DE1531499A1

DE1531499A1 - Optisches Lenksystem zur gleichzeitigen Fuehrung einer Vielzahl von Flugkoerpern

Info

Publication number: DE1531499A1
Application number: DE19671531499
Authority: DE
Inventors: Georges Couderc; Lucien Jaget
Original assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Current assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Priority date: 1966-07-21
Filing date: 1967-07-21
Publication date: 1969-08-28
Also published as: IL28305A; GB1161027A; SE350339B; FR1525902A

Description

Dipl.-Ing. Dipl. oec. publ. "^U" '**"·

DIETRICH LEWINSKY

PATENTANWALT

8 Münch&n2I - Gotthardetr. 81

Telefon 56 17 62

463f - IV

Compagnie Francaise Thomson Houston - Hotchkiss Brandt, 173 Boulevard Haussinann, Paris 85me

„Optisches Lenksystem zur gleichzeitigen Führung einer Vielzahl von Flugkörpern"

Französische Priorität vom 21. Juli 1966 aus der französischen Patentanmeldung Nr. 70 230 (Seine)

Die Erfindung betrifft ein optisches Lenksystem zur gleichzeitigen Führung von Flugkörpern mittels Mehrfachleitbündeln, die mit kohärentem oder natürlichem Licht im sichtbaren Infrarot- oder ultraviolettlicht arbeiten.

Hit Hilfe dieses Lenksystemes ist es möglich, innerhalb eines etwa 10 Grad umfassenden Nutzfeldes irgendeinen Flugkörper zu erfassen, zu bewerten und seinen Winkelabstand von der vorgegebenen Kursroute auszugleichen, wobei der Kurs des einen Flugkörpers nicht unbedingt mit dem des nächsten anderen Flugkörpers zusammenfallen braucht.

Mit Hilfe einer einzigen optischen und sehr genau bestimmten Verbindung eignet sich das erfindumgsgemäße Lenksystem vorwiegend zur Führung und Leitung in Richtung LUFT-BODEN oder BODEH-LUFT und ist in der Lage, einen oder eine Vielzahl von Flugkörpern in das entsprechende Ziel zu führen.

Der größte Teil der bisher verwendeten Verfahren stützt sich auf die verschiedenen VHF-Systeme und ist schwer an die Erfordernisse der taktischen Führung von Lenkwaffen anzupassen·

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Diese Systeme erfordern demnach einerseits einen kostspieligen Materialaufwand,erfordern andererseits ein breites übertragungsband, das sie der leichten Ortung und Störung aussetzt.

Die kürzlich vom gleichen Anmelder entwickelten Verfahren, die beispielsweise in der französischen Patentanmeldung IJr. 63 671 vom 1. Juni 1966 genannt wurden, führen zur Verwendung eines leichten und platzsparenden Materials. Dieses Verfahren verwendet bei der Sendung, außer den optischen Leitbündeln, einen Funkimpuls sehr kurzer Dauer, dessen Strahlung den gesamten Festwinkel des überwachten Raumes erfaifc. jeim Empfang erzeugt die empfangene Funkwelle ein Signal, das den ersten BezugsZeitpunkt bestimmt. Liefern die Formen der Lichtbündel die zur Führung von Lenkwaffen erforderliche und schwieriger zu ortende Feilung, so enthalt der Funkimpuls hierzu im Gegensatz durch sein Strahlungsdiagramm eine nur geringe Hichtwirkung, macht somit das Senäezentruri. leichter auffindbar und damit verwundbar.

Dieser kurze überblick zeigt die Schwierigkeiten auf, denen man sich bei der Erfüllung der Erfordernisse von Zündvorrichtungen und ferngelenkten Flugkörpern gegenüber sieht. Zur unbeschränkten Linsatzfähigkeit des verwendeten Materials gehurt demnach, dass dieses ilaterial leicht und handlich ist und daß es zudem die aerodynamischen Eigenschaften der Lenkwaffen nicht beeinträchtigt und gleichzeitig sicher und iXbex längere Zeiträume hinweg einwandfrei arbätet* Diese letztgenannte Forderung ist besonders dann von entscheidender Bedeutung, wenn es sich um Lenkwaffen handelt, aie große Expioiiivladungen mit sich führen, deren Betrieb besonders große imforuerungen an Betriebssicherheit stellt. Zur Er«* füllung dieser besonderen Sicherheitsvorkehrxmgen gehört vor allsia, daß die verwendeten Mittel in der Lage sind, das Siel mit c/roßer Genauigkeit und hohem ünterscheidungsvermöger, zu erreichen,

Im Hinblick auf diese bedingungen sowie die genannten Schwierigkeiten werden in der Erfindung neue und nach bekannten Verfahren entwickelte Hilfsmittc1 verwendet, die mit den Einzelheiten der vorgenannten Patentschrift in Zusammenhang stehen*

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hierzu v/ira vorausgeschickt, daß bei der Sendung ein nach einen genau festgelegten Zeitgesetz arbeitendes Abtastyer&t, wie beispielsweise nach dem besetz der symmetrischen Sägezahnspannung, die Eühen- und Seitenwinkelebenen durch zwei mit flachen und schmalen Keulen arbeitenden j-iichtbündeln abtastet. Die Kurshaltung der Lenkwaffe wird durch aen Borüem-Pfänger gewährleistet, der mit einem Lichts turkebesti::Mgerät, einen diesen vorgeschalteten optischen System und einen nachgeschalteten elektronischen Verstärker ^usaninenarbeitet, dessen ausgangs signale es ermöglichen, die winkelentfernungen in hhhLngiykeit vom Bezugssignal, das vom. Sendezentrui.i stainrut, festzulegen. Diese '.,"iiikelentfernungsangaben dienen zur Gewinnung von Signalen, die auf die Richtungssteuereinrichtungen der Lenk-Viäffe ein\7irken und die verfolgte Sahn nit den vorgegebenen Kurs in übereinstimnung bringen.

Jie mit tlilfo von Lichtbündeln durchgeführte Entfernungsncssung, viobei diese Lichtbündel in Triebrichtung der Flugkörper beulen geringer breite aufweisen, ernöglicht einerseits eine genaue Ivinkelbestiinnung und andererseits den erforderlichen Geheir.;-haltungsinhalt. Viie bereits vorher angedeutet, wird dieser Geheimhaltungsgrad durch den bei der Entfernungsmessung erforderlichen und gleichsam allseitig gerichteten Strahlungsanteil ues Bezugssignals in Frage gestellt.

Ls gehört demnach zur Zielsetzung der Erfindung, insbesondere den Geheimhaltungsgrad während der gesamten Sendeperiode durch Verwendung geeigneter Mittel sicherzustellen. Die Erfindung erstreckt sich gleichsam auf die Erreichung einer größeren Reichweite, verbunden nit einer Verbesserung des Signal/Rauschabstandes insbesondere bei der Führung von gleichzeitig mehreren FlTjkörpern · zu verschiedenen Zielpunkten und zwar unter gleichzeitiger Verwendung eines kompakteren und leichteren Materials.

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Die erforderliche Geheimhaltung wird während der Sendeperiode durch Unterdrückung des Bezugssignals erwirkt. Dieser Umstand führt während der Empfangsperiode einerseits zur Unterdrückung des dem Bezugssignal zugeordneten Kanals und andererseits im Entfernungsmeßgerät des Empfängers zur Bildung einer BezugsZeitdauer, die der Rücklaufperiode des während der Sendeperiode geschaffenen Abtastgesetzes untergeordnet ist.

Befinden sich die Lenkwaffen einerseits in Zielnähe, andererseits jedoch in großer Entfernung vom Sender, so bedingt ihre wirksame Führung sowohl eine Erhöhung der Leitbündelreichweite sowie eine Verbesserung des Signal/Rauschabstandes in der Achse.

Zu dieser Zielsetzung gehört einerseits, daß die optischen Kanäle des Senäezentrums mit Primärquellen großer Leuchtstärke sowie großer Lebensdauer ausgerüstet sind, andererseits, daß der Bordempfänger mit einem opto-elektrischen Raumauswahlgerät ausgerüstet ist, das die Richtung des einzuhaltenden Kurses festlegt, durch Errichtung einer inneren Empfangsschwelle den inneren' Rauschanteil vermindert und schließlich den Empfänger gegen zufällige oder ständige Störerscheinungen abschirmt«

Die bereits vor dem Abschuß einer Lenkwaffe festgelegte Kursroute wird während der Flugphase durch ein geeichtes Gerät beibehalten, das unter Einhaltung des Abtastgesetzes die in der Entfernungsmeßeinheit des Bordempfängers ausgearbeitete BezugsZeitdauer beeinflußt.

Geht man davon aus, daß es sich bei dem genannten Sendezentrum um eine als Bord- oder Flugeinrichtung geltende Anlage handelt, so ist hierbei besonders wichtig, daß nahezu alle Teile feststehend sind, d.h. die Einrichtung nur eine auf ein Mindestmaß reduzierte Anzahl von beweglichen Teilen besitzt.. Es ist deshalb in der Erfindung vorgesehen, die Zeitmodulation der Leitbündelleuchtstärke, die bei der Sendung in den meisten Fällen durch Drehelemente wahrgenommen wird, durch eine an Bord der Trägerrakete durchgeführte und automatische, d.h. ohne zusätzliche Teile auskommende Raummddulation zu ersetzen. Bei dieser Raummodulation wird

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mit Hilfe einer Festkodiereinrichtung (Fs - fg) jedes Leitbündel durch ein. Mehrfachleitbündel ersetzt, das sich aus einer bestimmten Anzahl von Elementarbündeln zusammensetzt. Diese Elementarbündel erzeugen bei ihrem Vorbeiwandern am Empfänger eine Impulsfolge, wobei die Anzahl der einzelnen Impulse , die je nach Höhenoder Seitenwinkelinformation unterschiedlich sein kann, durch ein der Bordentfernungsmeßeinrichtung vorgeschaltetes Zählgerät aufgenommen wird.

Somit richtet sich ein wichtiges Merkmal der Erfindung auf die Schaffung eines optischen Lenksystems, das in der Lage ist, gleichzeitig und mit großer Genauigkeit eine Vielzahl von Flugkörpern auf das jeweilige und vorher mit Leitbündeln ermittelte Ziel auszurichten. Die angebrachten Verbesserungen beziehen sich demnach sowohl auf die optischen Kanäle des Sendezentruns als auch auf aie an Bord jedes Flugkörpers befindlichen Empfänger.

Jeder optische Kanal ist mit einer dauerhaften Primärquelle großer Leuchtstärke sowie mit einem Kodierer ausgerüstet, der das von der Primärquelle ausgesendete Leitbündel in ein vorher spezifiziertes Mehrfachbündel umwandelt, das bei der Abtastung der Köhenwinkel- oder Seitenwinkelebene des überwachten Raumes den arbeitenden Empfänger räumlich moduliert.

Jeder lichtempfindliche BordeÄpfänger besteht aus einem opto-elektrischen Raumauswahlgerät (R20) ,das das Zusammenfallen zwischen Ilehrfachleitbündel und vorgegebenem Kurs ermittelt, einer Entfernungsmeßeinheit und einem Zusatzgerät, das ein Signal abgibt, dessen Dauer als Bezugspunkt dient und schließlich ein vorgeeichtes Gerät, das die BezugsZeitdauer auf den Winkel abstimmt, der sich in der betrachteten Höhenwinkel- bzw. Seitenwinkelebene zusehen gewähltem Kurs und optischer Achse der Äbtasteinheit ergibt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die beiden L.eitbündel durch die gleiche Abtastgeschwindigkeit (UJ) und unterschiedliche Breiten (e„ und e ) definiert, aus denen sich unter-

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schiedliche Laufzeiten (Q₃ und <Ö ) für die vor dem Objektiv des Bordempfängers vorbeiwandernden Bündel ergeben.

Jede spezifische (e) Bündelbreite kann ebenfalls durch eine genau festgelegte Anzahl (jedoch spezifisch für jedes Bündel) von- gleichmäßig voneinander entfernten und gleichen Abmessungen aufweisenden Elementarbreiten ( Λ β) gebildet v/erden.

Entsprechend einem weiteren Merkmal der Erfindung umfaßt

das einem optischen Empfangsgerät nachgeschaltete Raumauswahlgerät (£20) eine Lichtaufnahmeeinheit, die aus einer Vielzahl von Photozellen besteht, die wiederum mit den elektronischen Geräten verbunden sind und die die Eigenschaften von selektiven Bandfiltern besitzen. Die nur ein Feld von einigen Tausendstel Steradianen bedeckende Hauptzelle besitzt ein in der Systemachse hohes Auflösungsvermögen und einen verbesserten Signal/Rauschabstand.

Die bisher genannten Merkmale umreißen die Erfindung und

bezeichnen die neuen Einrichtungen, die bei der Schaffung eines optischen Lenksystems zur Steuerung (durch zwei Lichtbündel) einer Vielzahl von riugkörparn zu verschiedenen oder einem gemeinsamen Ziel verwendet wurden.

Die Erfindung ist gleichermaßen auf LUFT-BODEiJ-Systerne anwendbar, bei denen sich die Sendezentren an Bord und die Ziele am Boden befinden, sov/ie auf BODEK-LÜFT-Systeme, bei denen es sich um Raumfahrzeuge als Zielpunkte handelt.

Weitere Vorteile und rierkr,ale ergeben sich aus der folgenden und beispielhaft aufzufassenden Beschreibung, im Zusammenhang mit den Zeichnungen, wobei

- Fig. 1 die perspektivische Darstellung der beiden Leit-

. bündel,

- Fig. 2 ein Anordnungsbeispiel zweier im überwachten Raum befindlichen Flugkörpern,

- Fig. 3 den schematischen Aufbau des Sendezentrums,

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- Fig. 4 und 5 die Höhen- und Seitenwinkelfeider,

- Fig. 6 die Zeitdiagramme für die Abtastung in der Höhen- und Seitenwinkelebene,

- Fig. 7 und 8 die graphischen Darstellungen der einzelnen Kursrouten,

- Fig. 9 das Übersichtsschema des Bordempfängers,

- Fig. 10 die Lntfernungsmeß- und Steuereinrichtungen für das Zeitwerk,

- Fig. 11 die Zeitdiagramme der Entfernungsmeßsignale,

- Fig. 12 die Hauptuhr und ihr Steuerwerk,

- Fig. 13 eine Variante des Entfernungsraeßgerates

zum Gegenstand haben.

Es wurde bereits erwähnt, daß, entsprechend der Erfindung, das Sendezentrum zwei Lichtbündel mit flachen und schmalen Keulen in den Raum projiziert, die jeweils die beiden senkrechten Ebenen des überwachten Festwinkels abtasten. Zur Sicherstellung des Betriebs und um jedem Zweifel bei der Auswahl des Leitbündels zu begegnen, das auf den Empfänger des Flugkörpers einwirkt, werden die beiden Ebenen für Höhen- und Seitenwinkel nunmehr nicht gleichzeitig, sondern im Wechsel nacheinander abgetastet.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung die Keulen der beiden Leitbündel 20 und 30. Das eine und einen großen Raum (Ogh) in der Vertikalebene abtastende Bündel 30 tastet mit seiner geringen Breite (gh) die Seitenwinkelebene ab. Auf diese Weise werden während des Abtastvorganges die in den Punkten A₁, A- oder A», A₄ beispielsweise bezeichneten Flugkörper im gleichen Augenblick angesprochen. Die zweite und den großen Sektor (Oab) bedeckende Keule des Bündels 20 tastet mit seiner geringen Breite (ab) die Höhenwinkelebene ab. Diese Keufe bringt nun im gleichen Augenblick alle auf der gleichen Horizontalachse befindlichen und beispielsweise in den Punkten A₁, A₂ oder A₃, A₄ befindlichen Flugkörper zum Ansprechen. In der Darstellung wurden diese Flugkörper syaetrisch um die Achse OC ange-

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- 8 ordnet. Fig. 2 erläutert diese besondere Anordnung näher.

Fig. 3 zeigt in schercatischer sowie beispielhaft aufzufassender Darstellung das die beiden optischen Kanäle 2 und 3 umfassende Sendezentrum und darüberhinaus die Steuereinheit für die beweglichen Hechanisraen 4. Die Kanäle 2 und 3 erzeugen die optischen Bündel 20 und 30, die wiederum jeweils die Höhen- und Seitenwinkelebenen abtasten.

Eine gewisse Anzahl von Einrichtungen der Erfindung ähnelt im Aufbau denen, die in der vorher erwähnten Patentschrift verwendet wurden. So verwenden die optischen Kanäle 2 und 3 beispielsweise jeweils eine Primärquelle Ls (Lg), einen Kondensor " Cs . (Cg), einen Unischaltmechanismus V2 (Vl), ein Objektiv größerer Lichtstärke 27 (37) und einen Abtastmechanismus,der vorzugsweise aus einer Vielzahl von Diasporametern 25 (35) und einer Steuereinheit für die beweglichen Mechanismen 4 besteht. In der folgenden Beschreibung wird die /Arbeitsweise dieser Geräte nur kurz angedeutet.

Das erfindungsgemäße System umfaßt indessen wichtige und abv/eichende Mittel, wobei insbesondere das Sendezentrum, die Bordempfänger und die optischen Kanäle 2 und 3 genannt werden sollen.

Der folgende Text beschreibt die Nutzanwendung und Funktion der neuen verwendeten Einrichtungen. Die Neuerungsmerkmale der Geilte beziehen sich hauptsächlich auf die Primärquellen - 22 (Ls) und 32 (Lg) der Fig. 3, den Kodierer - Fs (Fg) der Fig. 3, 4 und 5, das Raunaiswahlgerät - die Zelleneinheit R21, die zusammen mit der opto-elektrischen Einheit R27 der Fig. 9 auftritt, die selbsttätige Lntfernungsmeßeinheit R24, unterstützt durch die in dn Fig. 9 und 10 gezeigte Einheit R26 sowie, für die Variante, auf die Einheit to R28 der Fig. 12 sowie auf die Einheiten zur Einhaltung des vorge- ° gebenen Kurses, auf die Geräte 261 der Fig. 10, 276 der Figur 12 oo und 286 der Fig. 13.

LO *

^ Wie bereits vorher erwähnt, so sind aus Geheimhaltungsgrün- ° den das SendeZentrum und davon ausgehend die Bordempfänger nicht cn mehr mit elektromagnetischen. Kanälen, die das Bezugsfunksignal aussenden und empfangen, ausgerüstet. Folglich ermittelt jeder Bordempfänger mit Hilfe eigener Einrichtungen eine ihm als Bezugs-

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punkt dienende Zeitbasis, rait Hilfe derer die Winkelentfernungen zwischen Flugbahn und vorgezeichnetem Kurs ermittelt v/erden können.

Was die optischen Kanäle 2 und 3 betrifft, so besitzt jeder von ihnen eine Primärlichtquelle. Eine Festkodiereinrichtung (Fs fg) führt zur Unterdrückung der elektromechanischen Modulation. Dieses letztgenannte Merkmal ist besonders in den Anwendungsfällen von entscheidender Bedeutung, in denen die Flugkörperjvom Bordsendezentrum aus gesteuert werden.

Zur Schaffung von flachen und schmalen Leitbündeln kann die Primärquelle von einem fadenförmigen Wolframnetz gebildet v/erden, das auf eine hohe Temperatur gebracht wird. Diese Lösung kann jedoch von gewissen Nachteilen behaftet sein, insbesondere dann, wenn sich das Sendezentrura an Bord eines Flugzeuges befindet. Dieses für Zwecke der Entfernungsmessung lange und dünne Netz ist vom mechanischen Standpunkt her sehr empfindlich und zwar infolge der hohen Temperatur einerseits und den· Erschütterungen andererseits. Diese Schwingungen und Beschleunigungen erzeugen vorwiegend in der Mitte des Netzes unerwünschte und gefährliche Schwingungen, die eine ungenaue Peilung bzw. Ausrichtung der Leitbündel zur Folge haben.

Je nach den unterschiedlichen Verwendungsformen und Aufstellungsorten der Sendezentren verwendet man gemäß der Erfindung vorzugsweise heiße Quellen 22 (32), die entweder von hochverdichteten Zirkonium- oder Xenon-Lichtbögen oder schließlich Wolfram-Lichtbögen gebildet sein können. Diese verwendeten heifen Lichtquellen bieten innerhalb des verwendeten Spektralbereiches eine große Leuchtdichte und besitzen eine Emissionsoberfläche, die sich der länglichen Form der Bündel anpaßt.

Der gebündelte Zirkonium-Lichtbogen entwickelt eine Farbtemperatur von 3200° K und besitzt zahlreiche Strahlungen, die im Bereich des nahen Infrarotlichtes liegen. Seine relativ verminderte Emissionsoberfläche bietet indessen eine ausreichende Leuchtdichte, die die Anwendung dieser heißen Quelle ermöglicht·

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Der unter hohem Druck stehende Xenon-Lichtbogen besitzt

eine Farbtemperatur von 6000°K, so daß die Leuchtteilchen des

Bogens bei 3000 bis 4000 cd/mm eine Leuchtstärke gleicher Intensität erreichen. Die äußerst starken Strahlungen liegen im Bereich des nahen Infrarotlichts. Für gewisse Anwendungsfälle erweist sich jedoch die Verwendung solcher Lichtbogen als schwierig, einerseits inbezug auf ihre Längen und ihren Verbrauch sowie zudem dadurch, daß ihre Lage nicht beliebig sein darf.

Davon abgesehen, daß die Wolframglühnetze nicht die Leuchtdichte der soeben beschriebenen Lichtbogen erreiden, so bieten sie jedoch den Vorteil, daß man bei ihrer Verwendung eine große längliche Oberfläche zur Verfügung hat, wie beispielsweise die band- oder zylinderförmigen (Glüh)netze. Ein solches ist den Kondensor Cg(Cs) zugeordnet und ermöglicht die gleichnäßige Ausleuchtung der Sekundärquelle Fg(Fs), die durch die ira Brennpunkt des optischen Systemes 27(37) liegenden Spalte gebildet wird.

üie Temperatur des Glühnetzes ist so hoch wie nur irgend mücp.ich zu wählen. Es ist verständlicherweise mit Hilfe normaler Lampen kaum möglich, Temperaturen von 3QOO⁰K zu überschreiten, fände man sich nicht mit einer nur sehr geringen Lebensdauer ab. Um nun gleichzeitig Lebensdauer und Leuchtdichte zu erhöhen, verwendet das erfindungsgemäße System als Primärquelle sogenannte Quarz-Jod-Lampen, deren Glühtemperatur des Heizfadens 340O⁰K erreichen kann. Diese Jodlampen sind durch ihren regenerativen Zyklus gekennζedbhnet. Das sich auf der inneren Wandung der Glasröhre niederschlagende Wolfram wird in eine flüchtige Verbindung umgewandelt und zwar unter dem Einfluß der Temperatur der Wandung, die 600° C erreicht. Diese flüchtige Verbindung zersetzt sich iAreprseits am oder in der iiähe des Glühfadens. Der sich in den Jodlarapen vollziehende RegenerationsZyklus bietet somit sichtbare Vorteile inbezug auf Zeitverhalten und Reichweite der Leitbündel. Somit bleibt demnach einerseits und unabhängig von der Betriebsdauer der Lampe die Wandung des Glaszylinders ohne Schwärzung, andererseits erfährt der Wolframglühfaden nur geringe Substanzverluste,

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Hieraus ergibt sich nunmehr eine größere Lebensdauer, die höhere Temperaturen zuläßt. Schließlich bleibt zu bemerken, daß im Vergleich zu anderen Lampen mit Glaszylinder, diese Lampen durch ihre Schraelzsilizium-Uandungen einen im Infrarotlicht verbesserten tibertragungsfaktor besitzen.

Unter Ausnutzung der länglichen Form der Glühfäden sind die in den Kanälen 2 und 3 befindlichen Lampen Ls und Lg senkrecht zueinander angeordnet. Die zum Kanal 2 gehörende Lampe (Kanal 2 projiziert das Lichtbündel für die Abtastung der Höhenwinkelebene) ist so angeordnet, daß die Länge des Glühfadens 22 senkrecht zur optischen Achse und in der Seitenwinkelebene angeordnet ist. So befindet sich die Lampe Lg in einer Lage, so daß die Länge 32, ebenfalls senkrecht zur optischen Achse liegend, in der Ilöhenwinkelebene liegt, d.h. in der in Fig. 3 gezeigten Ebene.,

Die Erfindung ist ferner dadurch gekennzeichnet, daß wie

bereits vorher näher erläutert, eine Festkodierung durchgeführt wird, die die Bündel für Höhen- und Seitenwinkelebene nacheinander! unters cheidet.

Jedes dieser Bündel wird mit Hilfe des Kodierers (Fs - fg) durch ein Mehrfachbündel ersetzt, das sich aus einer Anzahl Js oder I\ig Elementarbündeln zusammensetzt.

Diese räumlich festen und vom Objektiv 27(37) stammenden . Elementarbündel leuchten das Abtastgerät (25(35) aus und tasten hernach nacheinander den Raum ab. Zur Umwandlung des einfallenden Bündels in ein Hehrfachbündel umfaßt der Kodierer für jeden opti-^ sehen Kanal ein System mit feststehenden und in regelmäßigem Abstand voneinander angeordneten Schlitzen. Fig. 4 zeigt in schematischer Form den Aufbau dieses letztgenannten Systemes mit einer Anzahl von iis schmalen und langen Schlitzen. Die Länge jedes Schlitzes liegt parallel zur Länge 22 des Heizfadens der Primärquelle Ls. Diese Schlitze bilden gleichzeitig die vom Kanal 2 gleichmäßig ausgeleuchtete Sekundärquelle und den Kodierer, der dem Bündel für die Höhenwinkelebene einen Unterscheidungscode beigibt.

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Fig. 5 zeigt das Spaltensystem für den Seitenebenen-KanA 3, Diese Schlitze (Anzahl LJg) liegen senkrecht zu den Schlitzen in Fig. 4 und befinden sich parallel zur Länge 32 des Heizfadens der Lampe Lg.

Die Elementarbündel jedes Mehrfachbündels passieren das Abtastgerät 25(35), tasten den Raum ab und leuchten nacheinander die Flugkörper aus. Jeder Bordempfänger empfängt somit eine Impulsfolge von Us (Ug) optischen Signalen mit genau definierter Wiederholfrequenz, die sich zur Abtastwinkelgeschwindigkeit proportional verhält. Mit Hilfe der in der Impulsfolge enthaltenen Anzahl Ws oder Hg Impulsen unterscheidet der Empfänger die Bündel für Höhen- oder Seitenwinkelebene.

Mit Hilfe des von der Festkodiereinrichtung (Fs - fg) geschaffenen Mehrfachbündels wird jedes Lichtbündel räumlich moduliert und wiederum nicht mehr zeitlich, wie dies bisher mit Hilfe von beweglichen Teilen der Steuereinrichtung 4 der Fall v/ar.

Fig. 6 zeigt die Wirkungsweise des Umschaltmechanismus Vl (V2) sowie die der Abtastgeräte 25(35), die beispielsweise nach einer periodischen (T) und symmetrischen Sägezahnspannung ein Leitgesetz ß (t) aufstellen. Das obere Diagramm ß g(t) zeigt die Abtastung Im Verhältnis zur Zeit des Leitbündels, das die Seitenwinkelebene abtastet; das untere Diagramm ß s(t) zeigt die Abtastung der Höhenwinkelebene. Wie bereits vorher erwähnt, bildet diese letztgenannte Ebene einen Maximalabweichungswinkel Ds, der zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Diagrammen der Seitenwinkelebene liegt und dessen Winkelabweichung den Wert Dg besitzt. Die Bündel für Höhen- und Seitenwinkelebene sind während der Abtastung auf die Richtung der optischen Achse ausgerichtet, d.h. zu den Zeitpunkten Tl(Gl) in der Vorwärtsrichtung lind zu den Zeitpunkten T2(G2) in der Rückwärtsrichtung. Davon ausgegangen, daß die Mehtfachleitbündel sich aus einer unterschiedlichen Zahl von Elementarbündeln zusammensetzen, sind die Laufzeiten © s(φ g) für jeden angepeilten Flugkörper ebenfalls unterschiedlich.

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Um aufzuzeigen, daß sich die Entfernungsmessung unabhängig von der Winkelposition des Flugkörpers ohne Schwierigkeiten durchführen läßt, zeigt Fig. 6 die Zeitpunkte auf, zu denen die in Fig. 2 gezeigten Flugkörper (um eine optische Achse symmetrisch angeordnet) durch die Leitbünoel erfaßt werden (Flugkörper Al bis A4).

Hieraus wird insbesondere deutlich, daß das Zeitintervall zwischen den Zeitpunkten, zu denen ein Flugkörper während eines Abtastzyklus von gleichen Bündel erfaßt wird, von der Winkelposition dieses Flugkörpers im Verhältnis zur optischen Achse abhängt, libenso verhält es sich bei den Flugkörpern Al und A3, die in der Seitenwinkelebene einen negativen Winkel xl3 bilden, da diese zu weit links von der optischen Achse entfernt liegen und das Zeitintervall größer als die Dauer G1G2 ist, während bei den Flugkörpern A2 und A4, die rechts von der optischen Achse liegen und einen positiven Winkel x2.4 bilden, das Zeitintervall kleiner als die Dauer G1G2 ist,- Bei der Betrachtung der Höhenwinkelebene stellt man zudem fest, daß die Flugkörper Al und A2, die oberhalb der optischen Achse liegen, im Vergleich zur Bezugszeit T1T2 zu kurze Zeitintervalle aufweisen, während die Flugkörper A3 und A4, die einen negativen Winkel y34 bilden, zu große Zeitintervalle aufweisen. Jede Winkelposition eines sich im kontrollierten Raum bewegenden Flugkörpers ist demnach durch seine mit der Bezugszeit G1G2 (T1T2) in ein Verhältnis gebrachten Zeitkoordinaten genau festgelegt.

Die soeben dargelegten zeitlichen Kriteriax der Entfernungsmessung lasen selbstverständlich erwarten, daß die zu verfolgende Kursroute mit der Richtung der optischen Achse zusammenfällt. Ils ist demnach verständlüi, daß der gewählte Kurs vom Kurs der optischen Achse abgesehen auch jede andere Richtung haben kann. Fig. zeigt beispielhaft für einen angemessenen Fall, bei dem der gewählte Kurs OR in der Seitenwinkelebene mit der optischen Achse OP einen Winkel ßo bildet. Fig. 8 zeigt in Entsprechung zu diesem Kurs das Zeitintervall R1R2 auf dem Diagramm für das Zeitgesetz ß g(t) der Abtastung in der Sefenwinkelebene. Die Kriterien für die Entfernungsmessung, die auf die Zeitabstände zurückgreifen, beziehen sich ebenfalls auf die Bezugszeit R1R2 und auf die vorher genannte Zeit G1G2. 909835/0156

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Man stellt somit ebenfalls fest, daß das erfindungsgemäße Entfernungsmeßgerät mit Hilfe zweier Leitbündel Gruppen von Lenkwaffen oder anderer Flugkörper beeinflußt, indem es diese auf gegebenenfalls unterschiedlichen und vorbestimmten Flugbahnen zu gegebenenfalls voneinander abweichenden Flugzielen führt.

Fig. 9 zeigt den scheraatischen Aufbau des Bordempfängers. Die folgende Beschreibung umfaßt in kurzer Form seine Arbeitsweise. Die auf den Flugkörper gerichteten Ilehrfachbündel v/erden von einer optischen Linheit 220 aufganooaen, die den einfallenden und von einer Folge von Eleraentarbündeln modulierten Lichtfluß auf eine Gruppe von rhotozelleneleiuenten weitergibt. Jie modulierten und von den letztgenannten Seilen ausgesendeten iiutzsignale werden nach vorheriger Verstärkung in der selektiven Einheit il22, die auf die ilodulationsfrequenz ausgerichtet ist, an den üekodierer i<23 v/eitergegeben, der in Abhängigkeit von der Anzahl »:1s (Ug) der in der Folge enthaltenen lupulso die Signale für die höhenwinkelebene von denen für die Seitenwinkelebene trennt. Die auf diese Welse getrennten Signale werden über eigene Kanäle (s) und (g) an das Lntfernungsmeßgerät Λ24 v/ei ter über tragen, i.'ach Lriuittlung der eventuellen xCursabweichung von der vorgegebenen Route in jeder iJinkelebene, übermittelt das i^iitferriurigsineßgerät £24 die (etv/aig) anfallenden Korrektursignale dem Richtungssteuergerät R25.

Lntsprcchend eier Lrfindung wird ein Raumauswahlgerät, das uer vorgezeichneten Kursroute den Vorrang gibt, aus einer Kombination von Linrichtungen gebildet, die sich aus optischen und photoelektrischen Teilen zusammensetzen. Somit besteht das genannte kaumauswahlgerät aus einer optischen Einheit R20, die'sich aus dem optischen System 201 und dem Kondensor 202 zusammensetzt und «ml in seinar Brennebene mit einer Anzahl von Photozellen R21 bestückt ist, die das optische Feld bestreichen, das in etwa 10 Grad umfassen kann. Diese Gruppe von Zellen besteht aus zumindest drei Zellen unterschiedlicher Oberfläche, wobei jede der Zellen mit einem elektronischen Vorverstärker verbunden ist, der Teil des Vorauswahlgeräts R27 bildet. Die Mittelzelle, gekennzeichnet durch eine sehr geringe lichtempfindliche Oberfläche, bedeckt ihrerseits nur ein kleines Feld von einigen Tausendstel Steradianen um die optische Achse.

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Füllt die vom Flugkörper verfolgte Bahn mit der optischen Achse zusammen, so liefert diese von den sich im regelmäßigen Abstand folgenden Elementarlichtbündeln aufgehellte Zelle eine Impulsfolge mit gleichbleibender Wiederholtreguenz. Die Randzellen, deren lichtempfindliche Oberflächen wesentlich größer gehalten sind, sind mit den entsprechenden Vorverstärkern verbunden, die vorzugsweise entgegengesetzt geschaltet sind und somit einen elektronischen üifferentialaufbau besitzen, Dieser Aufbau erlaubt es einerseits, den Empfänger gegen eine äußere Störquelle großen Ausmaßes abzuschirmen, andererseits ist es somit möglich, den mengenmäßigen Rauschanteil der Ilittelzelle einzuschränken, woraufhin eine sowohl größere Genauigkeit in Bezug auf Einhaltung des vorgegebenen Kurses als auch ein verbessertes Signal/Rauschverhältnis erreicht wird. Diese Vorteile wirken sich besonders dann nutzbringend aus, wenn sich die Lenkwaffe einerseits in Zielnähe, andererseits weit vom Sendezentrun entfernt befindet.

Die Vorauswahleinheit R27 besteht je Photozelle aus einer wivelliereinrichtung und einem Vorverstärker. Das Nivelliergerät dient zur Festsetzung eines unteren Schwellwertes, der die untere Empfangsgrenze in Abhängigkeit vom aktiven Oberflächenwert der zugeordneten Zelle festlegt.

Die aktiven Bestandteile jedes Vorverstärkers sind vorzugsweise elektrisch so zusammengeschaltete Halbleiter, daß die Impedanz des von der Zelle erfaßten Wertes sehr hoch ist (Eingangsimpedanz) und die Ausgaagsimpedanz im Verhältnis zum Selektivverstärker R22 einen sehr geringen Wert besitzt.

Für eine Vielzahl von Anwendungsfällen und insbesondere dann, wenn es sich um Infrarotlichtbündel handelt, ist es zur Aufrechterhaltung der Maximalempfindlichkeit beim Empfang wichtig, die photoempfindlichen Zellen auf einer sehr'niedrigen Temperatur zu halten. Hierfür sorgt das Kühlgerät R26, das die Umgebung der Zellen R21, auf der erforderlichen Temperatur hält. Dieses Gerät besteht aus einer Peltier-Batterie oder arbeitet wit Hilfe eines flüssigen Helium- oder StickstoffStrahles.

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Die von Vorauswahlgerät W abgegebenen Ilutzsignale speisen den Selektiwerstärker R22, der auf die Rücklauffrequenz der Impulsfolgen für Höhen- und Seitenwinkelebene geeicht ist. Der Dekodierer R23 wählt zusanmen mit Binär zählern die Impulsfolgen nach ihrer Anzahl Ns (Wg) aus und leitet sie "zu den.getrennten Kanälen s und g weiter, die elektrisch mit dein Untfernungsmeßgerät R24 verbunden sind.

Während eines Höhen- oder Seitenwinkelebenen-Abtastzyklus empfängt das Entfernungsneßgerät R24 zwei Signale, die nach Durchlauf jeder aufgenommenen Impulsfolge erzeugt v/erden. So erzeugt beispielsweise der für die Seitenwinkelebene vorgesehene Kanal g das Signal gl nach Empfang der Impulsfolge während der "Hin"-Abtastung (GOGl) und das Signal g2 während der "Rückkehr" G0G2) des Leitbündels, das für die Seitenwinkelebenen-Abtastung zuständig ist. Die in Fig. 9 dargestellten Signale gl und g2 werden ebenfalls in den Fig. 10 und 11 gezeigt. Diese beiden Darstellungen erläutern die Arbeitsweise der Lntfernungsmeßeinrichtuncj.

Auf den Fig. 10 und 9 erkennt man, daß die Signalpaare glg2 und sls2 nach Durchlaufen des Geräts R24 Impulsfolgen erzeugen, die über die entsprechenden Klemmen G und S das Richtungssteuergerät R25 speisen. Fig. 11 zeigt die zeitlichen Lagen der Signale gl-g2 sov/ie die Bildung der Impulse, die durch Polung und Dauer den Winkelabstand zwischen tatsächlicher Bahnlinie des Flugkörpers xl3 und der Richtung des zugeordneten Kurses R1R2 darstellen, hierbei wird im Verhältnis zur Achse Ot des Systemes ein Winkel ß ο beschrieben.

Zur genaueren Lrläuterung des in Fig. 11 gezeigten Schaubildes wird angenommen, daß das Abtastgesetz auf der Form einer symmetrischen Sägezahnspannung beruht und das^der Flugkörper, der die Stellung von Al (oder A3) der Fig. 1, 2 und 6 einnimmt, die Signale gl-g2 aufstellt.

Das zur Bestimmung der Winkelentfernung (Xl3 - ß o) dienende Gerät R24 bestimmt zuerst das Zeitintervall, das den Lmpfang der Signale gl-g2 trennt und vergleicht anschließend diesen Wert mit

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dem Zeitintervall To, der durch die Signale entstehen würde, wenn der Flugkörper der bestimmten Achse R1R2 folgen würde.

Aus Gründen der kürzeren Darstellung soll im folgenden jjesehrcibungsteil das Zeitintervall To mit "Bezugszeit To" und das Zeitintervall zwischen dem Empfang der Signale gl-g2 als "Zeitintervall gl-g2* bezeichnet v/erden. Der Vergleich zwischen diesen beiden Zeitintervallen wird vom Zeitvergleichsgerät 244 übernommen, das sowohl vom Zeitwerk 246 als auch von der bistabilen Kippstufe 240 gespeist wird.

Das vom Dekodierer R23 gelieferte Signal gl löst gleichzeitig das Zeitwerk aus, das den Impuls D liefert, dessen Länge in etwa der Bezugszeit To entspricht, sowie die Kippstufe, die den Impuls Ll liefert, dessen Dauer dem Zeitintervall glg2 entspricht. Uachdöm die Speisung in dieser Form erfolgt, liefert das Zeitvergleichsgerät 244 bei jedem Abtastzyklus einen Impuls Ll, dessen Polung und Dauer den Winkelabstand (xl3 - 13 o) definiert. Der Impuls Hl wirkt über das Gerät 1125 auf die Steuereinrichtungen des Flugkörpers , um diesen der Richtung R1R2 anzunähern und um somit den xvbstand (x ₁₃ - ß o) zu verkürzen. Die aufeinanderfolgenden Impulse hl verlieren fortschreitend an Zeitdauer, wobei jedoch ihre ilücklaufperiode Tr konstant bleibt, wie man aus Fig. 11 entnehmen kann, ist diese Rücklaufperiode proportional zur Bezugszeit To:

Tr = 4T = k.To

wobei T die nach der Abszissenachse Ot festgelegte Abtastperiode ausdruckt. Die Polarität der Impulse Ll wird erst dann umgekehrt, wenn der Flugkörper den vorgewählten Kurs verläßt und über der Achse J.UR2 ein Intervall gl-g2 entsteht. Impulse dieser Art wirken in Gegenrichtung auf die Steuereinrichtungen, die den Flugkörper auf den gewählten Kurs zurückführen.

Ilan stellt demnach fest, daß die Impulsdauer Kl eine direkte Funktion des Absolutwertes für die Tiinkelentfernung (xl3-ßo) ist und daß die Polarität der Amplitude das Symbol für diese Abweichung

angibt. _Λ«.ι*ι'

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Das auf die Kippstufe 240 v/irkende Rücksignal <j2 bestirnt die hintere Front des Impulses IJl, Ur. zu verhindern, daß das Signal g2 daä 2aitwerk 246 nicht erneut auslöst, wird das in ric. 10 gezeigte Catter-Gerät 245 über die Kippstufe 240 gespeist. Der Impuls iJl sperrt nun das Gatter 245, das während des Zeitraumes gl-g2 den Zugang zur. leitwerk sperrt.

Der Kanal für die honenwinkelebene (ö) aer ^ntfernungsruokeinrichtung h24· enpfängt vou -ekouierer 1123 äia Signale si und s2 und ist uit den gleichen einrichtungen versehen v/ic uer soeben beschriebene Kanal für die SeitenwinkolebGne.

Zur gleichzeitigen Führung einer Vielzahl von !flugkörpern auf eventuell aufeinanderliegende üielpunuto ist es erforderlich, uu.il die tiesugszeit To nicht nur konstant,sondern ebenfalls noch mit c'.er ^ibtastperio^c: T koordiniert v/ird. Diese ;ibtastperiode, dia sich nach aer ^laufgeschwindigkeit der Abtaatjerilte 25-35 (iiv. 3) richtet, kann sich in Laufe einer üufeiligen oder beabsicntigten Jetricbsvieiüe ändern, liiese Verc'ncerungon v/irkcn sich auf aie in den Fig. G, C und 11 gezeigten .-ibtastaiagrarane aus. hieraus kanu gefolgert v/erden, daß bei einer iinjf.assung der Bezugszeit To an eic .ibtastperiode T der Kurs-./ini:el ß ο des Flugkörpers konstant gehalten werden kann. Die I.achführung des Zeitv/erkus 24G erfolgt r.;it i;ilie des Geräts ä26.

Fig. l-> zeigt durch eine lediglich beispielhaft gegebene Darstellung den aufbau des :iachführgera"ts R26. Seine .arbeitsweise beruht, v/ic ir.. Gcniiubild D der Tij. 11 aargestellt, auf der Feststellung, ob aas üoit'./erk 246 jeweils Impulsfolgen einer Impulsdauer (i'o+ Y) ausc·endet, üie rait einer !,"iederholperiode Tr aufeinanderfolgen. Diese ,»iederholperiode Tr ist './ie bereits dargelegt proportional zur .-»btastzeit T und demnach gleich der wirklichen Bezugszeit To.

Zur iiachführung aes Zeitwerkes bei Ausschaltung des Zeitfehlers f* umfa£t das j-Jachführgerät R26 einerseits die Geräte 263 bis 265, dia ein Signal V (To) aussenden, das sich proportional zur wiederholj-crioce Tr der Impulsfolge verhalt, andererseits die

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Geräte 260 bis 262, die ein Signal V (To + T) liefern, das sich proportional zur Dauer (To+*^") des Zeitwerkii.ipulses verhält, der vom Wert *£ abgeleitet vmrde. Das Pegelvergleichsgerät 266 vergleicht diese beiden Signale und erstellt ein resultierendes Differenzsignal, das das Fehlersignal V (^) bildet. Dieses Fehlersignal wirkt auf das Zeitwerk 246 und verändert den Zeitwert entsprechend der Korrektur des Wertes ^*.

Der das Signal V (To) liefernde Kanal besteht aus der Kippstufe 263, dem Begrenzer 264 und den Integrierglied 265. Ja dieser Kanal den Gatter 245 nachgeschaltet ist, wird die Kippstufe 263 durch den ersten Impuls g ausgelöst und durch den ersten Impuls gll des Zyklus angehalten (siehe Fig. 11). Da das Zeitintervall zwischen gl und gll gleich der Periode Tr ist, besitzt folglich der von der Kippstufe 263 abgegebene Impuls die gleiche Dauer. Der Begrenzer 264 begrenzt diesen Impuls und das Integrier glied 265 führt einen Iiapuls der Dauer Tr und einer genormten Amplitude Uo ein. Da die Zeitkonstante des Integriergliedes gleich dem Wert (CR) ist, erhält das Signal V (To), das vom Integrierglied zum Vergleichsgerät 266 gegeben wiid., einen Pegel mTr, d.h. gleich dem Wert mkTo, wobei der Faktor m dem Wert Uo/CR entspricht.

Der das Signal k V (To+ Daussendende Kanal umfaßt einen Begrenzer 260, den Irüpulsumformer 261 (mit vorgeeichter Umformung zum Wert k) sowie das Integrierglieä 262. Da dieser Kanal mit dem Ausgang des Zeitwerks 246 verbunden ist, liefert der Begrenzer 260 einen Impuls einer genormten Äiaplttde Uo von einer Dauer (To+fi, der nach Durchlauf des Umformers 261 das Integrierglieä 262 speist. Dieses eine Zeitkonstante RC besitzende und als Spitzenintegrierglied fungierende Gerät liefert dem Pegelvergleichsgerät 266 eine Spannung k V (Το+ΐ), die gleich dem Wert m k(To+t) ist.

Das über die von den beiden Kanälen abgegebenen Signale gespeiste Pegelvergleichsgerät 266 liefert ein dem Wert lern *X entsprechendes Fehlersignal V( t ), das sich proportional zur Zeitableitung Itf verhält. Dieses ^wk"-mal verstärkte Signal ermöglicht eine schnelle Nachführung und bewirkt ein sehr schnelles Ausschal-

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ten dee 2eitwerkuachlaufens 243.

Die Arbeitsweise des Kachführgeräts it dia gleiche, sofern der Impuleumformer 261 durch einen Verstärker mit geeichter Leistung ersetzt wird.

Aus dem Beschriebenen geht hervor, daß man bei der Zuordnung von verschiedenen Kurszielen auf eine Gruppe von Flugkörpern damit auskommt,, den Empfänger mit Geräten auszustatten, die einen ümwandlungsfaktor kn besitzen und aie mit den Winkeln ß η und der gewählten Bezugszeit Tn übereinstiramen, wobei man vorauszusetzen hat, daß jeweils jedes Produkt kn Tn eine Konstante darstellt, die der Äbtastperiode Tr entspricht.

Das Eeitwerk 246, dessen Dauer automatisch durch die Fehlerspannung V (X) einstellbar,ist beispielsweise dem Rechtecksignalgenerator vergleichbar , der in der französischen Patentschrift Hr. 1.018.132 vom 8. Oktober 1952 beschrieben wurde.

Das Zeitwerk 246 kann ebenfalls durch ein Integrierglied gebildet werden, das eine Kapazität mit konstantem Strom auflädt und von einem elektronischen Unterbrecher gefolgt ist und somit das Umschalten des Zeitwerkes zu dem Augenblick vornimmt, zu dem die festgesetzte Spannung erreicht ist. Die Aufladung des Zeitwerkes wird hernach augenblicklich annulliert und der Zyklus beginnt von neuem in beschriebener Form. Ein in dieser Form aufgebautes Zeitwerk liefert eine Impulsfolge in der Art einer Sägezahnspannung. Die Fehlerspannung V C^f), die auf den Ladestrom des Kondensators einwirkt,ändert die Dauer jedes Impulses und damit die Wiederholfrequenz der erzeugten Impulsfolge.

Die bisher beschriebene Nachführung erfordert im Hinblick auf die Synchronisierung des Zeitwerkes 246 ein Zeitintervall, dessen Wert mindestens dem Wert Tr entspricht. Erforderlichenfalls kann dieses Zeitintervall dadurch verkürzt werden, daß man als Bezugspunkt die Kiederholperiode θ r der Elementarimpulse Ng und Ho benutzt, d.h. die der Elementarimpulse, die beim Durchgang der Mehrfachleitbündel entstehen. Diese Impulsfolgen können am Ausgang des in Fig. 9 gezeigten Selektivverstärkers R22

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abgezapft werden. Die Anaahl N von Impulsen jeder Folge ist gleich dem Produkt der Modulationsfrequenz f und der zeitlichen Länge S des Mehrfachbündels (siehe Fig· 6). Folglich wird die Wiederholperiode (Q r) der Elementarimpulse durch folgenden Ausdruck wiedergegeben!

0 r - l/t - θ/N - A.T

wobei der Faktor A eine Konstante darstellt, die von der Winkelbreite <* ο jedes Elementarspaltes (Fig. 4 und 5) und vom Äbtastwinkel (max.) D des in Fig. 6 dargestellten Abtastgesetzes abhängt.

Fig. 12 zeigt schematisch die Nachführeinrichtung R29, die das Zeitwerk 270 einregelt, das eine dem Wert ür naheliegende Wiederholperiode besitzt, d.h. wesentlich kürzer als die Dauer Tr. Die vom Verstärker R22 gelieferte Impulsfolge wird vom Gerät 271 differenziert und anschließend in Form einer Folge von kurzen Impulsen zur Koinzidenzschaltung weitergegeben. Diese Schaltung empfängt ebenfalls eine andere Folge von kurzen Impulsen und zwar vom Impulsumformer 274, der von den Impulsen der einzustellenden Uhr 270 gespeist wird, wobei diese Impulse anschließend im Gerät 273 differenziert werden. Auf diese Weise wird die Koinzidenzschaltung einerseits durch eine Impulsfolge mit der Wiederholfrequenz f gespeist und andererseits durch eine weitere Impulsfolge, deren Wiederholfrequenz der von der Uhr 270 abgegebenen naheliegt. Ilach jeweils zwei auf die Koinzidenzschaltung übertragenen Impulsen liefert diese einen Impuls einer Breite, die dem Zeitintervall entspricht, das die beiden einfällenden Impulse voneinander trennt. Trifft der Impuls des Empfängers R22 vor dem des· Zeitwerks 270 ein, so nimmt der von der Koinzidenzschaltung 272 abgegebene Impuls eine genau bestimmte Polarität ein. Diese Polarität kehrt sich in dem Augenblick um, zu dem die beiden Impulse in entgegengesetzter Richtung folgen.

Das die Koinzidenzsignale empfangende Integrierglied 275 formt die Impulsfolge in eine Gleichspannung um, deren Amplitude proportional zur ImpulsÖffnungszeit und dem dieser Zeit entsprechenden Symbol ist. Diese als Fehlersignal wirkende Gleichspannung dient dem Ladekreis des Zeitwerkes 270 als Grundspannung. Diese

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Spannung beeinflußt die .Rücklaufperioae des Zeltwerkes und bringt sie in genaue Übereinstimmung mit der Periode ® r der vom Verstärker gelieferten Impulsfolge,

Das Zeitwerk 270 kann als Hauptwerk , d.h, Hauptuhr verwendet werden, deren Periode aas Leitwerk 246 mit der Eezugsperio« de T synchronisiert, die als .eiavigationskurs die in Fig. 11 gezeigte Achse Ot vorgibt»

Das leitwerk 2"JQ kann ebenfalls clie Hauptuhr 246 unterstützen und zwar für eine von der Periode '£ abweichende Bezugsdauer ίο, Jamit wird der Bahn OR entsprochen, die rait der Achse OP einen Kinkel β ο bildet (siehe Pig. 7) _B Hierau speisen _F in Übereins tinimung mit Fig« 12, die voia Zeituerk 270 stammenden, !»pulse die Verstärkereinrichtung 27©* Die von dieser Verstärkereinrichtung ausgesendeten Impulse werden in Ger^t 277 integriert,« das eine Fehlerspannung ab* gibt* die sich proportional zur gesuchten Dauer To verhält. Dies© Spannung wirkt auf den Steuerkreis der Hauptuhr 246 _f die damit-synchronisiert wird. Die Synchronisierung der Hauptuhr 270 macht die Verwendung des uachführgeräts R26 überflüssig*

Pig. 13 zeigt eine Variante der Lntfernungsraeßeinrichtung, die zu ihrer Funktion lediglich ein einziges Zeitwerk, nämlich/äie Hauptuhr 270 benötigt. Das Zeitwerk 246 und das Ilachführgerät R26 sind demnach in diesem Falle überflüssig. Bei dieser Anordnung umfaßt der Aufbau des Entfernungsmeßgeräts R28 das Pegelvergleichsgerät 283, das gleichzeitig ein Signal für das Intervall gl g2 und ein anderes Signal V (To) erhält, das sich zur verlangten Bezugszeit To proportional verhält,

üer zur Ermittlung des Intervalls gl g2 verwendete Kanal wird durch den Kanal für die Seitenwinkelebene (g) des Dekodierers R23 gespeist und umfaßt die bistabile Kippstufe 240, den Begrenzer 281 sowie das nachfolgende Integrierglied 282, das mit dem Pegelvergleichsgerät 283 verbunden ist. Der zur Bestimmung der Bezugszeit To verwendete und über das Zeitwerk 270 gespeiste Kanal besteht aus dem Begrenzer 234 und dem nachgeschalteten Integrierglied 285, das mit dem Verstärker 286 verbunden ist, der das Pegelvergleichs-

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gerät 283 speist.

Die von den beiden aufeinanderfolgenden Signalen gl und g2 gespeiste bistabile Kippstufe 240 liefert einen ImpuJs, des« sen Dauer dem Zeltintervall gl g2 entspricht« liach Begrenzung im Gerät 281 wird dieser Impuls zur einheit 282 übertragenι die dem Vergleihsgerät 283 eine dem Wert ig2-tgl entsprechende Gleichspannung liefert, die sich zum Zeitintervall glg2 proportional verhält. Auf gleiche Weise werden die vom Zeitwak 270 gelieferten Signale zuerst durch das Gerät 284 begrenzt und anschließend vom Gerät 285 integriert, das eine Gleichspannung abgibt, die den Wert m (N@ r) besitzt und sich zur Gesamtdauer N der vom Zeitwerk gelieferten Impulsfolge proportional verhält. Diese Spannung speist den Verstärker 286 mit geeichtem Verstärkungs· grad (k), der dem PegelVergleichsgerät 283 eine Spannung liefert, deren Viert gleich mk(N0r) ist und somit dem Wert To entspricht.

Der selbst von den beiden einfallenden Signalen gespeiste Pegelvergleichsteil 283 liefert der RichtungsSteuereinheit R25 eine Spannung, die gleich dem Wert m J (tg2-tgl) - To J ist. Man erkennt nunnehr, daß sich diese Spannung proportional zum auszuglßichenden Uinkelabstand (xl3- ßo) verhält (siehe Fig. 11).

Diese Variante bietet den Vorteil, daß man das Zeitwerk 270 zweimal pro Abtastzyklus nachführen kann und jedesmal' durch : eine Impulsfolge einer Wiederholungsperiode O'r, die der Abtastperiode T gegenüber proportional ist.

Aus der vorangegangenen Beschreibung geht nunmehr hervor, daß die Erfindung unter Beseitigung der derzeitig anzutreffenden Schwierigkeiten ein optisches Lenksystem unter Verwendung von Leitbündeln schafft, das in der Lage ist, eine Vielzahl von Flugkörpern auf Kursen zu führen, die voneinander abweichen können und zwar unter Einhaltung der Vorschriften bezüglich Genauigkeit, Geheimhaltung und großer Störungsunabhängigkeit. Die Erfindung beschreibt eine Linrichtung, die widerstandsfähig ist, auf kleinem uaun zu installieren ist und sich schließlich für Verbindungen des Typs LUFT-Boden oder 12OJLiT-LUft besonders eignet.

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Die verwendeten Mittel bieten eine Gewähr für Dauerhaftigkeit, Genauigkeit in der Entfernungsmessung und Geheimhaltung der optischen Strahler, insbesondere der gewählten optischen Primärquellen, der den Leitbündeln zugeordneten optischen Kodierungen, der elektronischen und optischen Auswahl der Parameter,, die die optischen Bündel bestimmen. Hierzu gehört schließlich die Bildung einer Bezugszeitbasis an Bord jedes Flugkörpers, die einerseits auf die Abtastperiode der Leitbündel und andererseits auf die vorgewählte Kursrichtung abgestimmt ist.

Die Leitbündel mit praktisch gleichmäßiger Leuchtstärke werden von Primärquellen großer Leuchtdichte und hoher Lebensdauer erzeugt und mittels festen Raumkodiereinrichtungen in Mehrfachbündel umgewandelt. Jede Elementarkeule dieser Mehrfachbündel ist sehr fein und besitzt einen genau festgelegten Divergenzwinkel, der im allgemeinen einige Zehnerwerte von Bogensekunden besitzen kann· Beim Abtasten des gesamten überwachten Raumes gewährleisten diese Mehrfachbündel eine charakteristische Raummodulation, die in vorteilhafter Weise eine oder mehrere 2eitmodulationsvorgänge ersetzen, die bisher durch bewegliche Mechanismen durchgeführt werden mußten· Das periodische Aufeinanderfolgen von Elementarkeuien und dem der Abtastzyklen schafft genau arbeitende Mittel zur Nachführung an Bord der Bezugszeitbasis auf die Abtastperlode, die unbeabsichtigte oder gewollte Veränderungen erfahren kann. Die neuen verwendeten Einrichtungen schirmen außerdem den Bordempfänger gegen Störsignale ab und verwenden hierzu elektronische Einrichtungen und photooptische Gruppen zur Auswahl der üutzsignale. Diese letzteren Gruppen geben den Nutzsignalen bei der Kursführung eine Vorrangstellung gegenüber den Störsigaalen, die Bestandteil des Rauschanteils der Photozellen und der Störquellen großen Ausmaßes bilden.

Die gegebenen Erklärungen und Betrachtungen 'sind beispielhaft aufzufassen, wonach Änderungen an den beschriebenen Einrichtungen sowie zahlenmäßige Änderungen oder ein eventueller Wechsel des Standortes der Einrichtungen gleichermaßen zur Erfindung gehören.

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Claims

DIpl.-Ing. Dipl. oec. publ.

DIETRICH LEWINSKY - ₍ j_u|j

PATENTANWALT
München 21 - Gotthardstr. 81 1531Λ99

Telefon 56 17 62 . _ff ivr^i-rv/v»

Compagnie Franeaise Thomson Houston - Hotchkiss Brandt, Paris 8e"me, Boulevard Haussmann 173 (Frankreich)

Patentansprüche :

1. Optisches Lenksystem zur gleichzeitigen Führung einer ■ Vielzahl von Flugkörpern, ausgerüstet mit einem Sendezentruin, das auf zumindest zwei optischen Kanälen zwei flache Bündel ausstrahlt, die nach einem vorausbestimmten besetz Höhenwinkel- und Seitenwinkelebene des überwachten Raumes abtasten, wobei jeder Kanal mit mindestans einer Lichtquelle, einem Kondensor, einem Umschaltraechanismus, einem Objektiv großer Öffnung, einem Abtastgerät und einem an Bord jedes Flugkörpers befindlichen Liapfängers ausgerüstet ist, der mit einer Strahlungserapfangseinheit ausgestattet ist, die mit Hilfe eines Diskriminator Höhen- und Seitenwinkel festlegt, sowie ein Sntfernungsmeßgerät, das auf einen Koppelstandortanzeiger einwirkt, dadurch gekennzeichnet^ daß eine in jedem optischen Kanal des Sendezentrums befindliche Festkodiereinrichtung (Fs - f§) in regelmäßigen Abständen über einen Kondensor (Cs - Cg) das Lichtbündel empfängt, das von einer Lichtquelle (Ls, Lg) großer Leuchtstärke erzeugt'wird, wobei dieses Lichtbündel als Mehrfachbündel, das den aus einer bestimmten Anzahl (Hs - Ng) von räumlich festen Elementarlichtbündeln zusammensetzt, einem Objektiv übertragen wird (27-37), einem Abtastgerät (35-25), wobei die dieses Bündel erfassenden Empfänger jedes Flugkörpers über eine Photozelle (R21) und ein optisches Gerät (R2O) eine Iapulsreihe empfangen, die in Abhängigkeit der Höhen- und Seitenwinkelangaben eine Anzahl (Ns - Ng) von Liohtsignalen mit definierter, der Abtastwinkelgeschwindigkeit proportionaler Wiederholfrequenz ein-

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schließt, wobei die aufgenommenen Signale über eine elektronische Schaltung (R27) einem Dekodiergerät (R23) zugeführt werden, das das Entfernungsmeßgerät (R24) speist, wobei ein Vergleichsgerät (244) für Höhen- und Seitenwinkelebene den zeitlichen Verzug zwischen dem Empfang der beiden Signale, die jede vom Empfänger aufgenommene Zeichenfolge bestimmen, mit der BezugsZeitdauer To vergleicht.

2. !lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pestkodiereinrichtung (Fs - fg) aus einem Hetz von mechanisch feststehenden Spalten besteht, das das einfallende Lichtbündel in ein Mehrfachbündel einer Gesamtbreite umwandelt, die dem betrachteten optischen Kanal entspricht.

3. Lenksystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das einem der Leitbündel zugeordnete Netz (Fs - fg) eine Anzahl von Spalten umfaßt, die zumindest doppelt so groß wie die des anderen Leitbündels sein kann, wobei die Spalten in regelmäßigem Abstand voneinander und parallel zueinander angeordnet sind und jeweils eine Länge besitzen, die um mehrere Zehnerwerte größer als seine Breite ist, die parallel zur Länge der Primärqelle liegt (LS - Ig), die das Leitbündel erzeugt*

4· Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder optische Kanal (2-3) des Sendezentrums eine Priraärlichtquelle großer Leuchtstärke umfaßt, die vorzugsweise von einer Quarzjodlampe oder einem Zirkonium- oder Xenon-Lichtbogen hoher Intensität gebildet ist.

5. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger mit einem Raumauswahlgerät (R20) ausgerüstet ist, das das Zusammenfallen der Abtastbündelrichtung mit der zugeordneten Kursachae überprüft und der Empfänger zudem eine Anzahl elektrischer Kreise (R27) besitzt, die die Nutzimpulse von den anhaftenden Störsignalen trennen·

6. Lenksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem Ehtfernungsmeßgerät (R24) ausgerüstet ist, das mit einem

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Zeitfolgeregler (240 - 245) zusammenarbeitet, der die Empfan§szeitpunkte des Leitbündels bei einer Vor- und RÜckwärts-Abtastung trennt, ferner ein Zeitwerk (246) besitzt, das die Bezugszeitbasis erzeugt, die durch ein Nachführgerät (R26) überpfift wird, das gleichzeitig die vom Zeitwerk (246) gelieferten Signale mit den von den Leitbündeln in der Dekodiereinrichtung (R23) erzeugten periodischen Signalen vergleicht* schließlich eine Differenziereinrichtung (244) zur Bestimmung der Abweichung zwischen der von dem Zeitwerk bestimmten Bezugszeit und der Dauer der Empfangszeitpunkte, eine Einrichtung, die der Riehtungssteuereinrichtung (K5) die Signale liefert, die für die Flugkörper die Winkelentfernungen zwischen verfolgter Bahn und gewähltem Kurs messen.

Lenksystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bordempfänger mit einer Photozelle (R21) ausgerüstet ist, die durch eine Anzahl von Unterzellen gebildet ist, wovon jede mit einem elektronischen Vorwahlkreis (R27) verbunden ist, ferner gebildet durch eine optische Einrichtung (R20) und einem Gerät, das die Empfindlichkeit der Zellen genau überwacht, wobei das Raumauewahlgerät (R20) aus einem optischen System (201) mit vorzugsweise lichtbrechenden Elementen und einem Kondensor (202) gebildet wird, der in seiner Brennebene mit einer Vielzahl von Zellen ausgerüstet ist.

Lenksystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppe von Zellen (R2l) eine Gesamtfläche besitzt, die aas betreffende optische Feld bestimmt, das etwa zehn Grad erreichen kann und daß es durch mindestens eine Mittel- und zwei Randzellen gebildet wird, wobei die Hittelzelle mit einer lichtempfindlichen Schicht versehen ist, deren Oberflächenausmaße um die optische Achse ein sehr enggezogenes Feld von einigen Tausendstel Steradianen bedecken und somit die Gewähr für einen geringen Rauschanteil und ein in Richtung der Achse verbessertes Signal/Rausch-Verhältnis gewährleistet, wobei die Randzellen jeweils eine empfindliche Schicht besitzen, deren Ausmaße in der Regel etwa zehnmal größer als

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die der Mittelzelle sind.

9. Lenksystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Zelle verbundenen Vorauswahlschaltungen durch eine Prüfeinrichtung gebildet sind, die eine untere Schwelle festlegt, nach der sich der Mindestempfangspegel in Abhängigkeit vom Wert der aktiven Zellenoberfläche richtet, ferner durch einen Vorverstärker, der vorzugsweise aus Transistoren und Feldeffekt-Halbleitern gebildet ist, die zu elektronischen Gruppen zusammengefügt, eine gegenüber der zugeordneten Zelle sehr hohe Eingangsimpedanz und gegenüber dem folgenden selektiven Verstärker (R22) sehr niedrige Ausgangsimpedanz auf v/eisen.

10. Lenksystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die den Randzellen zugeordneten Vorverstärker vorzugsweise polmäßig entgegengesetzte Schaltungen sind und somit einen elektronischen Differentialaufbau bilden, der den Empfänger vor einer großflächigen Störquelle schützt.

11. Lenksystem nach /Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem Gerät (R26) ausgerüstet ist, das die Photozellen auf ihrer Maximalempfindlichkeit hält, insbesondere diejenigen, die auf eine infrarote Strahlung ansprechen, die entweder aus einem Heliumstrahl, flüssigem Stickstoff oder aus einer PeI-tierbatterie herrührt.

12. Lenksystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Entfernungsmeßgerät (R24), bzw. der Zeitfolgeregler, zu dessen Aufgabe es gehört, die Empfangssignale des Leitbündels zu trennen, durch eine bistabile Kippstufe (240) gebildet wird, die vom ersten Signal (gl - si) bzw. dem zweiten Signal (g2 - s2) des Dekodierers (R23) ausgelöst bzw. angehalten wird, ferner daß ein Zeitvergleichsgerät (244) die beiden Impulse der Kippstufe (240) bzw. des Zeitwerks (246) unterscheidet und der Richtungssteuereinheit (R25) einen Impuls liefert, der durch Dauer und Polarität, Wert und Sichtung des Winkelabstands des zu verfolgenden Flugkörpers bestimmt.

13. Lenksystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die

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zur Bestimmung der Bezugszeitbasis dienende Hauptuhr durch eine monostabile Kippstufe einstellbarer Dauer oder durch einen Sägezahngenerator gebildet wird und daß diese durch ein nachführgerät (R26) oder eine ebenfalls nachgeführte (R29) Primäruhr (270) gesteuert wird.

14. Lenksystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachführgerät der Hauptuhr (R26) zwei Kanäle und ein PegelVergleichsgerät (266) besitzt, wobei der eine Kanal, der von den von der Uhr (246) stammenden Impulsen gespeist wird, aus einem Amplitudenbegrenzer (260) mit oberem Schwellwert, einem Impulswandler (261) und einem Integrierglied (262) gebildet wird, das eine zur Laufzeit der Uhr proportionale Spannung liefert und der andere Kanal, der ausschließlich vom ersten Signal der Dekodiereinrichtung über ein Gatter (245) gereist wird, aus einer bistabilen Kippstufe (263) besteht, die einen Impuls abgibt, dessen Dauer der Abtastzyklen-Wiederholperiode entspricht, ferner umfaßt die Einrichtung einen Begrenzer '(264) und ein Integrierglied (265), dessen abgegebene Spannung der Bezugszeitbasis gegenüber proportional ist, wobei das Pegelvergleichsgerät (266) die von den zwei Kanälen gelieferten Spannungen unterscheidet und dem Zeitwerk (246) eine Fehlerspannung liefert, die proportional zur Zeitabweichung ist und die die Laufzeit der Uhr mit der vorherbestimmten Laufzeit in Übereinstimmung bringt.

15. Lenksystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeführte Primäruhr (270) eine Koinzidenzschaltung (272), zwei sie speisende Kanäle und eine Steuerschleife besitzt, wobei einer der Kanäfe mit einem Differenzierglied (271) ausgerüstet ist, das mit dem selektiven Verstärker des Empfängers (R22) verbunden ist, der ancbre Kanal einen zeitlich einstellbaren Generator, eine Differenzierschaltung (273) und einen nachgeschalteten Impulswandler (274) umfaßt und die Nachführschleife ein Integrierglied (275) besitzt, das mit seinen Eingangsklemmen mit den Ausgangsklemmen der Koinzidenzschaltung (272) und durch seine Ausgangsklemmen mit dem Steuerkreis des

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zeitlich einstellbaren Generators (270) in der Form verbunden ist, daß die Impulse des Generators (270) längenstabilisiert sind und die Hauptuhr (246) somit synchronisieren können,

16. Lenksystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Hauptuhr (270) mit einem Impulsverstärker (276) gekoppelt ist, der mit seinen Eingangsklemmen an den Ausgangsklemmen der Hauptuhr (270) liegt, wobei ein Integrierglied (277), das dem Verstärker (276) nachgeschaltet ist, dem Steuerkreis der Hauptuhr eine Spannung liefert, die seine Bezugszeit festlegt.

17. Lenksystem nach den Ansprüchen 6 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Entfernungsmeß-uiskriminator (R28) mit einem Pegelvergleichsgerät (233) und zwei ihn speisenden Kanülen ausgerüstet ist, von denen einer durch eine bistabile Kippstufe (240) gebildet ist, die durch das erste bzv/. zweite Signal der Dekodiereinrichtung (R23) ausgelöst bzw. angehalten wird, ferner durch einen Begrenzer (281) und durch ein Integrierglied (282), das mit dem Pegelvergleichsgerät (282) verbunden wird, gebildet ist, wobei der andere Kanal, dessen Eingang mit dem Ausgang der Hauptuhr (270) verbunden ist, in Kaskade geschaltet einen Begrenzer (284), ein Integriergiied (285) und einen Verstärker (286) umfaßt, der mit seinen Ausgangsklemmen mit dem Pegelvergleichsgerät (283) verbunden ist und dieses Gerät den Kanal des Richtungssteuergerätes (R25) für den Flugkörper speist.

I0983S/01S6