DE3217726C1 - Raketenverfolgungsgerät zur Erzeugung von Bahnfehlersignalen - Google Patents

Abstract

Ein vereinfachtes Raketenverfolgungsgerät macht von einem einzigen Blickfeld Gebrauch und hat sowohl die hohe Auflösung, wie sie für die Verfolgung notwendig ist, als auch das große Blickfeld, das zum Auffassen der Rakete benötigt wird. Die Detektoren im Abschnitt des Blickfeldes, in dem das Auffassen der Rakete stattfindet, sind durch eine ODER-Verknüpfung zusammengefaßt, um gewichtete Steuersignale für die Rakete zu erzeugen, welche die Rakete schnell an die gewünschte Bahn heranführen, ohne daß die Ausgangssignale einer großen Anzahl von Detektoren verarbeitet werden müßten. Die Detektoren im unteren Bereich des Blickfeldes sind nicht zusammengefaßt und liefern hohe Auflösung und lineare Korrektur, wie sie für eine genaue Führung der Rakete in der Elevation benötigt werden. Die Verfolgung im Azimut wird durch ein Synchronisationssystem erzielt, das je nach den an die Verfolgung der Rakete gestellten Anforderungen linear oder auch nichtlinear sein kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Raketenverfolgungegerät zur Erzeugung von Bahnfehlersignalen zum Lenken der Rakete.

Bei bekannten Raketenverfolgungsgeräten beobachtet der Schütze das Ziel im sichtbaren Spektrum, während die Verfolgungseinheit des Systems die Rakete im Bereich der kürzeren Infrarotstrahlung verfolgt. Die Verfolgungs­ einheit benutzt einen nach vorn blickenden Infrarot-Verfolger, der auf eine erkennbare IR-Bake oder eine andere Energie­ quelle anspricht, die am Schwanz der Rakete angeordnet ist, während der Schütze mittels eines getrennten Beobachtungs­ teiles im Blickfeld ein Fadenkreuz auf das Ziel richtet. Dann werden Fehlersignale erzeugt und der Rakete mittels eines Drahtes oder auch drahtlos zugeführt, so daß die Rakete auf das Ziel, beispielsweise ein Bodenziel, gelenkt wird. Die Verfolgungseinheit erhält durch Abtasten der beo­ bachteten Szene gewonnenen Informationen von in einer Reihe oder Spalte angeordneten Detektoren, die effektiv das Blick­ feld oder die Szene mit Hilfe eines Abtastspiegels abtasten und Signale erzeugen, welche ein Bild der Szene wiedergeben. Die Darstellung für den Schützen wird dann mittels einer Spalte Leuchtdioden erzeugt, die auf die Detektorsignale ansprechen und durch den auch die Szene abtastenden Spiegel abgetastet werden. Demgemäß sieht der Schütze das Ziel mit Hilfe des gleichen Sensors, der benutzt wird, um automatisch die Raketenbake zu verfolgen.

Bei einem typischen IR-Raketenverfolgungssystem kann der IR-Detektorteil des Systems ein relativ großes Blickfeld haben, jedoch fordert die Verfolgungseinheit des Systems, daß im Detektorteil eine übermäßig große Anzahl von Detekto­ ren verwendet wird und daß in der Verfolgungseinheit eine relativ komplizierte Signalverarbeitung stattfindet, um eine hohe Auflösung im gesamten Blickfeld zu gewährleisten.

Daher machen bekannte Systeme von einer Betriebsart mit großem Blickfeld bei geringer Auflösung zum Auffassen der Rakete und von einem engen Blickfeld zum Verfolgen der Rakete Gebrauch. Ein System mit zwei Blickfeldern hat den Nachteil, daß jeweils nur eines von beiden beob­ achtet werden kann und daß beim Umschalten zwischen den Blickfeldern eine Totzeit entsteht, die unerwünscht ist.

Aus der DE-PS 26 54 103 und aus der US-PS 4 151 968 ist ein Raketenverfolgungsgerät zur Erzeugung von Bahnfeh­ lersignalen zum Lenken und Steuern der Rakete bekannt. Diese bekannten Vorrichtungen weisen Einrichtungen zum Abtasten eines eine Rakete enthaltenden Blickfelds, eine Reihe von in Elevationsrichtung untereinander, bzw. übereinander angeordneten Detektoren, und Einrichtungen zur Erzeugung eines ersten Elevationsfehlersignals nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 auf. Eine Unterscheidung zwischen dem Blickfeld im sichtbaren Bereich und dem Blickfeld im PR-Bereich ist aus diesen Druckschriften nicht bekannt.

Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Raketenverfolgungssystem gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1 derart weiterzubilden, daß bei nur einem ein­ zigen Blickfeld sowohl ein großes Blickfeld mit grober Auflösung für die Erfassung der Rakete, als auch gleichzeitig eine hohe Auflösung für die Verfolgung und Lenkung der Rakete aufweist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Raketenver­ folgungsgerät gemäß dem neuen Anspruch 1.

Durch die erfindungsgemäße Gruppierung der Detektoren ist es möglich, daß das erfindungsgemäße Raketenverfolgungs­ gerät mit einem einzigen Blickfeld arbeitet und doch eine hohe Auflösung für die Raketenverfolgung hat. Dabei kommt das erfindungsgemäße Raketenverfolgungsgerät mit einer relativ geringen Anzahl von IR-Detektoren aus und es sind die Multiplex- und Verarbeitungsfunktionen bedeutend ver­ einfacht. Dabei hat die Erzeugung der Elevations-Fehler­ signale nach einer nichtlinearen Funktion den besonderen Vorteil, daß die Rakete besonders schnell auf die gewünschte Bahn gelenkt wird. Die nichtlineare Funktion kann durch die Anwendung von Gewichtungsfaktoren erzielt werden.

Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Raketenverfolgungsgerätes umfaßt ein Infrarot-Detektor­ system, einen Raketenverfolger und eine Beobachtungsein­ richtung für den Schützen. Dabei arbeiten sowohl der Ra­ ketenverfolger als auch die Beobachtungseinrichtung mit dem gleichen Infrarot-Detektorsystem. Der Verfolger ver­ folgt eine Hake auf dem Schwanz der Rakete, während der Schütze das Ziel anspricht, auf das die Rakete gelenkt wird. Das Infrarot-Detektorsystem enthält einen Abtast­ spiegel, der die Szene im Azimut abtastet und auf einer einzigen Detektorreihe abbildet, die beispielsweise 60 Detektoren umfassen kann. Vor dem Multiplexen werden die Ausgangssignale der Detektoren mittels ODER-Gliedern in gewissen Abschnitten des einzigen Blickfeldes zusammen­ gefaßt oder gruppiert. Die Zusammenfassung erfolgt als Funktion der Raketenbahn während des Auffassens und der Position des hoch aufgelösten Verfolgungsabschnittes des Blickfeldes, das benutzt wird, nachdem die Rakete aufge­ faßt und in den Verfolgungsabschnitt gelenkt worden ist. Dabei können die Ausgangssignale einer Anzahl von Detekto­ ren im oberen Bereich des Blickfeldes zu einer Mindestan­ zahl von Kanälen zusammengefaßt werden, wenn das Auffassen der Rakete im oberen Bereich des Blickfeldes nach dem Ab­ schuß der Rakete erfolgt. Die Ausgänge der Detektoren im unteren Bereich des Blickfeldes, wo die hohe Auflösung für die Verfolgung benötigt wird, sind nicht zusammengefaßt oder kombiniert, so daß die Rakete sehr genau und linear geführt wird, wenn sie sich nahe am Ziel befindet. Demgemäß bietet dieses Verfolgungsgerät ein großes Blickfeld und eine hohe Auflösung für die genaue Zielverfolgung, während die Anzahl der Signalkanäle stark vermindert wird. Weiter­ hin liefern die Kanäle, die an die zusammengefaßten Detekto­ ren angeschlossen sind, nichtlineare Fehlersignale, um die Rakete schnell in die Verfolgungsphase zu bringen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu ent­ nehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in be­ liebiger Kombination Anwendung finden. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild des Raketen­ verfolgungsgerätes nach der Erfindung und der gelenkten Rakete,

Fig. 2 eine schematische perspektivische Darstellung des Raketenverfolgungsgerätes mit dem Infrarot- Detektorsystem, dem Betrachtungssystem und der Verfolgereinheit,

Fig. 3 eine schematische Darstellung der dargestellten Szene,

Fig. 4 eine schematische Darstellung zur weiteren Erläuterung der azimutalen Bilddarstellung,

Fig. 5 ein Diagramm zur weiteren Erläuterung der Erzeugung von Azimut-Bezugsimpulsen,

Fig. 6 ein schematisches Schaltbild zur Erläuterung der Zusammenfassung von Detektor-Ausgangs­ signalen und der Bildung nichtlinearer Elevations-Verfolgungssignale nach der Er­ findung,

Fig. 7 eine schematische Darstellung des abgetasteten Blickfeldes zur weiteren Erläuterung der Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Ver­ folgungsgerätes und

Fig. 8 ein schematisches Diagramm, welches das bei dem erfindungsgemäßen Raketenverfolgungsgerät be­ nutzte, einzige Blickfeld, die Azimut-Fehler­ signale und die nichtlinearen Elevations-Fehler­ signale erläutert.

Wie aus dem Gesamt-Blockschaltbild nach Fig. 1 ersichtlich, macht das als Ausführungsbeispiel dargestellte Raketenver­ folgungsgerät von einem nach vorn gerichteten Infrarot- System Gebrauch, das eine optische Einheit 12, eine De­ tektorreihe 14 und eine Verstärkereinheit 15 umfaßt. Die Ausgangssignale der Verstärkereinheit 15 werden einer An­ schlußeinheit 17 und weiterhin einem Multiplexer 16 einer Verfolgungseinheit 21 und einer Leuchtdioden- oder LED-Ein­ heit 19 zugeführt. Der Multiplexer 16 wirkt bei der erfin­ dungsgemäßen Zusammenfassung der Signale mit. Die vorn Multi­ plexer 16 übertragenen Detektorsignale werden über eine Leitung 18 einem Quantisierer 20 und weiterhin über ein Kabel 24 einem Schwellenwert-Detektor 26 zugeführt. Am Schwellenwert-Detektor 26 wird ein solcher Schwellenwert eingestellt, daß aus den von der Detektorreihe 14 geliefer­ ten Signalen, welche das gesamte Blickfeld wiedergeben, nur diejenigen Signale mit relativ hoher Amplitude festgestellt werden, welche von der Raketenbake stammen. Die Ausgang signale des Schwellenwert-Detektors 26 werden über ein Kabel 28 der Lenkeinheit 30 zugeführt, die Fehlersignale ε_AZ und ε_EL auf einem Kabel 34 erzeugt. Die Fehlersignale werden über das Kabel 34 einem Sender 36 zugeführt, der diese Signale in geeigneter Weise drahtlos oder auch über einen Steuerdraht einer Rakete 40 zuführt. Ein Taktgenera­ tor 45 führt Taktsignale dem Quantisierer 20, dem Schwellen­ wert-Detektor 26, der Lenkeinheit 30, dem Sender 36 und einem zyklischen Multiplexzähler 52 zu.

Mit der optischen Einheit 12 und der LED-Einheit 19, die mit der optischen Einheit 12 gekoppelt ist, um eine Dar­ stellung des Blickfeldes oder der Szene für den Schützen zu erzeugen, wirkt eine Zieloptik 44 zusammen. Ein Azimut- Positionsfühler 48 ist so angeordnet, daß er das Licht einer ständig leuchtenden Leuchtdiode empfängt, die neben der LED-Einheit 19 angeordnet ist, um Azimut-Bezugsimpulse zu erzeugen. Ein Azimut-Positionszähler 50 ist mit dem Azimut-Positionsfühler 48 und außerdem über eine Leitung 51 mit der Lenkeinheit 30 verbunden. Der zyklische Multiplex­ zähler 52 führt dem Multiplexer 16 Multiplex-Steuersig­ nale und außerdem Steuersignale über eine Leitung 54 einem Tabellenspeicher 55 zu, bei dem es sich um ein ROM handelt und der seinerseits einen gewichteten Elevations-Fehler­ code, der Elevations-Fehlersignale darstellt, der Lenk­ einheit 30 zuführt. Der Multiplexer 16, der Quantisierer 20, der Schwellenwert-Detektor 26, die Lenkeinheit 30, die Zähler 50 und 52 und der Tabellenspeicher 55 können als die Verfolgungseinheit 21 des Systems 20 betrachtet werden.

Die Rakete 40 enthält eine Uhr 60, die Taktsignale einem Baken-Zeitgeber 62 zuführt, der außerdem Baken-Synchroni­ sationssignale vom Sender 36 empfängt. Eine Bake 64, bei der es sich um eine geeignete IR-Strahlungsquelle handelt, spricht auf den Baken-Zeitgeber 62 an und sendet IR-Energie aus, die auf dem durch die gestrichelte Linie 68 ange­ deuteten Weg durch den Raum die optische Einheit 12 er­ reicht.

Wie Fig. 2 mehr im einzelnen erkennen läßt, wird die aus einem Blickfeld einfallende IR-Strahlungsenergie durch ein Objektiv 72 empfangen und auf die Vorderseite 78 eines Abtastspiegels 80 gerichtet. Es sei betont, daß eines der Merkmale des erfindungsgemäßen Verfolgungsgerätes darin besteht, daß mit einem einzigen Blickfeld gearbeitet wird. Die auf den Abtastspiegel 80 einfallende Energie wird über optische Einrichtungen auf einen Reflektor 84 gelenkt, der sie auf das nicht dargestellte Fenster einer gekühlten und ein Dewar umfassenden Detektoreinheit 86 richtet. Dieser Detektor 86 enthält eine einzige, vertikale Detektorreihe 14, die bei der dargestellten Ausführungsform 60 Detektoren umfaßt. Die Ausgangssignale der Detektoren werden über ein Kabel 88 der Verstärkereinheit 15 zugeführt, die für jede einzelne Ausgangsleitung der Detektoreinheit einen Ver­ stärker enthält. Die verstärkten Signale werden über ein Kabel 94, eine Steckeranordnung 95 und ein weiteres Kabel 97 der Leuchtdioden-Einheit 19 zugeführt, die ihrerseits eine Reihe Leuchtdioden umfaßt. Die Synchronisations-Leucht­ diode 98 ist am oberen Ende der Leuchtdiodeneinheit 19 angeordnet und bildet eine kontinuierliche Energiequelle zur Erzeugung der Azimut-Bezugsimpulse. Die von der vertikalen Reihe Leuchtdioden, die bei dem dargestellten System 60 Leuchtdioden umfaßt, gelieferte Energie wird mittels eines Linsensystems 102, das geeignete Kollima­ tor- und Phasenschiebelinsen umfassen kann, der Rück­ seite 104 des Abtastspiegels 80 zugeführt. Dann wird die von den abgetasteten Leuchtdioden stammende Energie mittels fokussierender Objektivlinsen 111 auf ein Dach­ prisma 110 und weiterhin mittels geeigneter optischer Glieder 113 auf eine Strichplatte 112 gerichtet. Die von der Synchronisations-Leuchtdiode 98 gelieferte, kon­ stante Energie wird ebenfalls von der Rückfläche 104 des Spiegels abgetastet und von dem Azimut-Positionsfühler 48 empfangen. Von der Strichplatte 112 wird das von den Leuchtdioden ausgehende, die beobachtete Szene wieder­ gebende Licht längs der Sichtlinie 118 einem Okular 116 zugeführt. Demgemäß sieht der Schütze das gesamte Blick­ feld, wenn die Leuchtdiodeneinheit 19 mittels des Ab­ tastspiegels 80 abgetastet wird.

Die Erzeugung des rechteckigen Bildes für den Schützen erfolgt gleichzeitig mit dem Abtasten der Szene. Der Abtastspiegel 80 dient sowohl zum Abtasten der einfal­ lenden Strahlungsenergie als auch des von den Leucht­ dioden gelieferten sichtbaren Lichtes. Da der Abtast­ spiegel 80 ein doppelseitiger, planparalleler Spiegel ist, sind die Abtastwinkel für die empfangene Energie und das Licht der Leuchtdioden gleich. Daher wird das Licht der Leuchtdioden-Einheit 19 infolge seiner Reflexion am Abtastspiegel 80 im Azimut abgelenkt, so daß die vertikal gerichtete Leuchtdioden- Reihe 19 scheinbar eine Azimutbewegung ausführt und dabei einzelne Zeilen eines Bildes beschreibt. Wie in Fig. 3 dargestellt, läßt diese scheinbare Bewegung der Leucht­ dioden-Einheit 19 infolge der Trägheit des menschlichen Auges ein Bild 117 der beobachteten Szene entstehen.

Wie in Fig. 2 weiterhin dargestellt, werden die 60 ver­ stärkten Detektorsignale von der Steckeranordnung 95 aus über ein Kabel 124 der elektronischen Verfolgungseinheit 21 zugeführt, die den Multiplexer 16 sowie die anderen Bau­ elemente zur Bildung der Azimut- und Elevations-Fehler­ signale enthält. Drei Linien 119 veranschaulichen, daß die Beobachtungseinheit beweglich ist, so daß der Schütze das Fadenkreuz der Strichplatte 112 auf das Ziel gerichtet halten kann, während die Rakete verfolgt und gelenkt wird.

Fig. 4 veranschaulicht die Funktion des Azimut-Positions­ fühlers in Verbindung mit der Bilddarstellung. Die von dem Abtastspiegel 80 empfangene Energie wird auf die Detektorreihe 14 reflektiert, die dazu dient, die Leucht­ dioden-Einheit 19 zu steuern, während der Abtastspiegel 80 seine Abtastbewegung im Azimut ausführt zusammen mit dem von der Leuchtdioden-Einheit 19 ausgehenden Licht durch­ dringt auch das von der Synchronisations-Leuchtdiode 98 ausgehende, kontinuierliche Licht das Kollimator-Linsen­ system 102. Die Synchronisations-Leuchtdiode 98 ist so angeordnet, daß sich ihr Licht außerhalb des Blickfeldes 117 befindet. Nach der Reflexion an der Rückseite 104 des Abtastspiegels 80 gelangt das Licht durch die Objektiv­ linsen 111 und wird an dem Dachprisma 110 reflektiert. Das sichtbare Licht gelangt dann durch das Linsensystem 113 zu einer Brennebene 138 des Okulars 116 (Fig. 2), in der das Blickfeld 117 mit dem festen Fadenkreuz 112 darge­ stellt wird. Das Licht der Synchronisations-Leuchtdiode 98 wird über den Azimut-Positionsfühler 48 hinweggeführt, bei dem es sich um einen einzigen Detektorblock handelt, der an seiner das Licht empfangenden Oberfläche ein Gitter aufweist, das ein Strichraster bildet. Demnach werden während jeder vollständigen Azimutabtastung durch den Abtastspiegel 80 Azimut-Synchronisationsimpulen erzeugt, und zwar bei dem dargestellten System eine Anzahl von 256 Impulsen für jede vollständige Abtastbewegung des Spiegels 80. Die Ausgangsimpulse des Detektors oder Azi­ mut-Positionsfühlers 48 sind in Fig. 5 als Impulsfolge 140 dargestellt, die erscheint, während der Spiegel 80 eine Abtastbewegung von beispielsweise -1,1° nach +1,1° durch­ führt. Das Strichraster wird bei der Montage des Gerätes so auf die Mitte des Blickfeldes ausgerichtet, die durch die Mitte des Fadenkreuzes 112 definiert ist, daß im Azimut 128 Impulse vor und 128 Impulse nach der verti­ kalen Bezugslinie des Fadenkreuzes erscheinen. Auf diese Weise wird ein genaues Azimut-Bezugssignal geschaffen, das es der Verfolgungseinheit 21 ermöglicht, die Position der Rakete in Bezug auf das Fadenkreuz 112 zu ermitteln.

Bei der weiteren Beschreibung des Ausführungsbeispiels wird nun auf Fig. 6, welche die Detektorreihe 14 und die Verfolgungseinheit 21 veranschaulicht und auf Fig. 7 Bezug genommen, welche die Beziehung zwischen den Detekto­ ren und den Abschnitten hoher und geringer Auflösung des einzigen Blickfeldes veranschaulicht. Die Detektorreihe 14 ist in Abhängigkeit von der Auflösung, welche für die ver­ schiedenen Abschnitte des Blickfeldes gewünscht wird, in mehrere Gruppen unterteilt. Ein Abschnitt 160 hoher Auf­ lösung der Szene oder des Blickfeldes 161 wird von den Detektoren mit den Nummern 1 bis 32 erzeugt, während die Detektoren mit den Nummern 33 bis 60 einen Abschnitt 162 geringerer Auflösung bilden. Auf diese Weise wird die hohe Auflösung und die lineare Charakteristik der Verfol­ gungseinheit gewahrt, welche die empfangenen Informationen verarbeitet. Der Abschnitt 160 hoher Auflösung erstreckt sich über den gesamten Azimutbereich des Blickfeldes 61, obwohl nur der von dem Fadenkreuz 112 defi­ nierte Bereich normalerweise zur Verfolgung benutzt wird. Im oberen Abschnitt 162 des Blickfeldes 161 ist die An­ zahl der Detektorkanäle, die verarbeitet werden müssen, reduziert, um die in der Verfolgungseinheit 21 notwendige Signalverarbeitung zu vermindern. Der Abschnitt 121 des Blickfeldes 117 ergibt eine geringere Auflösung für die Elektronik der Verfolgungseinheit, die jedoch für das Auffassen der Rakete nach deren Start ausreichend ist. Demnach liefert das System ein großes Blickfeld, wie es sich aus dem Infrarot-Teil des Systems ergibt, und eine hohe Auflösung in dem Abschnitt 160, wie sie für die Zielverfolgung erforderlich ist. Nach dem Auffassen wird die Rakete in Abhängigkeit von nichtlinearen Koordinaten in solcher Weise geführt, daß die Bake der Rakete in den Abschnitt 160 hoher Auflösung gelangt und darin gehalten wird. Bei dem dargestellten System sind die Detektoren mit den Nummern 33 bis 36 durch ein vier Dioden enthaltendes ODER-Glied 166 zusammengefaßt, die Detektoren mit den Num­ mern 37 bis 44 durch ein acht Dioden enthaltendes ODER- Glied 168 und die Detektoren mit den Nummern 45 bis 60 durch ein 16 Dioden enthaltendes ODER-Glied 170. Es ist zu bemerken, daß die Zusammenfassung so vorgenommen ist, daß die Auflösung mit der Höhe über dem Abschnitt 160 hoher Auflösung abnimmt, was beispielsweise bei einem System angebracht ist, bei welcher die Rakete zunächst in den oberen Bereich des Blickfeldes geschossen und dort leicht infolge der Helligkeit der nahen Bake aufgefaßt wird. Die Verstärker, welche die Dioden der ODER-Glieder 166, 168 und 170 speisen, arbeiten nahe ihrer Sättigung, so daß die Amplitude der von den ODER-Gliedern gelieferten Signale annähernd konstant ist, selbst wenn mehr als ein Detektor von der Bake erregt wird, wie es der Fall ist, wenn sich die Rakete noch nahe der Verfolgungseinheit befindet.

Die drei ODER-Glieder 166, 168 und 170, welche die Aus­ gangssignale mehrerer Detektoren zusammenfassen, führen über entsprechende Leitungen 174, 176 und 178 dem linear arbeitenden Multiplexer 16 Signale zu, wie auch die Leitungen von den 32 Detektoren des Abschnittes hoher Auflösung der Detektorreihe 16. Die 60 Signale, welche der Leuchtdiodenreihe 19 zugeführt werden, werden von den Ausgangsleitungen der Detektoren abgeleitet, wie es das Kabel 97 zeigt, bevor die Zusammenfassung durch die ODER-Glieder erfolgt.

Die Verfolgungseinheit 21 spricht auf die festgestellten Signale auf der Leitung 18 am Ausgang des Multiplexers 16 an. Diese Signale werden über den Quantisierer 20 und die Leitung 24 dem Schwellenwert-Detektor 26 zugeführt. Der Multiplexer 16 wird von dem zyklischen Zähler 52 gesteuert, der dem Multiplexer 16 nacheinander 35 Mul­ tiplex-Steuersignale zuführt, so daß der Multiplexer nacheinander 35 Detektorsignale auf die Leitung 18 gibt. Der Schwellenwert des Schwellenwert-Detektors 26 wird bei jedem abgetasteten Bild so eingestellt, daß er das Datensignal hoher Amplitude erkennt und dann der Leitung 28 zuführt, auf der es zu Haltegliedern 196, 198 ge­ langt. Zur Bestimmung der Elevationsstellung der Rake­ tenbake in Bezug auf die Detektorreihe 14 spricht der zyklische Zähler 52 auf den Taktgenerator 45 an und führt seinem Stand entsprechende binäre Zahlen von 0 bis 34 über das Kabel 54 im Tabellenspeicher 55 zu, um einen nichtlinearen Code zu bilden. Die codierten Signale werden dann über die Leitung 37 einem Puffer 204 zugeführt, der mit dem Halteglied 196 verbunden ist. Bei Auftreten eines Bakensignals auf der Leitung 28 wird der im Puffer 204 enthaltene Code, der das Elevations- Fehlersignal ε_EL darstellt, auf ein Kabel 208 über­ tragen.

Die folgende Tabelle zeigt für jeden Detektor oder jede Detektorgruppe die Eingangswerte des Tabellenspeichers 55 sowie die Ausgangswerte ε_EL zur Steuerung der Rakete in der Elevation.

Tabellenspeicher 55

Der Tabellenspeicher 55 empfängt für die Detektoren 1 bis 32 ein dem Stand des Zählers 52 entsprechendes Eingangssignal und liefert ein Ausgangssignal auf der Leitung 57 mit einem Wert zwischen -15 und +16, das beim Stand 15 des zykli­ schen Zählers 52, also zur Zeit, zu der das Ausgangssignal des Detektors No. 16 vom Multiplexer 16 übertragen wird, den Wert 0 hat. Dabei bildet der Stand des Zählers 52 die Adresse des Tabellenspeichers 55, an welcher sich der aus­ zugebende Wert befindet. Für das einzige Ausgangssignal, das während einer einzigen Zählperiode von einem beliebigen der Detektoren 33 bis 36 geliefert wird, liefert der zykli­ sche Zähler 52 die Zahl 32 und es wird dann vom Tabellen­ speicher 15 dem Puffer 204 die Zahl +19 zugeführt. Der Zählerstand 33 entspricht dem Auftreten des zusammengefaßten Ausgangssignals der Detektoren 37 bis 44. Bei diesem Zähler­ stand liefert der Tabellenspeicher 55 als Elevations-Fehler­ signal den Wert +24. Für den obersten Abschnitt des Blick­ feldes, das heißt für das zusammengefaßte Ausgangssignal der Detektoren 45 bis 60, ist der Zählerstand 34 und es liefert der Tabellenspeicher 55 den Wert +37 an den Puffer 204. Wenn sich die Raketenbake nahe dem oberen Rand des Blickfeldes befindet, wird sie von dem Gewichtswert +37 sehr schnell in Richtung auf den Abschnitt hoher Auflösung gelenkt. Anschließend folgt die Führung in Richtung auf das Feld hoher Auflösung durch den Gewichtswert +24 und end­ lich durch den Gewichtswert +19, bis der Verfolgungsab­ schnitt hoher Auflösung des Blickfeldes erreicht ist.

Entsprechend wird die Rakete, wenn sie sich in einer durch die Detektoren 33 bis 36 erfaßten Elevationsstellung be­ findet, durch den Gewichtswert +19 auf eine Bahn gebracht, die sich in der Elevation näher dem Zentrum des Faden­ kreuzes befindet. Die linearen Ausgangswerte des Tabellen­ speichers, die dem Abschnitt hoher Auflösung zugeordnet sind, führen die Rakete sehr schnell in der Elevation auf die durch den Detektor 16 definierte Höhe des Fadenkreuzes.

Um den Bahnfehler der Rakete im Azimut zu bestimmen, ist ein Azimut-Positionszähler 150 vorhanden, bei dem es sich um einen Auf-Ab-Zähler handelt, der auf den Azimut-Posi­ tionsfühler 48 anspricht und von 0 bis 255 zählt, während der Spiegel 80 (Fig. 2) eine Abtastbewegung in beliebiger Richtung ausführt. Demgemäß ist das Blickfeld 161 ent­ sprechend der Anzahl der vom Azimut-Fühler bei einer Ab­ tastbewegung erzeugten Anzahl von Impulsen in 256 Abschnitte unterteilt, welche jeweils durch den Stand des Zählers 150 repräsentiert werden. Der Stand des Zählers 150 wird über ein Kabel 216 auf einen Puffer 218 übertragen, mit dem das Halteglied 198 verbunden ist. Wenn ein Bakensignal fest­ gestellt und auf die Leitung 28 übertragen wird, wird der im Puffer 218 enthaltene Azimut-Zählstand im Halteglied 198 gespeichert und über ein Kabel 220 einem Subtrahierer 224 zugeführt. Der Subtrahierer 224 vermindert den zugeführten Zählerstand um die von einer Quelle 225 zugeführte konstante Zahl 128, so daß das Ausgangssignal des Subtrahierers 224 ein positives oder negatives Azimut-Fehlersignal ε_EZ ist, das auf die Leitung 226 gelangt und dann über einen Draht oder auch drahtlos dem Lenksystem der Rakete zugeführt wird. Demgemäß werden Fehlersignale ε_EL und ε_AZ erzeugt und der Rakete 40 (Fig. 1) zugeführt, um die Rakete in der Elevation und im Azimut während der Auffaß- und Verfolgungs­ phase zu lenken.

Fig. 8 veranschaulicht die Stellung einer als Punkt darge­ stellten Bake 240 in dem einheitlichen Blickfeld 161 in Verbindung mit einer Reihe 242, welche die 60 Detektoren veranschaulicht. Eine Kurve 244 befindet sich in einem Diagramm, dessen linke, vertikale Achse 16 Detektoren oberhalb und unterhalb der Bake 240 zeigt, die sich im Zentrum des Fadenkreuzes im Verfolgungsfeld befindet. Die vertikale Achse am rechten Rand dieses Diagramms zeigt den Fehlercode. Der Wert des Fehlercode ist auch gegenüber ge­ stuften, horizontalen Linien angegeben, die den Detektor­ gruppen zugeordnet sind, in denen 4 bzw. 8 bzw. 16 Detekto­ ren zusammengefaßt sind. Das Elevations-Fehlersignal ε_EL ist auf der vertikalen Achse dargestellt. Wie die Kurve 244 zeigt, liefern die ersten 32 Detektoren ein lineares Ele­ vations-Fehlersignal, wogegen die drei Gruppen zusammenge­ faßter Detektoren einen nichtlinearen oder zunehmenden oder gewichteten Anstieg am oberen Ende der Kurve ergeben. Eine Kurve 246 veranschaulicht den linearen Verlauf des Azimut-Fehlersignals ε_AZ in Bezug auf die 0-Stellung, welche die Bake 240 im Zentrum des Fadenkreuzes des Abschnitts 160 hoher Auflösung einnimmt (Fig. 7). Die Azimut-Abtaststellung in beiden Richtungen wird durch die horizontale Achse des Diagrammes wiedergegeben, welches die Kurve 246 enthält. Es versteht sich, daß im Rahmen der Erfindung auch das Azimut-Fehlersignal gewichtet sein oder einen nichtlinearen Verlauf haben kann, beispielsweise durch Anwendung eines Tabellenspeichers (ROM), wie bei der Bildung des Elevations- Fehlersignals, und zwar sowohl im rechten wie auch im linken Bereich des Blickfeldes 161. Demgemäß arbeitet das erfin­ dungsgemäße Gerät mit einem einzigen Blickfeld, das die hohe Auflösung liefert, wie sie bei kleinem Blickfeld für das Ver­ folgen der Rakete erforderlich ist, obwohl zugleich das große Blickfeld 117 zum Auffassen der Rakete erhalten bleibt. Obwohl bei dem dargestellten Gerät der Abschnitt hoher Auf­ lösung sich am unteren Rand des Blickfeldes befindet, ver­ steht es sich, daß es die Erfindung gestattet, den Abschnitt hoher Auflösung in jedem Elevationsbereich des einzigen Blick­ feldes anzuordnen.

Demgemäß wurde ein nichtlineares Verfolgungssystem beschrie­ ben, bei dem nicht nur die Anzahl der zur Signalverarbeitung erforderlichen Kanäle durch Zusammenfassen vermindert wird, sondern das eine nichtlineare Verfolgung in der Elevation für das Auffassen der Rakete und einen linearen Bereich hoher Auflösung für die Verfolgungsphase umfaßt. Das Gerät hat diese Eigenschaften unter Verwendung eines einzigen Blick­ feldes, wodurch die unerwünschten Eigenschaften eines Systems mit zwei umschaltbaren Blickfeldern vermieden werden.

Demgemäß bietet das erfindungsgemäße Gerät nicht nur ein großes Blickfeld, sondern auch eine Zielverfolgung mit hoher Auflösung, und zwar alles mit einem einzigen Blickfeld.

Claims (7)

1. Raketenverfolgungsgerät zur Erzeugung von Bahnfeh­ lersignalen zum Lenken der Rakete mit
einer Einrichtung (12) zum Abtasten eines eine Rakete enthaltenden Blickfelds im Azimut,
einer Reihe von in Elevationsrichtung untereinander angeordneten Detektoren (14), denen aus dem abge­ tasteten Blickfeld Strahlungsenergie zugeführt wird, und
einer Einrichtung (52, 55) zur Erzeugung eines ersten Elevationsfehlersignals, dadurch gekennzeichnet,
daß von den Detektoren (14) eine erste Anzahl aufei­ nanderfolgender Detektoren (Nr. 1 bis 32) Energie aus einem hoch aufgelösten Elevationsbereich des Blick­ feldes und eine zweite Anzahl aufeinanderfolgender Detektoren (Nr. 33 bis 60) Energie aus einem gering aufgelösten Elevationsbereich des Blickfeldes em­ pfängt,
daß eine Anzahl von Kombinationsgliedern (166, 168, 170) vorgesehen ist, die jeweils einen Ausgang auf­ weisen und von denen jedes mit einer ausgewählten Gruppe der zweiten Anzahl aufeinanderfolgender De­ tektoren verbunden ist,
daß ein mit den Ausgängen aller Kombinationsglieder (166, 168, 170) und der ersten Anzahl von Detektoren (Nr. 1 bis 32) verbundener Multiplexer (16) vorgese­ hen ist, daß die Einrichtung (52, 55) mit dem Multi­ plexer (16) verbunden ist, daß das erste Eleva­ tions-Fehlersignal eine lineare Funktion der Position der Detektoren ist, die zu der ersten Anzahl aufei­ nanderfolgender Detektoren gehören, und daß die Ein­ richtung (52, 55) zur Erzeugung eines zweiten Eleva­ tions-Fehlersignals vorgesehen ist, welches eine nichtlineare Funktion der Position der Gruppen der jeweils mit einem Kombinationsglied verbundenen De­ tektoren ist, und
daß eine mit der Abtasteinrichtung (12) und dem Mul­ tiplexer (16) verbundene Einrichtung (150, 224) zur Erzeugung eines Azimut-Fehlersignals vorgesehen ist.

2. Raketenverfolgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die zweiten Elevations-Fehlersignale gewichtete Fehlerwerte aufweisen, die mit dem Abstand vom hoch aufgelösten Bereich des Blickfeldes in der Elevation zunehmen.

3. Raketenverfolgungsgerät nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Multiplexer (16) nacheinander die Signale von der ersten Anzahl aufeinanderfolgender Detektoren (Nummern 1 bis 32) und dann von den Aus­ gängen der Kombinationsglieder (166, 168, 170) während gleicher und fortlaufender Multiplexperioden überträgt.

4. Raketenverfolgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rakete (40) eine Bake (64) aufweist und die Einrichtung zur Erzeugung des Ele­ vations-Fehlersignales einen mit dem Multiplexer (16) verbundenen, zyklischen Zähler (52), einen mit dem Zähler verbundenen Tabellenspeicher (55), ein mit dem Tabellenspeicher verbundenes erstes Halteglied (196) und eine mit dem Multiplexer (16) und dem ersten Halte­ glied (196) verbundene Detektoreinrichtung (26) umfaßt, die auf ein Bakensignal anspricht und bewirkt, daß das Ausgangssignal des Tabellenspeichers (52) als Elevations-Fehlersignal im Halteglied (196) gespeichert wird.

5. Raketenverfolgungsgerät nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung (12) eine Quelle (48) von Azimut-Synchronisationsimpulsen um­ faßt und die Einrichtung zur Erzeugung eines Azimut- Fehlersignales eine mit der Quelle (48) der Azimut- Synchronisationsimpulse gekoppelten Zähler (150) auf­ weist, dessen Stand für die Azimutstellung charakteri­ stisch ist, daß mit dem Zähler (150) und der Detektor­ einrichtung (26) ein zweites Halteglied (198) ge­ koppelt ist, das bei Empfang eines Bakensignals den Fehlerstand speichert, und daß mit dem Halteglied (198) ein Substrahierer (224) gekoppelt ist, der von dem gespeicherten Fehlerstand eine im wesentlichen für die Mitte des Blickfeldes charakteristische, feste Zahl abzieht, um dadurch die Fehlersignale zu bilden.

6. Raketenverfolgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung (12) einen Abtastspiegel (80) mit zwei Spiegelflächen (78, 104) aufweist, von denen die eine zur Abbildung des Blick­ feldes auf der Detektorreihe (14) und die andere zur Abbildung einer Reihe (19) von Leuchtdioden, die mit den Detektoren gekoppelt sind und ein dem abgetasteten Blickfeld entsprechendes Bild erzeugen, in der Bild­ ebene einer Betrachtungseinrichtung dient.

7. Raketenverfolgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kombinationsglieder (166, 168, 170) jeweils von einem ODER-Glied gebildet werden.