DE3020996A1

DE3020996A1 - Flying missile arming distance detector - feeds reflected laser pulse to two distance gates with series-connected integrators whose voltages are evaluated

Info

Publication number: DE3020996A1
Application number: DE19803020996
Authority: DE
Inventors: Hans 8068 Pfaffenhofen Spies
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: SPIES, HANS, 8068 PFAFFENHOFEN, DE
Priority date: 1980-06-03
Filing date: 1980-06-03
Publication date: 1981-12-10
Also published as: DE3020996C2

Abstract

The detector uses transmit time measuring of laser pulses for determination of the arming distance of a missile on its flight-path towards a target. The reflected pulse, as known, is supplied to distance gates (108,109) associated with a different distance. Behind the gates are series-connected integrators (110,111). An evaluator (112) can check-the integrator voltages by a continuous comparison. The comparison gives which ever is the first highest integration voltage, as well as the later equality of these voltages. If only a single distance gate is available, it is energised by a clock pulse generator and a gate exciter. The power control for each transmit pulse uses pulses of sequentially increasing time interval from the transmit pulse. To this gate may be sling-connected an integrator, with a control counter which also energises a multiplexer.

Description

Einrichtung zur Bestimmung der Auslöseentfernung vonDevice for determining the triggering distance of

einem sich auf ein Ziel zu bewegendem Flugkörper Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung der Auslöseentfernung von einem sich auf ein Ziel zu bewegendem Flugkörper mittels Laufzeitmessung von Laserimpulsen, wobei der reflektierte Impuls mindestens zwei, unterschiedliche Entfernungen zugeordneten Entfernungstoren mit nachgeordneten Integratoren zugeführt wird. A missile to be moved towards a target The invention relates to a device for determining the triggering distance from a focus to a target to be moved missile by means of travel time measurement of laser pulses, the reflected Impulse at least two distance gates assigned to different distances is fed with downstream integrators.

E Bei Flugkörpern im militärischen Einsatz kann es z.B. bei Hohlladungsträgern wünschenswert sein, die Gefechtkopfauslösung in einem bestimmten Abstand vor dem Ziel vorzunehmen. E In the case of missiles used in the military, for example, shaped charge carriers it may be desirable to trigger the warhead at a certain distance before the Aim.

Aus der US-PS 40 10 689 ist eine Einrichtung zur Zielentfernungsmessung bekannt, welche in einer Bombe installiert, die genaue Entfernung zum Ziel ausmassen und bei Erreichen einer vorbestimmten Entfernung die Bombe auslösen soll. Hierzu wird elektromagnetischc Strahlung, vorzugsweise Röntgen-oder Gamma- strahlung, ausgesendet und die Rückstrahlung einem Verstärker mit nachgeschaltetem Filter zugeführt. Das Filter ist mit einer Schwelle ausgestattet, wobei bei Überschreiten der vorgegebenen Schwelle das Auslösesignal erzeugt wird. Diese bekannte Einrichtung kann zwar zufriedenstellend die Entfer.nung bei an von Witterungseinflüssen freien Tagen bestimmen, allerdings ist die Einrichtung nicht geeignet bei schneller fliegenden Flugkörpern, wie z.B. selbstgetriebenen Raketen, da dann sehr hohe Verarbeitungsgeschwindigkeiten erforderlich sind. Hier können befriedigende Lösungen vorwiegend mit Laserentfernungsmessung gefunden werden.From US-PS 40 10 689 a device for target range measurement is known which installed in a bomb measure the exact distance to the target and when a predetermined distance is reached, the bomb is to trigger. For this electromagnetic radiation, preferably X-ray or gamma radiation, is emitted and the return radiation is fed to an amplifier with a downstream filter. That Filter is equipped with a threshold, whereby when the predetermined threshold is exceeded Threshold the trigger signal is generated. This known device can be satisfactory determine the distance on days free from the effects of the weather, however the device is not suitable for faster flying missiles, e.g. self-propelled Missiles, because then very high processing speeds required are. Satisfactory solutions can mainly be found here with laser distance measurement being found.

Aus der DE-AS 19 35 319 ist ein Entfernungsmeßgerät mit Laufzeitzähl- und Registereinrichtungen für mehrere Echoimpulse bekannt, welches aus mehreren, z.B. aufgrund von atmosphärischen Bedingungen entstandenen Echos eines ausgesendeten Laserimpulses das - richtige, vom Ziel reflektierte Echo heraussuchen soll. Hierzu ist eine Oszillatorschwingungen zählende Zähleinrichrung vorgesehen, welcher nacheinander kurzzeitig angesteuerte Torschaltungen nachgeschaltet sind. Erzielt wird mit diesem Gerät eine Registrierung und Anzeige mehrerer zum gleichen Sendeimpuls gehörender -Echos.From DE-AS 19 35 319 a distance measuring device with transit time counting and register devices for several echo pulses known, which consists of several, E.g. echoes of a sent out due to atmospheric conditions Laser pulse - the right echo reflected by the target is to be found. For this a counting device that counts oscillator oscillations is provided, which one after the other briefly controlled gate circuits are connected downstream. Is achieved with this Device a registration and display of several belonging to the same transmission pulse -Echoes.

Aus der DE-AS 12 34 811 schließlich ist ein Flugzeug- Radargerät zur Kollisionswarnung bekannt, bei dem das reflektierte Signal Torkreisen mit nachgeschalteten Integratoren zugeleitet wird. Durch gesteuertes Öffnen der jeweiligen Tore wird das reflektierte Signal entsprechend der zugehörigen Entfernung in das richtige Tor geleitet und nach Integration von mehreren ausgesendeten Signalen die festgestellte Entfernung angezeigt.From DE-AS 12 34 811, finally, an aircraft radar device is for Known collision warning, in which the reflected signal gate circles with downstream Integrators. Controlled opening of the respective gates will the reflected signal according to the corresponding distance into the correct one Gate and, after integrating several transmitted signals, the detected one Distance displayed.

Aufgabe der Erfindung ist es, für den angegebenen Zweck eine Einrichtung der genannten Art zu schaffen, die sowohl eine genaue Feststellung der Auslöseentfernung als auch deren Einsatz unabhängig von Witterungsbedingungen, insbesondere Rauch, Nebel, Regen gestattet Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß der reflektierte Impuls, in an sich bekannter Weise mindestens zwei, untersch iedlich en Entfernungen zugeordnete Entfernung storen mit nachgeschalteten Integratoren zugeführt wird und daß eine Auswerteeinheit vorhanden ist, durch welche die Spannungen an den Integratoren mittels Vergleich laufend dahingehend überprüfbar sind, welche Integratorspannung zuerst höher ist und obe die auftretenden Spannungen etwa gleich groß sind.The object of the invention is to provide a device for the stated purpose of the type mentioned to create both an accurate determination of the trigger distance as well as their use regardless of weather conditions, especially smoke, Fog, rain permitted This object is achieved in that the reflected pulse, in a manner known per se, at least two, differently Distance assigned to distances interfere with downstream integrators is supplied and that an evaluation unit is available through which the voltages the integrators can continuously check which Integrator voltage is first higher and above the occurring voltages about the same are great.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Mit der Erfindung wird die gestellte Aufgabe auf einfache, Bauteile sparende Weise ohne Einbuße an Qualität gelöst, was insbesondere für den Einsatz in Flugkörpern wegen des geringen Gewichts und Platzbedarfs von Vorteil ist.Further refinements emerge from the subclaims. With the invention, the task at hand in a simple, components-saving manner without Loss of quality resolved, which is due in particular to use in missiles the low weight and space requirement is an advantage.

Die Erfindung ist anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild der Einrichtunng, Fig. 2 eine Ausgestaltung der Erfindung, Fig. 3 eine Variante der Erfindung.The invention is explained in more detail with reference to the figures. It shows Fig. 1 shows a block diagram of the device, FIG. 2 shows an embodiment of the invention, 3 shows a variant of the invention.

Gemäß Fig. 1 wird von einem Taktgenerator 101 ein Sendepulser 102 mit einer Laserdiode 103 angesteuert. Diese Diode wird über eine Optik 114 auf das Ziel abgebildet. Ein geringer Leistungsanteil des Sendeimpulses gelangt direkt in die Empfangsdiode 107 über einen Lichtleiter oder eine sonstige Lichtübertragungseinrichtung 113, während das vom Ziel reflektierte Signal über die Optik 115 auf die Diode 107 gelange Das Signal wird über einen Vorverstärker 106 verstärkt und einer Triggereinrichtung 105 zugeführt, sowie zugleich den Entfernung.storen 108, 109. Über einen Generator 104, der vom Trigger 105 angesteuert und vom Taktgenerator 101 auf bereit gestellt wird, werden die Entfernungstore 108, 109 aufgetastet. Das Ausgangsignal der Entfernungstore 108, 109 wird jeweils einem Integrator 110, 111;zugeftihrt, während die Ausgangsspannung beider Integratoren 110, 111 einer Auswerteeinheit 112 zugeführt wird. Die Signalverarbeitung der Schaltung geschieht entsprechend Fig. 2. Dort sind die einzelnen Signale wie folgt dargestellt: Die Kurve 202 zeigt das direkt eingekoppelte Sendesignal, während durch die Kurve 204 das Rauschsignal der Empfangsanordnung dargestellt ist; die Kurve 203 zeigt zeigt das Signal zu einem Zeitpunkt, bei dem der Abstand d noch größer als der Auslöseabstand DA ist. Kurve 205 zeigt wieder das direkte Sendesignal, während das Signal 206 zum Auslösezeitpunkt und -abstand dA dargestellt ist. Bei gleichem Abstand ist in Kurve 207 das Empfangssignal, z.B. bei Regen und Nebel dargestellt, wodurch Abh.ingigkeit von der Zeit die Signalkurve 208 angehoben wird, während das Zielsignal 209 noch mit einem gewissen Abstand herausragt. Es ist deutlich zu sehen, daß bereits bei der Kurvenform 207 alle Signalverarbeitungsprinzipien, die nur eine einzige Schwelle, ohne, oder mit Differenzierung, oder nur ein einziges Be reichtor haben, fehl auslösen oder versagen. Kurvenform 210 zeigt den Trigger 105, ausgelöst durch den direkten Sendeimpuls, Kurve 211 zeigt den Impuls am Entfernungstor 108, Kurvenform 121 zeigt den Impuls am Entfcrnungstor 109. Während der Annäherung ergibt sich am Entfernungstor 109 ohne Störung die Kurvenform 213 über die Entfernungs- oder Anflugszeit, während sich bei Störung durch Nebel oder Regen die Kurvenform 214 ergibt. In gleicher Weise entsteht am Integrator 110 unter normalen Bedingungen die Kurvenform 215, während bei Störungen durch Nebel oder Regen die Kurvenform 216 entsteht. Dic Signalverarbeitung wird entsprechend Fig. 1 der Gestalt ausgeführt, daß die Spannungen an den Integratoren 110, 111 laufend dahingehend geprüft werden, daß die Spannung am Integrator 111 zuerst höher ist als die Spannung am Integrator 110 und bei Auftreten einer Spannungsgleichheit nach diesem Vorgang eine Auslösung erfolgt. Durch diese Art der Signalverarbeitung wird der Gruntipegel durch Störungen wie Nebel, Regen oder Schnee, oder auch durch semi-transparente Störmaßnahmen völlig unterdrückt und eine zuverlässige Auslösung auch dann erreicht, wenn noch sehr geringe Mengen reflektierten Lichtes auf die Empfangsanordnung treffen.According to FIG. 1, a pulse generator 101 generates a transmission pulse 102 controlled with a laser diode 103. This diode is connected to the Target mapped. A small portion of the power of the transmission pulse goes directly into the receiving diode 107 via a light guide or some other light transmission device 113, while the signal reflected from the target via the optics 115 to the diode 107 get The signal is amplified via a preamplifier 106 and a trigger device 105, and at the same time the removal 108, 109. Via a generator 104, which is controlled by the trigger 105 and by the clock generator 101 is made ready, the distance gates 108, 109 are gated open. That The output signal of the distance gates 108, 109 is fed to an integrator 110, 111; while the output voltage of both integrators 110, 111 is an evaluation unit 112 is supplied. The signal processing of the circuit takes place accordingly 2. There the individual signals are shown as follows: The curve 202 shows the directly coupled transmission signal, while curve 204 shows the noise signal the receiving arrangement is shown; curve 203 shows the signal to a Point in time at which the distance d is still greater than the release distance DA. Curve 205 again shows the direct transmission signal, while the signal 206 at the time of triggering and distance dA is shown. At the same distance, the received signal is in curve 207, e.g. shown in rain and fog, which means that the signal curve is dependent on time 208 is raised, while the target signal 209 still protrudes with a certain distance. It can be clearly seen that already with the curve shape 207 all signal processing principles, the only one threshold, without, or with differentiation, or just a single threshold Be rich, fail, or fail. Waveform 210 shows the trigger 105, triggered by the direct transmission pulse, curve 211 shows the pulse at the distance gate 108, waveform 121 shows the impulse at distance gate 109. During the approach results The curve shape 213 appears at the distance gate 109 without disturbance about the distance or approach time, while in case of disturbance by fog or Regen results in curve shape 214. In the same way, under occurs at the integrator 110 normal conditions the curve shape 215, while with disturbances by fog or If the curve shape 216 is generated. The signal processing is carried out according to Fig. 1 executed in the form that the voltages at the integrators 110, 111 are continuous be checked to the effect that the voltage at the integrator 111 is higher first than the voltage at the integrator 110 and when a voltage equality occurs this process triggers. Through this type of signal processing, the green level through disturbances such as fog, rain or snow, or through semi-transparent ones Interference measures are completely suppressed and reliable triggering is also achieved if very small amounts of reflected light still hit the receiving arrangement.

Entsprechend Fig. 3 kann die Signalverarbeitung auch so ausgeführt werden, daß vom Taktgenerator 401 ein Torgenerator 404 direkt angesteuert wird, der seinerseits ein einziges Entfernungstor 408 jeweils zu einem Sendeimpuls rnit Impulsen ansteuert, die sequentiell einen zunehmenden zeitlichen Abstand vom Sendeimpuls haben.According to FIG. 3, the signal processing can also be carried out in this way that a gate generator 404 is controlled directly by the clock generator 401, which in turn provides a single distance gate 408 to each transmission pulse Controls pulses that are sequentially an increasing time interval from the transmission pulse to have.

Durch Zuordnung der Signale über einen gesteuerten lntegrator 301, einen Zähler 303, einen Multiplexer 302 und einen Speicher 304 können in einer Auswerteschaltung die so gewonnenen Signale in analoger oder digitaler Form jeweils untereinander verglichen werden, und sowohl feste als auch variable Abstände zwischen benachbart oder weiter voneinander entfernt aufgetasteten Signal-Integratoren zur Erzeugung von Vor- oder Auslösesignalen ausgewertet werden.By assigning the signals via a controlled integrator 301, a counter 303, a multiplexer 302 and a memory 304 can be in an evaluation circuit those won in this way Signals in analog or digital form respectively can be compared with each other, and both fixed and variable distances between signal integrators gated adjacent or further apart Generation of preliminary or trigger signals can be evaluated.

Durch das angewendete Signalverarbeitung sverfahren bleibt der Schaltungsaufwand im Bereich der schnellen Signalverarbeitung sehr gering, so daß sehr leicht eine monolitische Integration des Sensors in zwei Halbleiter-Chips erfolgen kann.The circuit complexity remains due to the signal processing method used very low in the field of fast signal processing, so that very easily a monolithic integration of the sensor in two semiconductor chips can be done.

Claims

Device for determining the triggering distance from one on a target to be moved missile claims means for determining the Triggering distance from a missile moving towards a target by means of time-of-flight measurement of laser pulses, in that the reflected pulse, associated with at least two different distances in a manner known per se Distance gates (108, 109) with downstream integrators (110, 11) are supplied and that an evaluation unit (112) is present through which the voltages continuously verifiable to this effect at the integrators (110, 111) by means of comparison are which integrator voltage is higher first and whether the voltages that occur are about the same size.

2. Device according to claim 1, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that only one distance gate (408) is present, which is from the control (Clock generator 401, gate generator 404) can be controlled directly, the control in each case to a transmission pulse with pulses takes place, the sequentially one increasing have a time interval from the transmission pulse.

3. Device according to claim 2, characterized in that g e -k e n n z e i c h n e t that the distance gate (408) is followed by a controlled integrator (301) is, the control by means of a counter (303) which also has a Multiplexer (302) controls and in turn depending on the signal evaluation can be set in an evaluation circuit (305) and the gate generator (404).