DE3130966C2 - Elektromagnetische Impulse emittierender, nach dem Reflexionsprinzip arbeitender Sensor - Google Patents

Abstract

Die Erfindung befaßt sich mit dem Problem, eine eindeutige Zieldiskriminierung aufgrund bewegter Teile des Zieles oder auch der Fluktuation des Abgasstrahles von Triebwerken durchzuführen. Der hierfür eingesetzte Sensor emittiert elektromagnetische Wellen, die vom Ziel reflektiert werden. Bei Zielen mit sich bewegenden Teilen stellt sich eine Impulsverbreiterung um die Zielreflexion herum ein. Diese wird ausgewertet und anhand zieltypischer Merkmale zur Steuerung von Flugkörpern oder zur Auslösung von Gefechtsköpfen benutzt.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetische Impulse emittierenden, nach dem Reflexionsprinzip arbeitenden Sensor zur Detektion von Zielen mit sich bewegenden Teilen.

Solche Ziele sind insbesondere Hubschrauber mit in Rotation befindlichen Roiorbläitern sowie insgesamt oder in Teilen vibrierende Vluggeräte. Außerdem kommen auch Flugzeuge mit fluktiereiiueih Abgasstrahl von Triebwerken in Betracht

Ein Hubschrauber, der sich als quasi statisches Ziel in Baumgipfelhöhe befindet wobei sich lediglich seine Rotorblätter bewegen, kann nur schwer von Sensoren ausgemacht werden. Hierbei ist insbesondere an Sensoren gedacht, welche der Lenkung von Flugkörpern oder Geschossen oder auch der Zündauslösung von Gefechtsköpfen dienen.

Gemäß der technischen Lehre der DE-OS 23 35 845 ist es mit Hilfe von Dopplerradargeräten möglich, beispielsweise Hubschrauber auf größere Entfernung als solche zu erkennen, da sich schnell bewegende Rotorblätter eine erhebliche Dopplerfrequenzverschiebung verursachen. Die Wirkungsweise eines derartigen Dopplerradargerätes beruht somit auf einer genauen Frequenzanalyse des reflektierten Signales, verbunden mit einem entsprechenden apparativen Aufwand. Zudem ist es gemäß der genannten Druckschrift möglich, beispielsweise Hubschrauberrotoren so zu maskieren, daß eine Dopplerradarmessung mit hoher Wahrscheinlichkeit ohne Erfolg bliebe. Der Einsatz eines Dopplerradargerätes ist daher trotz relativ hohen apparativen Aufwandes mit einer gewissen Unsicherheit hinsichtlich des Detektierungserfolges verbunden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Sensor der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit dem es bei vergleichsweise geringem apparativem Aufwand möglich ist, ein Ziel mit bewegten Teilen, beispielsweise einen Hubschrauber, mit großer Sicherheit schon nach kurzer Zeit zu detektieren.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Auswertung der von bewegten Teilen des Zieles verursachten, zeitabhängigen Impulsverbreiterung der reflektierten Impulse erfolgt Hier wird demnach bereits vom Prinzip her eine andersgeartete Methode als die oben geschilderte angewandt Schon die Auswertung eines ersten kurzen Impulses, der nach Reflexion eine charakteristische Verbreiterung erfährt, kann Aufschluß über das Vorhandensein eines bestimmten Zieles geben. Im Falle eines Hubschraubers ist diese Impulsverbreiterung durch die räumliche Tiefenstruktür des Rotors bedingt auch wenn sich dieser in Roitation befindet Ein zweiter Impuls erfährt ebenfalls eine Verbreiterung, die jedoch im allgemeinen etwas anders aussehen wird, da die Reflexion nunmehr in einer veränderten Bewegungsphase der bewegten Teile erfolgt

1.1 Schon aus einem solchen Vergleich nur zweier aufeinsinderfolgender Impulse können daher im allgemeinen eindeutige Rückschlüsse auf das Vorhandensein sowie die Art eines Zieles gezogen werden.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ermöglicht es, mit einem Sensor einfacher Bauart eine eindeutige Zieldiskriminiemng aufgrund der sich bewegenden Teile des Zieles vorzunehmen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der Abbildungen näher erläutert Es zeigen

F i g. la, Ib, Ic Impulsdiagramme eines Sensors;

F i g. 2 das Blockschaltbild eines Sensors.

Im Ausführungsbeispiel kommt das Grundprinzip der Erfindung in der Weise zum Ausdruck, daß ζ. Β. ein Laser-Nadelimpuls ausgesendet wird und die Reflexionssignale, die nach einer gewissen, der Zielentfernung entsprechenden Laufzeit an einer Empfängerdiode empfangen werden, bewertet werden. Da beispielsweise die Rotorblätter eines Hubschraubers weniger stark reflektieren als der Rumpf, treten sie lediglich als Schultern gegenüber den Nadelimpulsen auf. Es kann daher aus der Signalform eindeutig ein Hubschrauber gegenüber einem Haus oder Baum als statischem Hintergrund erkannt werden. Aus der Laufzeit des als vom Ziel reflektierter Impuls erkannten Signals kann dann in bekannter Weise die Zielentfernung ermittelt werden.

Die Fig. la, Ib und Ic zeigen ein Beispiel für die unterschiedliche Impulsform bei der Reflexion an einem statischen Ziel, wie z. B. einem Baum, gegenüber einem Hubschrauber als Ziel mit bewegten Teilen. Dargestellt ist die Annäherung eines Flugkörpers an ein Ziel, so wie sie sich im Diagramm der Sensorauswertung zeigt Da sich der Flugkörper bzw. das Geschoß selbst bewegt, werden Festziele immer näher heranrücken, wobei sie ihre Impulsform in etwa beibehalten, wenn auch die Impuls-Amplitude zunimmt Dies ist deutlich bei dem vom Baum reflektierten Impuls. Die Impulsform des sich in der Nähe des Baumes befindenden Hubschraubers mit rotierenden Rotorblättern zeigt deutlich die aufgrund der Rotorblattreflektion auftretenden Schultern, wobei eine Änderung der Impulsform aufgrund des sich drehenden und damit in jeweils andere Lage geratenden Rotors auftritt.

In F i g. 2 ist ein Blockschaltbild eines Sensors dargestellt.

Ein Laserpulser 1 hat eine Laserdiode 2, welche Nadelimpulse bestimmter Steilheit und Dauer aussendet. Die Nadelimpulse werden über einen Lichtleiter 3 in die Brennebene einer Optik 4 geleitet, wo sich auch eine Empfängerdiode 5 für den Empfang der reflektierten Laserimpulse befindet. Der Empfängerdiode 5 ist ein Verstärker 6 nachgeschaltet. Ein Taktgenerator 7 be-

treibt den Laserpulser 1 und einen Trigger 8, welcher seinerseits einen Torgenerator 9 betreibt, der drei Samplingtore 10, 11, 12 ansteuert. Die Ausgänge der Sampiingtore 10, 11, 12 sind mit einem Multiplexer 13 verbunden. Die Steuerung des Torgenerators 9 erfolgt mit Hilfe einer Torsteuerung 15. Außerdem sind eine mit dem Multiplexer 13 und der Torsteuerung 15 zusammenarbeitende Daienvorauswertung 14 und eine digitale Signalauswertung 16 vorhanden. Die digitale Signalauswertung J6 arbeitet mit einem Bodengerät 17 zusammen und dient als Ausgabe für Lenk- oder Zündsignale.

Im einzelnen funktioniert die Signalauswertung wie folgt: Das reflektierte Signal geht über die Empfängerdiode 5 und den Verstärker 6 den Samplingtoren 10,11, 12 zu. Die Samplingtore 10, 11, 12 werden durch den Torgenerator 9 zeitlich nacheinander aufgetastet und speichern in einem Integrator die Augenblickswerte des relfektierten Signals. Die Spannungswerte werden über den Multiplexer 13 zusammen mit den Daten der Torsteuerung 9 der Datenvorauswertung 14 zugeführt. Die Signalauswertung selbst geschieht dann in der digitalen Signalauswertung 16. Die Datenvorauswer^jng 14 selektiert die reflektierten Impulse nach stationären Signalen und solchen, die Geschwindigkeitsänderungen zusätzlich zur Annäherungsgeschwindigkeit bedeuten. Außerdem erfolgt die Signalauswertung anhand spezifischer Merkmale, wie beispielsweise der Impulsverbreiterung aufgrund der sich drehenden Rotorblätter eines Hubschraubers oder aufgrund des pulsierenden Abgas-Strahles von Triebwerken. Die Signalauswertung 16 verarbeitet diese Daten zu Lenk- und Zündsignaldaten. Kern der Erfindung ist es, die Impulsverbreiterung um die Zielreflektion herum aufgrund der Phasengeschwindigkeit der Rotorblätter eines Hubschraubers oder der Instabilitäten in der Gasströmung eines Triebwerkes auszuwerten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
40

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60

65

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektromagnetische Impulse emittierender, nach dem Reflexionsprinzip arbeitender Sensor zur Detektion von Zielen mit sich bewegenden Teilen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswertung der von bewegten Teilen des Zieles verursachten, zeitabhängigen Impulsverbreilerung der reflektierten Impulse erfolgt

2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswertung von Frequenz und Zeitverschiebung der zeitabhängigen Impulsverbreiterung erfolgt

3. Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß zusätzlich die Phasengeschwindigkeit der zeitabhängigen Impulsverbreiterung ausgewertet wird.

4. Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß mittels Auswertung der zeitabhängigen Änderung der Impulsform und der Phasengesenwindigkeit dieser Größe eine Identifizierung und Einschätzung des Betriebszustandes des Zieles durchfährbar ist