaufen. Es ent- signale zur Steuerung der Betätigungseinrichtungen steht eine senkrechte Ebene aus Orten gleicher Mo- für ein Höhenruder 28, ein Seitenruder 29, ein Querdulationsfrequenzen, die Leitebene. Sie verläuft in ruder 30 und einem Triebwerksregler 31 bildet. Dei Richtung der Pistenmittellinie und steht senkrecht 40 Landeanflug und die Landung kann somit durch auf ihr. Der Empfänger an einem Flugzeug 5, wel- Handsteuerung oder mit Hilfe der Flugregelanlage ches sich der Piste nähert und sich im ausgeleuchteten ausgeführt werden.

Raum befindet, wird 50 χ pro Sekunde von den Licht- Der Aufbau und die Wirkungsweise von Einrich

strahlbündeln 6 (Fig. 3) der beiden Lichtsender 10, tungen zur Fernlenkung von Flugkörpern sind analoj

10' bzw. I und II in F i g. 2 getroffen. Um die Her- 45 dem beschriebenen Beispiel, wobei auf eine Sicht

kunft der Lichtstrahlbündel 6 unterscheiden zu kön- anzeige verzichtet ist. Die Basisfläche des ausgeleuch

nen, sind sie unterschiedlich zirkulär polarisiert. Zu teten Raums kann dabei eine beliebige Neigung zi

letzterem sind am Ausgang der Lichtsender 10 und einer horizontalen Ebene haben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

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Patentansprüche: r_)j_e eingangs genannten Anordnungen werden beil. Anordnung zur optischen Leitstrahllenkung nötigt, um Flugzeuge oder Flugkörper, insbesondere von Flugzeugen oder Flugkörpern mit Hilfe von beim Landeanflug, fortlaufend mit genauen Ortszwei ortsfest angeordneten Lichtsendern, die informationen über ihre jeweilige Lage zu verscharf gebündelte Laserstrahlen aussenden und 5 sorgen.

denen eine Modulatiouseinrichtung zugeordnet Bekannte Anordnungen zur Leitstrahllenkung und eine Ablenkeinrichtung nachgeordnet ist, (deutsche Auslegeschrift 1 252 279), bei denen elekwobei jedem Ablenkwinkel eine bestimmte Mo- tromagnetische Wellen mit Hilfe von Antennen ausdulation zugeordnet ist, und bei der im Flugzeug gestrahlt werden, haben den Nachteil, störbar durch oder Flugkörper Lichtempfänger angeordnet io gewollte oder ungewollte Beeinflussung dieser WeI-sind, gekennzeichnet durch die Kombi- len zu sein. Zur Erlangung einer hohen Informationsnation, daß die Lichtsender (10, 10') mit Ein- dichte ist die Anwendung von Wellen relativ hoher richtungen (11, 1Γ) zur Erzeugung von Licht- Frequenz erforderlich, die durch Bodenunebenheiten strahlbündeln (6, 6') quadratischen Querschnitts und witterungsbedingte Beugungen vornehmlich im versehen sind und die Ablenkeinrichtungen (14, 15 Bodenbereich und vornehmlich bei schlechten Sicht-14') so steuerbar sind, daß die Lichtstrahlen- Verhältnissen bis zur Unbrauchbarkeit einer Ortung bündel (6, 6') in quer zu einer einzuhaltenden führen. Selbst bei der Anwendung erhöht störanfälli-Flugrichtung liegenden Flächen (3, 4), die sich ger Höchstfrequenzen ist die Erlangung einer für die überschneiden, innerhalb einer Zeile und von Landung schneller Flugzeuge erwünschten hohen Zeile zu Zeile in Sprüngen abgelenkt werden, die ao Informationsdichte nicht erreichbar,
der öffnung der Lichtstrahlenbündel (6, 60 in Mit anderen bekannten lichtopt, sehen Einrichtundiesen Flächen (3, 4) entsprechen und die Zu- gen der eingangs genannten Art, die den Mangel der Ordnung der Modulationseinrichtungen zu den Störbarkeit durch elektromagnetische Wellen beein-Ablenkeinrichtungen so ist, daß jedem Licht- flussende Mittel nicht aufweisen, haben den Nachteil strahlenbündel (6, 6') entsprechend seiner jewei- 25 geringer Reichweite und geringen Auflösungsverligen Lage in der von ihm bestrichenen Fläche, mögens, sofern sie von gewöhnlichem Licht Gebrauch außer nach der Seite, auch nach der Höhe eine machen (deutsche Auslegeschrift 1 217 796, deutsche Modulation aufgeprägt ist und daß als Emp- Patentschrift 924 421).

fangsanlagen (21 bis 23, 21' bis 23') im Flugzeug Weitere bekannte Einrichtungen zur Leitstrahloder Flugkörper selektiv arbeitende vorgesehen 30 lenkung verwenden Laser als Lichtquelle. Dem hier sind, von denen jede hier die Signale eines der angewendeten Licht ist eigen, daß es sich wesentlich beiden Lichtsender (10, 10') empfängt, wobei schärfer bündeln läßt als gewöhnliches Licht, womittels an sich bekannter Einrichtungen optisch durch höhere Reichweiten und höhere Genauigkeit angezeigte oder in die Steuereinrichtung des bei Ortungsaufgaben erreicht werden. Es kommen Flugzeugs bzw. des Flugkörpers eingegebene 35 Lichtbündel kreisförmigen Querschnitts zur Anwen-Signale gebildet sind, die ein Maß für die Ablage dung, die durch Verschwenken der Lichtquelle oder nach Höhe und Seite von einer einzuhaltenden mit Hilfe von mechanisch bewegten Spiegeln ab-Flugrichtung und ein Maß der Eutfemung von gelenkt werden und denen zur Kennung eine Moduden bodenseitigen Lichtsendern sind. lation aufgeprägt sein kann. Die mit derartigen Ein-

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- 40 richtungen erreichbare Informationsdichte ist dakennzeichnet, daß die Ablenkeinrichtungen (14, durch begrenzt, daß in einer ausgeleuchteten Ebene 14') elektrooptische Einrichtungen sind, die von Dunkelstellen, das heißt, nicht ausgeleuchtete einem für beide Lichtsender (10, 10') gemein- Flächen oder Zeilen und/oder sich überschneidende samen Ablenkgenerator (15) gesteuert sind, der Flächen mit unterschiedlicher Modulation auftreten, über eine Synchronisiereinrichtung (16) einen 45 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wobbel-Generator (17) steuert, an den die Anordnung zur optischen Lichtstrahllenkung von Modulationseinrichtungen (18, 18') der beiden Flugzeugen oder Flugkörpern mit Hilfe von zwei Lichtsender (10, 10') angeschlossen sind. ortsfest angeordneten Lichtsendern, die scharf gebün-

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- delte Laserstrahlen aussenden und denen eine Modukennzeichnet, daß die öffnungswinkel der Licht- 50 lationseinrichtung zugeordnet und eine Ablenkeinstrahlenbündel (6, 6') in der Größenordnung von richtung nachgeordnet ist, wohin jedem Ablenk-0,02° liegen und die gesamte Ablenkung nach winkel eine bestimmte Modulation zugeordnet ist, so Höhe und Seite einen Winkel in der Größen- auszubilden, daß auch für hohe Fluggeschwindigordnung von 5° einschließt. keiten ausreichende Informationsgeschwindigkeiten

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge- 55 vorliegen, die außer nach der Seite auch nach der kennzeichnet, daß die Änderung der Modula- Höhe Lagesignale liefern, die auch eine genaue Enttionsfrequenz der Lichtstrahlenbündel (6, 6') bei fernungsbestimmung erlauben.

waagrechter Verschiebung um einen Ablenk- Die Lösung dieser Aufgabe besteht in der Kombischritt in der Größenordnung von 4 χ 10³ Hz nation, daß die Lichtsender mit Einrichtungen zur und bei entsprechender Verschiebung in senk- 60 Erzeugung von Lichtstrahlbündeln quadratischen rechter Richtung in der Größenordnung von Querschnitts versehen sind und die Ablenkeinrich-10° Hz liegt. tungen so steuerbar sind, daß die Lichtstrahlenbündel in quer zu einer einzuhaltenden Flugrichtung liegenden Flächen, die sich überschneiden,

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung 65 innerhalb einer Zeile und von Zeile zu Zeile in

zur optischen Leitstrahllenkung von Flugzeugen oder Sprüngen abgelenkt werden, die der Öffnung der

Flugkörpern mit Hilfe ortsfest aufgestellter Licht- Lichtstrahlenbündel in diesen Flächen entsprechen,

sender. und die Zuordnung der Modulationseinrichtungen