DE3441921A1

DE3441921A1 - Leitstrahl- und nachfuehreinrichtung

Info

Publication number: DE3441921A1
Application number: DE19843441921
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Dipl.-Ing. Dr. 8012 Ottobrunn Allgaier; Christian 8000 München Diehl; Horst Dipl.-Ing. 8000 München Kirsche; Werner Dipl.-Ing. 8190 Wolfratshausen Schnäbele
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: LFK Lenkflugkoerpersysteme GmbH
Priority date: 1984-11-16
Filing date: 1984-11-16
Publication date: 1986-05-28
Also published as: DE3441921C2; US4676455A

Description

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Leitstrahl- und Nachführeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Leitstrahl- und Nachführeinrichtung zur Steuerung von Flugkörpern nach dem ,Beamrider-Prinzip mit einem abtastenden Laserstrahl und einer parallel ausgerichteten, optischen Anordnung eines Leitstrahl-Lasers, eines Referenz-Lasers und einer Empfangseinrichtung.

Aus der DE-PS 26 58 689 ist ein Leitverfahren für Flugkörper bekannt, welches einen auf einer Spiralbahn ausgelenkten Laserstrahl zur Steuerung eines Flugobjektes verwendet. Eine Nachführung bezüglich einer auf das Ziel gerichteten Visierlinie ist hierbei nicht vorgesehen.

Die US-PS 4 111 383 beschreibt eine Steuereinrichtung für Flugkörper nach dem Beamrider-Prinzip, die Laser aufweist, die in X- und Y-Koordinatenrichtung zur Erzeugung eines Leitstrahls abgelenkt werden. Weiterhin sind ein Synchronisations-Laser und ein Teleskopvisier angegeben, wobei Mittel zur Ansteuerung des Synchronisations-Lasers zu den Zeitpunkten vorgesehen sind, an denen die in das Visier eingespiegelten Strahlen der Leitstrahl-Laser die Visierlinie zum Ziel kreuzen.

Diese Art der Nachführung erweist sich in der Praxis als träge und im Vergleich zur Leitstrahlführung der Flugkörper als recht ungenau.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Steuersystem nach dem Beamrider-Prinzip so zu verbessern, daß die Genauigkeit der Zielerfassung und die daraus ableitbare Nachführgenauigkeit des Steuersystems in derselben Größenordnung wie die mit dem Beamrider-Prinzip erzielbare Steuergenauigkeit der Flugkörper liegt.

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Diese Aufgabe wird etfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches beschriebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Kennzeichen der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Laser-Projektions- und Empfangseinrichtung;

Fig. 2 ein Schema einer Zielabtastung der erfindungsgemäßen Nachführeinrichtung;

Fig. 3 eine vereinfachte Ausführungsform nach Fig. 1.

Die. Fig. 1 zeigt den vereinfacht dargestellten Aufbau einer Projektions- und Empfangseinrichtung eines Steuersystems für Flugkörper nach dem Beamrider-

Prinzip. Die Einrichtung weist zunächst zwei Laser 4, 12 auf. Der erste Laser 4 dient als Lichtquelle für Leitstrahl 3, der in der akusto-optischen XY-Ablenkeinheit 5 spiralig ausgelenkt wird und über eine optische Einrichtung 6a, beispielsweise ein Zoomobjektiv, den

Projektor verläßt. Der Lichtstrahl des zweiten Lasers 12, der als Referenz-Laser für die zeitliche Synchronisation Verwendung findet, wird über einen akusto-optischen Modulator 13 und eine weitere optische Einrichtung 6b abgestrahlt. Für beide genannten Laser 4, 12 werden Festkörper-Laser (z. B. Nd-YaIo) eingesetzt.

Als dritter Laser 2 wird wiederum ein Festkörper-Laser (z. B. Alexandrit oder Nd-YaIo) verwendet, dessen Lichtstrahl 1 über einen dichroitischen Spiegel 16 in

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den Strahlengang 3 des Leitstrahl-Lasers 4 eingekoppelt und damit auch über die akusto-optische Ablenkeinrichtung 5 geführt wird. Dieser dritte Laser 2 dient in einer noch zu beschreibenden Weise als Nachführ-Laser •zur Markierung der Zielsilhouette.

Das vom beleuchteten Ziel zurückgestreute Licht 7 wird über eine optische Einrichtung 8 geführt und vom Empfänger 9 aufgenommen. Dessen Ausgangssignal wird über eine Auswerteschaltung 10 der Steuereinrichtung 11 zugeleitet. Diese nicht näher ausgeführte Steuereinrichtung dient zur Koordination aller Vorgänge in der Leitstrahl- und Nachführeinrichtung, insbesondere zur Ansteuerung der Laser 2, 3, 12, des Modulators 13 und der Ablenkeinrichtung 5. Zusätzlich weist die Steuereinrichtung 11 einen Servo-Ausgang 14 auf, der in nicht näher beschriebener Weise für einen beispielsweise mechanischen Antrieb zur Nachführung des Leitstrahl-Projektors dient. Außerdem kann über einen Signalein-

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gang 15 von externen Zielbeobachtungs- und Verfolgungseinrichtungen, wie z. B. einem Visier oder einem Radargerät, die Position eines grob erfaßten Zieles zum Zweck der Ausrichtung der Leitstrahl- und Nachführeinrichtung eingegeben werden. Im Strahlengang des Leit-

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Strahllasers 4 ist noch ein weiteres optisches Auskoppelmittel 17 vorgesehen, das jeweils einen Teil des vom Leitstrahl-Laser 4 und vom Nachführ-Laser 2 abgestrahlten Lichts auf einen Detektor 18 lenkt, wodurch auf nicht näher beschriebene Weise über die Steuereinrichtung 11 eine Harmonisierung des Leitstrahl- und des Nachführ-Lasers vollzogen werden kann.

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Anhand der Fig. 2 wird nun die Funktion der Leitstrahl- und Nachführeinrichtung erläutert. Die Abbildung zeigt

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ein von den Lasern der Leitstrahl- und Nachführeinrichtung erfaßtes und beleuchtetes Ziel 21. In der Mitte ist die Spur 22 des in der XY-Ablenkeinrichtung 5 spiralig ausgelenkten Leitstrahl-Lasers 4 zu sehen, der •zusammen mit dem vom Modulator 13 gesteuerten Referenz-Laser 12 zur Steuerung von Flugkörpern dient.

Nach jedem Durchlauf des Leitstrahl-Lasers 4 wird der Nachführ-Laser 2 gezündet, der so lange Laserleistung pumpen kann, wie der Leitstrahl-Laser 4 und der Referenz-Laser 12 arbeiten, so da8 der Nachführ-Laser 2 seine gespeicherte Energie in einem Puls abgibt. Mit diesem Puls wird dann einer der punktiert dargestellten Bildpunkte 24 beleuchtet. Die Ansteuerung der Bildpunkte 24 erfolgt durch die Führung des Lichtstrahles 1 des Nachführ-Lasers 2 über die auch in der Austastlücke des Leitstrahl-Lasers 4 weiterlaufende XY-Ablenkeinrichtung 5. Die Austastlücke entsteht dadurch, daß der Leitstrahl-Laser 4 nach dem vollständigen Durchlaufen der

Spur 22 abgeschaltet wird, bevor er wieder mit einem neuen DurchlaufVorgang beginnt. Damit wird das Suchfeld 23 nach einem möglichen Ziel abgetastet. Die Erfassung eines Zieles 21 erfolgt über das vom Ziel zurückgestreute Licht 7 im Empfänger 9 und in der Auswerte-

schaltung 10, wo das empfangene Licht nach seiner Intensität und seiner zur Zielentfernung proportionalen Signallaufzeit ausgewertet wird, um Störeinflüsse von Zielbildpunkten zu trennen. Wenn ein Ziel 21 eindeutig erfaßt wurde, sorgt die Steuereinrichtung dafür, daß beispielsweise nach einem bestimmten Schema, das in der Zeichnung als eine z. B. wellenartige Führung des Abtaststrahles angedeutet ist, nur noch die Kantenpunkte 25 des Ziels 21 abgetastet werden. Aus der Information über die Lage der Kantenpunkte 25 im Suchfeld 23 wird

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in der Steuereinrichtung 11 der Flächenschwerpunkt des Ziels 21 ermittelt, auf den dann die Hauptachse 3 des LeitstrahlLasers 4 über den Servo-Ausgang 14 und eine nicht dargestellte Servo-Einrichtung ausgerichtet wird. .Falls noch weitere zur Zielerfassung geeignete Geräte, wie z.B. Visiere oder Radar, vorhanden sind, können deren Ausgangssignale über den Signaleingang 15 in die Steuereinrichtung 11 eingespeist werden, um eine Vorabinformation über den zu erwartenden Eintrittspunkt eines Zieles in das Suchfeld 23 zu liefern und damit den Suchvorgang des Nachführ-Lasers 2 auf diesen Ort zu beschränken.

Es ist natürlich auch ohne Einschränkungen möglich, den Nachführ-Laser 2 noch während des Abtastvorganges des Leitstrahl-Lasers 4 auszulösen, um damit einen schnelleren Abtastvorgang zu erzielen.

Als vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist es durch-

aus möglich, anstelle des Leitstrahl-Lasers 4 und des Nachführ-Lasers 2 nur einen Laser einzusetzen, der, gesteuert von der Steuereinrichtung 11, in einer zeitlichen Folge beide Funktionen ausübt. Der Vorteil liegt darin, daß hierbei keine Harmonisierung zwischen den

beiden Laserstrahlen mehr notwendig ist.

Fig. 3 zeigt eine einfache Ausführungsform der Erfindung, die nur einen einzigen Laser 30 aufweist, der nacheinander die Funktionen des Leitstrahl-, des Referenz- und des Nachführ-Lasers übernimmt, wobei jedoch zur Erzeugung des Referenzsignals 33 der Laserstrahl über Ablenkmittel 31a,b durch den akusto-optischen Modulator 13 geführt werden muß.

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Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Leitstrahl- und Nachführeinrichtung liegt in der hiermit erstmals möglichen hochgenauen Erfassung eines Zieles mit den Mitteln einer Beamrider-Lenkanlage, wobei die Genauig-.keit der Zielerfassung in der Größenordnung der Genauigkeit der Nachführung von Flugkörpern auf das Ziel liegt.

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Claims

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1. Leitstrahl- und Nachführeinrichtung zur Steuerung von Flugkörpern nach dem Beamrider-Prinzip mit einem abtastenden Laserstrahl und einer parallel ausgerichteten, optischen Anordnung eines Leitstrahl-Lasers, eines Referenz-Lasers und einer Empfangseinrichtung, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: ein Lichtstrahl (1) eines Nachführ-Lasers (2) wird in den Strahlengang (3) des Leitstrahl-Lasers (4) eingespiegelt;

beide Lichtstrahlen durchlaufen die gleiche XY-Ablenkeinrichtung (5) und die gleiche optische Einrichtung (6a);
die reflektierten Lichtsignale (7) werden über eine weitere optische Einrichtung (8) auf einen Empfänger (9) geführt, dessen Ausgangssignale über eine die Signal-Amplitude und -Laufzeit messende Auswerteschaltung (10) einer Steuerung (11) zugeleitet werden, die zur Ansteuerung der Laser (2, 4, 12), zur Ansteuerung eines Modulators (13) des Referenz-Lasers (12) und zur Ansteuerung der XY-Ablenkeinrichtung (5) dient.

2. Leitstrahl- und Nachführeinrichtung nach An-

spruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuereinrichtung (11) einen Servo-Ausgang (14) aufweist, dessen Signal zur Lagesteuerung der Leitstrahl- und Nachführeinrichtung verwendet wird.

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3. Leitstrahl- und Nachführeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (11) einen Signaleingang (15) aufweist, über den eine Ansteuerung mit-•tels der Ausgangssignale von weiteren Zielverfolgungseinrichtungen (z. B. Visier, Radar) erfolgt.

4. Leitstrahl- und Nachführeinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Leitstrahl-Lasers (4) und des Nachführ-Lasers (2) nur ein Laser vorgesehen ist, der zur Erzeugung des Leitstrahles (3) und des Nachführstrahles (1) in zeitlicher Abfolge von der Steuereinrichtung (11) angesteuert wird.

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5. Leitstrahl- und Nachführeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß anstelle des Leitstrahl-Lasers, des Nachführ-Lasers und des Referenz-Lasers ein einziger Festkörper-Laser (30)

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vorgesehen ist, der in zeitlicher Abfolge von der Steuereinrichtung (11) angesteuert wird, wobei einstellbare Ablenkmittel (31a), 31b) für den Laserstrahl (32) vorhanden sind, die entweder eine Führung des Laserstrahles (32) über die XY-Ablenkeinrichtung (5)

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oder über den Modulator (13) ermöglichen.

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