DE2514477A1

DE2514477A1 - Zielerfassungsgeraet

Info

Publication number: DE2514477A1
Application number: DE19752514477
Authority: DE
Inventors: Frank John Ferrin
Original assignee: Honeywell Inc
Current assignee: Honeywell Inc
Priority date: 1974-04-08
Filing date: 1975-04-03
Publication date: 1975-10-23
Also published as: IT1035209B; IL46945A0; GB1499376A; IL46945A; JPS50142061A; SE7503944L; FR2266893A1; US3941483A; FR2266893B1; NL7504126A

Description

25K477

20-04811 Ge 2. April 1975

HONEYWELL INC.
2701 Fourth Avenue South Minneapolis, Minn., USA

Zielerfassungsgerät

Die Erfindung betrifft ein Zielerfassungsgerät mit einem richtbaren Empfänger zur Erzeugung elektrischer Signale in Abhängigkeit von von einem Ziel innerhalb des Gesichtsfeldes reflektierten periodischen elektromagnetischen Impulsen bekannter Wiederholungsfrequenz una Dauer und mit einer Einrichtung zur Anzeige der von dem Empfänger ermittelten Lage des Zieles innerhalb eines bestimmten Bereiches des Gesichtsfeldes.

Bekannte Zielerfassungsgeräte sowie ebenfalls Entfernungsmessgeräte arbeiten heutzutage vielfach mit einem Lasersender, dessen scharfgebündelter Lichtstrahl auf das zu identifizierende bzw. zu vermessende Objekt ausgerichtet wird. Da eine Laserlichtquelle stabiles, kohärentes, monochromatisches und scharfgebündeltes Licht erzeugt, kann mit einem solchen Lichtstrahl beispielsweise ein Ziel mit sehr hoher Auflösung erfasst werden. Die von dem Ziel reflektierte Laserenergie kann von einem Gerät empfangen werden, welches von dem Sender und dem Ziel entfernt aufgestellt ist. Mittels der empfangenen Signale ist eine Bestimmung des Zieles möglich. Solche Systeme werden beispielsweise von Piloten in

509843/0629

251U77

— ο —

Flugzeugen benutzt, wobei ein Pilot in einem Flugzeug einen anderen Piloten in einem anderen Flugzeug sehr genau auf ein Erdziel hinweisen kann.

Bei solchen Anwendungsfällen ergibt sich ein Problem dergestalt, daß zwischen dem Sender und dem Erdziel irgendwelche Störobjekte beispielsweise in Form von Wolken auftreten können, wodurch eine teilweise Reflexion bzw. Streuung des Laserlichtstrahles erfolgt. Die von solchen Störobjekten reflektierte Laserenergie führt zu einer fehlerhaften Zielerkennung. Es müssen daher Vorkehrungen getroffen werden, daß zwischen der von einem tatsächlichen Ziel und der von einem Störobjekt reflektierten Laserenergie unterschieden werden kann. Eine solche Unterscheidung ist insbesondere dann schwierig durchzuführen, wenn sich wie im vorstehend erwähnten Fall, der Lichtsender und der Lichtempfänger auf voneinander getrennten Systemen befinden. In einem solchen Fall ist es beispielsweise nicht möglich, Lichtsender und Lichtempfänger an einen gemeinsamen Taktgeber anzuschließen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Zielerfassungsgerät der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß etwa auftretende, nicht von einem tatsächlichen Ziel herrührende Störsignale auch bei Anordnung der Sende- und Empfangseinrichtung auf getrennten Systemen ohne weiteres unterdrückt werden können. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der im Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei die Erfindung im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 ein Blockdiagramm betreffend die Signalauswerteschaltkreise des erfindungsgemäßen Zielerfassungsgerätes, Figur 2 die bildliche Darstellung von Teilen des erfindungsgemäßen Zielerfassungsgerätes am Helm eines Piloten, Figur 3A Vorverstärker- und Summierschaltkreise gemäß Block 16 in Figur 1, 509843/0629

Figur 3B Pegeldetektor- und Gatterschaltkreise gemäß den Blöcken 18 bis 24 in Figur 1,

Figur 4 eine schematische Darstellung der Schaltungsanordnung zur Erzeugung des für das Empfangssignal maßgeblichen Zeitintervalls, Figur 5 eine Schaltungsanordnung zur Feststellung des jeweils letzten Impulses gemäß Block 36 in Figur 1, Figur 6 eine Schaltungsanordnung zur Lampenansteuerung gemäß Block 40 in Figur 1 und

Figur 7 eine Darstellung der die Richtungsabweichung anzeigenden Anordnungen und eines Fadenkreuzes, wie diese in Zusammenhang mit Figur 1 benutzt werden.

Gemäß Figur 1 sind die Schaltkreise des Zielerfassungsgerätes gemäß der Erfindung _vin einem Blockdiagramm dargestellt. In dieser Schaltungsanordnung wird das Empfangssignal in verschiedener Weise behandelt, um eine eindeutige Zielerkennung zu gewährleisten. Bei der Verwirklichung des Grundgedankens der Erfindung kann auf einige dieser Signalbehandlungen allerdings verzichtet werden. Die Erfindung kann in einer Vielzahl von Ausführungen verwirklicht werden, wobei die Ausgestaltungen gemäß den Figuren 2 und 7 lediglich der Erläuterung dienen und nur als Beispiele aufzufassen sind.

Die Zielerfassungseinrichtung 10 gemäß Figur 1 weist einen optischen Empfänger 12 auf, welchem ein bestimmtes Gesichtsfeld zugeordnet ist, wie dies anhand der Figur 2 noch näher zu erläutern sein wird. Wie ebenfalls anhand der Figur 2 näher beschrieben, weist der optische Empfänger 12 ein schmales optisches Bandpaßfilter auf, welches den Durchtritt jeglicher elektromagnetischer Energie beidseits eines schmalen Frequenzbandes verhindert. Das von dem Filter eingefangene Gesichtsfeld wird auf dem Empfänger abgebildet, wobei dieser eine Vielzahl diskreter Lichtfühlelemente aufweist. In einem typischen Anwendungsfall wird das interessierende Ziel mit einem gepulsten Laserlichtstrahl beleuchtet, wobei

5 0 9843/0629

die Wellenlänge des Laserlichtes auf das Bandpaßfilter abgestimmt ist. Befindet sich ein beleuchtetes Ziel innerhalb des Gesichtsfeldes, so fällt sein Bild auf eine oder mehrere der Lichtfühlelemente des Detektors.

Verschiedene Typen von Detektoren haben sich für die Anwendung in dem optischen Detektor 12 als geeignet erwiesen. Für die weitere Beschreibung der vorliegenden Erfindung sei angenommen, daß der Detektor 12 aus einer Vielzahl lichtempfindlicher Dioden besteht. Die Dioden werden über eine Spannungsversorgungsschaltung 14 an eine geeignete Vorspannung gelegt. Für die Anwendung in der vorliegenden Erfindung hat sich ein handelsüblicher 4 Cuadranten-Detektor als besonders vorteilhaft erwiesen. Jeder Quadrant eines solchen Detektors erzeugt ein elektrisches Signal in Abhängigkeit von der auf ihn fallenden elektromagnetischen Energie. Die elektrischen Signale des optischen Detektors 12 werden über geeignete Vorverstärker einer Vielzahl von Summierverstärkern zugeführt. Die Vorverstärker- und Summierverstärkerschaltkreise werden durch den Block 16 gemäß Figur 1 verkörpert.

Die Summierverstärker summieren die Signale des optischen De·^ tektors 12 und erzeugen auf diese Weise Signale, welche anzeigen, ob eine Bewegung des Detektors nach rechts, links, oben oder unten erforderlich ist, um das Ziel in dem Gesichtsfeld zu zentrieren. Diese Signale, die in Figur 1 als RECHTS, LINKS, OBEN und UNTEN bezeichnet sind, werden vier Pegeldetektoren 18 bis 18'^l! zugeführt. Die im Block 16 enthaltenen Summenverstärker erzeugen weiterhin ein getrenntes Signal für einen Pegeldetektor 20 zu jedem Zeitpunkt,in dem sich ein geeignet beleuchtetes Ziel innerhalb des Gesichtsfeldes befindet. Die Pegeldetektoren 18 und 20 reichen ihre Eingangssignale nur dann an Gatter 22 und 24 weiter, wenn diese Eingangssignale eine vorgegebene Größe überschreiten.

Die Gatter 22 und 24 werden durch TorSteuersignale gesteuert, die über eine Leitung 26 einer Zeitintervall-Logik 28 entnommen

5098*3/0629

251U77

werden, die später noch in näheren Einzelheiten zu beschreiben sein wird. Prinzipiell erzeugt die Zeitintervall-Logik 28 nur während jener Zeit ein Torsteuersignal, während der das Auftreffen von an einem angepeilten Ziel reflektierter Laserlichtstrahlung auf dem optischen Detektor 12 zu erwarten ist.

Das zeitliche Erscheinen der von der Zeitintervall-Logik 28 erzeugten Torsteuersignale wird in erster Linie durch einen Taktgeber 30 gesteuert, welcher ein Taktsignal mit der gleichen Wiederholungsfrequenz wie die Impulse des Laserstrahles erzeugt. Der Taktgeber 30 versorgt ferner einen Synchronisationsschaltkreis 32 mit einem eine höhere Frequenz aufweisenden Taktsignal, wobei der Synchronisationsschaltkreis 32 erforderlichenfalls das Taktsignal am Eingang der Zeitintervall-Logik 28 nachstellt, um diese Zeitintervalle im wesentlichen in Überlappung mit der von einem anvisierten Ziel reflektierten Laserenergie zu halten. Die Zeitintervall-Logik 28 wird ferner von einer Verriegelungslogik 34 gesteuert, welche immer dann ein Signal erzeugt, wenn sie feststellt, daß die Zeitintervalle für die Übertragung der von einem anvisierten Ziel reflektierten Energie zeitlich richtig liegen.

Die Ausgangssignale der Gatter 22 werden auf einen auf den jeweils letzten Impuls ansprechenden Logikschaltkreis 36 gegeben, welchem ebenfalls das Ausgangssignal des Gatters 24 als Eingangssignal zugeführt wird. Der Logikschaltkreis 36 hat die Aufgabe, diejenigen Laserimpulse zurückzuweisen, welche von Objekten oder Partikeln zwischen dem Lasersender und dem anvisierten Ziel herrühren. Die Wirkungsweise des Logikschaltkreises 36 basiert auf der Annahme, daß die Anzahl der reflektierrten Laserimpulse derjenigen Anzahl der nacheinander ausgesendeten Laserimpulse entspricht und daß der dem am weitesten entfernten Zielobjekt zugeordnete letzte Impuls innerhalb einer jeden Gruppe von Impulsen mit größter Wahrscheinlichkeit dem anvisierten Ziel zuzuordnen ist. Das Ausgangssignal des Gatters 24 wird herangezogen, um diesen letzten Impuls zu bestimmen. Beim Durchgang einer vorgegebenen

5098A3/0629

25U477

Anzahl von Impulsen durch das Gatter 24 wird der Logikschaltkreis 36 in die Lage versetzt, die gleichzeitig von den Gattern 22 erhaltenen Signale durchzuschalten.

Die Ausgangssignale der Verriegelungslogik 34 und der auf den letzten Impuls ansprechenden Logik 36 werden Lampen-Treiberschaltungen 38 bzw. 40 zugeführt. Die Lampen-Treiberschaltungen 38 und 40 wandeln Impulse von kurzer Dauer in länger anstehende Signale um, die für das Ansteuern von in einer Anzeigevorrichtung 42 angeordneten Larapen geeignet sind, was später in Zusammenhang mit Figur 7 noch näher beschrieben wird. Die Lampen-Treiberschaltung 38 bringt eine Fadenkreuzlampe jedesmal zum Aufleuchten, wenn die Verrieyelungslogik 34 feststellt, daß die Torsteuersignale der Zeitintervall-Logik 28 zeitlich richtig liegen, um die von einem anvisierten Ziel empfangenen Impulse für den Empfang bereitzustellen. Die Lampen-Treiberschaltung 40 steuert eine oder mehrere Richtlarapen an, durch welche angezeigt wird, ob der Empfänger nach rechts, linkt, oben oder unten verschoben werden muß, um ihn auf das in dem Fadenkreuz anvisierte Ziel zu richten. Die Intensität, mit welcher die Anzeigevorrichtung 42 zu beleuchten ist, wird durch den Intensitäts-Steuerschaltkreis 44 gesteuert.

Gemäß Figur 2 ist das erfindungsgemäße Zielerfassungsgerät am Helm eines Piloten dargestellt. Ein Pilot oder auch ein anderer Beobachter 50 trägt einen Helm 52 mit einem parabolischen Visier 54. Der Helm 52 trägt zusätzlich ein Gehäuse 56, welches einen optischen Empfänger 12 aufnimmt, sowie wenigstens Teile des Schaltkreises gemäß Figur 1. Wie zuvor bereits erwähnt, umfasst der optische Empfänger 12 ein schmales optisches Bandpaßfilter 58, einen aus mehreren Elementen bestehenden Empfänger 60 und eine Linse 62 zum Abbilden eines Gesichtsfeldes 64 auf dem lichtemfpindlichen Fühler 60. Die Linse 62 ist als Fresnel-Linse dargestellt. Eine solche Linse liefert befriedigende Ergebnisse, da

509843/0629

die Bildqualität abseits der optischen Achse nicht von Bedeutung ist. Selbstverständlich kann ebenfalls eine mehr Raum beanspruchende Mehrelementlinse eingesetzt werden.

Eine realisierte Ausfuhrungsform der vorliegenden Erfindung arbeitet mit einer Zielbeleuchtung durch einen Nd:YAG-Laser mit einer Pulsfrequenz von 10 Hz. Das optische Bandpaßfilter 58 besteht aus einem Interferenzfilter, welches eine Vielzahl optischer Schichten aufweist, wodurch ein um. die Laserfrequenz zentriertes schmales Durchlaßband realisiert wird. Derartige Filter sind im Handel erhältlich. Die Linse 62 weist eine Brennweite von 2,08 cm auf, wodurch ein Gesichtsfeld von 30 Grad eingefangen wird. Um die nachgeschalteten logischen Schaltkreise zu vereinfachen, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, ein Totband von t 1,5 Grad vorzugeben. Aus diesem Grund wurde der Abstand zwischen der Linse und dem Empfänger 60 etwas gegenüber der Brennweite verschoben, so daß der eigentlich punktförmige Laserstrahl einen verschwommenen Kreis mit einem Durchmesser von 0,05 cm im Zentrum des Detektors beschreibt.

Das Visier 54 trägt einen miniaturisierten Zielprojektor 66, bestehend aus einem Gehäuse 68, in welchem mehrere kleine Lampen und ein Film zur Darstellung der Abweichungsanzeige, sowie ein Fadenkreuz montiert sind. Eine geeignete Darstellung der Anzeige ist in Figur 7 gezeigt, wobei Richtanzeigen für die Bewegungsrichtungen RECHTS, LINKS, OBEN und UNTEN durch die Bezugsziffern 70, 72, 74 und 76 beziffert sind. Das Fadenkreuz weist die Bezugsziffer 78 auf. Die Darstellungsvorrichtung 66 weist ferner einen Spiegel 80 auf, durch welchen die jeweilige Darstellung auf das Visier 54 projiziert wird. Das Darstellungsmuster ergibt sich somit als virtuelles Bild, welches dem Beobachter 50 im Unendlichen der durch das Visier beobachteten Szene überlagert erscheint.

509843/0629

_₈_ 251U77

Gemäß Figur 3A sind diejenigen Schaltkreise dargestellt, welche der Erzeugung eines kombinierten Signales aus den Empfängersignalen sowie einer Beleuchtung der Fadenkreuzlampe dienen. Der optische Empfänger 12 weist vier Quadranten mit jeweils gesonderten Sensoren auf. Jeder dieser Sensoren erzeugt ein elektrisches Signal, wenn er von dem Laserlicht getroffen wird. Betrachtet man den Empfänger 12 von hinten und trifft sodann der Laserlichtstrahl auf den oberen linken Quadranten auf, so bedeutet dies von dem Beobachter aus gesehen, daß das Laserlicht von rechts unten kommt. Es sind somit die die Richtungen UNTEN und RECHTS anzeigenden Lampen anzusteuern. Zu diesem Zweck sind die Sensoren in jedem der Quadranten jeweils über Vorverstärker 100 bis 100''' auf die Eingänge von vier Summierverstärkern 102, 104, 106 und 108 geschaltet, von denen jeder zwei Eingänge aufweist. Insbesondere ist der Ausgang des Vorverstärkers 100 auf den jeweils einen Eingang der Summenverstärker 102 und 108 geschaltet. Der Ausgang des Verstärkers 10O¹ ist mit einem Eingang der Summenverstärker 102 und 104 verbunden. Ferner ist der Ausgang des Vorverstärkers 100'' an einen Eingang der Summenverstärker 104 und 106 angeschlossen,und schließlich ist der Ausgang des Vorverstärkers 100''' mit einem Eingang der Summenverstärker 106 und 108 verbunden. Erscheint ein elektrisches Signal an irgendeinem Eingang irgendeines der Summenverstärker, so resultiert daraus ein elektrisches Signal an dessen jeweiligem Ausgang. Die Beleuchtung des oberen linken Quadranten des Empfängers 12 führt somit zu einem elektrischen Signal an den Eingängen der Summenverstärker 102 und 108, wodurch die Signale UNTEN und RECHTS erzeugt werden,mittels derer angezeigt wird, daß der Beobachter seine Sichtlinie nach rechts unten solange zu bewegen hat, bis die die Richtung anzeigenden Lampen erlöschen. Ist dies der Fall, so wird damit angezeigt, daß der Beobachter direkt auf das beleuchtete Ziel durch das Fadenkreuz schaut.

5098U3/0629

25U477

— Q —

Ist der Laserlichtstrahl auf die Trennlinie zwischen zwei Quadranten gerichtet, z.B. zwischen die beiden oberen Quadranten, so erscheinen die Signale RECHTS und LINKS zur gleichen Zeit. Ein Logikschaltkreis, welcher nachstehend noch zu beschreiben sein wird, verhindert in diesem Fall, daß weder die rechte noch die linke Lampe aufleuchtet, wodurch angezeigt wird, daß der Laserlichtstrahl in der Mitte des Empfängers zentriert ist.

Ein weiterer Summenverstärker 110 ist an die Ausgänge der Summenverstärker 102 und 106 angeschlossen und erzeugt fortwährend ein Signal solange das Laserlicht auf den Empfänger 12 fällt. Die Summenverstärker 102 und 106 erzeugen jeweils Signale, wenn das Laserlicht auf die obere bzw. untere Hälfte des Empfängers fällt. Auf diese Weise erzeugt einer dieser Summenverstärker 102 und und somit auch der nachgeschaltete Summenverstärker 110 immer dann ein Signal, wenn sich ein angeleuchtetes Ziel innerhalb des Gesichtsfeldes des optischen Empfängers 12 befindet. Das von dem Summenverstärker 110 erzeugte Signal weist eine verhältnismäßig konstante Größe auf und bildet das Eingangssignal für den Synchronisationsschaltkreis 32 und die Verriegelungslogik 34 wie nachfolgend noch beschrieben wird.

Die durch den Schaltkreis gemäß Figur 3A erzeugten Signale UNTEN, LINKS, OBEN, RECHTS und GESAMT werden Pegeldetektoren und Gatterschaltkreisen zugeführt, wie sie in Figur 3B dargestellt sind. Das Signal GESAMT wird einem Pegeldetektor 112 zugeführt. Die Signale OBEN, UNTEN, LINKS und RECHTS werden entsprechenden Pegeldetektoren 114, 116, 118 und 120 zugeführt. Die Pegeldetektoren 112 bis 120 sind zusätzlich an Referenzsignale angeschlossen, durch welche ein Minimumpegel für die verschiedenen Richtungssignale bzw. das Gesamtsignal vorgegeben wird. Diese Signale werden demnach auf den nachgeschalteten Gatterschaltkreis nur dann weitergegeben, wenn sie diesen Minimumpegel überschreiten.

5098A3/0629

251U77

Die Gatterschaltkreise bestehen aus mehreren UND-Gattern 122 bis 130, wobei jeweils ein Eingang dieser UND-Gatter an den Ausgang eines der Pegeldetektoren 112 bis 120 angeschlossen ist. Die jeweils zweiten Eingänge der UND-Gatter 122 bis 130 werden an das Zeitintervall-Signal der Zeitintervall-Logik 28 gemäß Figur 1 angeschlossen. Wie zuvor bereits erwähnt, reichen die Gatterschaltkreise 122 bis 130 somit die von den Pegel-Detektoren 112 bis 120 abgegebenen Signale nur dann weiter, wenn sie ein Torsteuersignal von der Zeitintervall-Logik 28 erhalten.

Die Zeitintervall-Logik, die Verriegelungslogik und die Synchronisationseinrichtung umfassen die Elemente 28 bis 34 gemäß Figur und sind in näheren Einzelheiten in Figur 4 dargestellt. Die Fadenkreuzimpulse werden einem Gatter 24 aufgeschaltet, wobei diesem Gatter 24 zusätzlich ein auf der Leitung 26 anstehendes Torsteuersignal zugeführt wird. Erscheint der Fadenkreuzimpuls während eines Torsteuersignales, so wird er durch das Gatter 24 hindurchgereicht und auf die Dauer des Torsteuersignales ausgedehnt. Der ausgedehnte Fadenkreuzimpuls wird dem Dateneingang eines N-Bit-Schieberegisters 32 aufgeschaltet,und er wird durch dieses Schieberegister mit einer Frequenz hindurchgeschoben, welche durch einen Taktgeber und einen Synchronisationsschaltkreis festgelegt ist. Wenn der ausgedehnte Fadenkreuzimpuls aus dem Schieberegister herausgeschoben wird, bildet er das Torsteuersignal für das Gatter 24. Die Anzahl der Eits innerhalb des Schieberegisters 132 und die Taktfrequenz sind so gewählt, daß die Zykluszeit des Schieberegisters mit der für einen vollständigen Zyklus des gesendeten Laserimpulses erforderlichen Zeit übereinstimmt. Ist demgemäß das Zeitintervall einmal mit einem von einem anvisierten Ziel reflektierten Laserimpuls koordiniert, so erzeugt das Schieberegister 132 jeweils ein Zeitintervall pro Schiebezyklus.

5098^3/0

25U477 - li -

Der Ausgang des Schieberegisters 132 ist auf einen rückstellbaren Zähler 134 geschaltet. Dem Zähler 134 wird ebenfalls das Ausgangssignal des Gatters 24 zugeführt. Ist das Zeitintervall (Fenster) mit den Fadenkreuzsignalen koordiniert, so wird der Zähler 134 abwechselnd durch den Ausgang des Schieberegisters auf eins gestellt und anschließend durch den Ausgang des Gatters 24 zurückgestellt. Eine solche Wirkungsweise des Zählers 134 veranlaßt eine Koordinierungs-Verriegelung 136 zu einer internen Neuzirkulation des Zeitintervalls in dem Schieberegister 132. Wenn die Zykluszeit des Schieberegisters der Wiederholungsfrequenz der FadenkreuzsignaIe entspricht, so sind die Zeitintervalle im wesentlichen mit dem Erscheinen der Fadenkreuzsignale synchronisiert.

Da jedoch der Taktgeber in dem Zielerfassungsgerät unabhängig von dem die Laserlichtquelle steuernden Taktgeber arbeitet, können leichte Veränderungen der beiden Taktgeberfrequenzen zu einer Aufhebung der Synchronisierung führen. Um einen solchen Mangel an Synchronisation zu kompensieren, ist eine Zeitüberwachungslogik 138 und eine Verzögerungs-/Vorteil-Logik 140 vorgesehen. Sowohl der Zeitüberwachungslogik 138 als auch der Logik 140 werden von einem Taktgeber 142 Taktsignale am Eingang zugeführt. Der Taktgeber 142 speist die Logik 140 mit einem Taktsignal, dessen Frequenz das Η-fache der Laser-Wiederholungsfrequenz beträgt, wobei diese erhöhte Taktfrequenz auf den Takteingang des Schieberegister 132 geführt ist. Diese Frequenz kann jedoch durch die Zeitüberwachungslogik 138 variiert werden.

Der Zeitüberwachungslogik 138 wird an einem Eingang ein dem Zeitintervall (Fenster) entsprechendes Totsteuersignal zugeführt. Dieses Signal wird mittels eines Logikschaltkreises in vier Teile unterteilt, wobei dieser Logikschaltkreis mit einem Taktsignal gespeist wird, welches das 4N-fache der 10 Hz Laserimpulsfrequenz beträgt. Der Zeitüberwachungslogik 138 wird zusätzlich der am

5098A3/0629

251U77

— ι ο _

Ausgang des Gatters 24 ausgegebene ausgedehnte Fadenkreuzimpuls zugeführt. Sofern die Fadenkreuzimpulse während des zweiten oder dritten Teils des Torsteuersignales erscheinen, ist keine Änderung des Grundtaktsignales erforderlich. Erscheint jedoch der Fadenkreuzimpuls während des ersten Teiles des Torsteuersignales, so gibt die Zeitüberwachungslogik 138 ein Signal an die Logik 140 ab, welches den nächsten Grundtaktimpuls um einen halben Zyklus verzögert. Auf diese Weise wird das durch das Torsteuersignal repräsentierte Zeitintervall so verschoben, daß der Fadenkreuzimpuls während des dritten Teils des Zeitintervalls erscheint. In gleicher Weise wird für den Fall, daß der Fadenkreuzimpuls während des vierten Teiles des Zeitintervalles erscheint, von der Zeitüberwachungslogik 138 ein Signal auf die Logik 140 gegeben, welches die Grundtaktfrequenz um einen halben Zyklus nach vorne verschiebt, wodurch das Zeitintervall so verschoben wird, daß der Fadenkreuzimpuls während des zweiten Teiles desselben erscheint.

Es sei hier festgestellt, daß spezielle Vorkehrungen getroffen werden müssen, um das Zeitintervall anfänglich auf die Fadenkreuzsignale abzustimmen. Dies wird durch einen Einzelimpulsgenerator bewerkstelligt, welcher eine geringfügig größere Zeitkonstante als die Zykluszeit des Schieberegisters 132 besitzt. Dieser Multivibrator und ein zugeordneter Inverter sind durch die Bezugsziffer 144 in Figur 4 bezeichnet. Der Multivibrator wird durch ein Torsteuersignal am Ausgang des Schieberegisters 132 getriggert. Der Inverter veranlasst den Ausgang des Multivibrators zur Unterdrückung eines Ausgangssignales für eine gewisse Zeitspanne, die auf jedes aus dem Schieberegister 132 herausgeschobene Torsteuersignal folgt. Wird jedoch während eines Schieberegisterzyklus kein Torsteuersignal erzeugt, so wird der Multivibrator nicht getriggert und es erscheint auf Grund der Invertierung ein Ausgangssignal. Dieses Ausgangssignal veranlasst eine Auffüllung des Schieberegisters 132 mit Torsteuersignalen, von denen eines einem Fadenkreuzimpuls entsprechen wird, so daß die Koordinierung wieder hergestellt werden kann.

5098^3/0629

251U77

Auf Grund einer beispielsweise kurzzeitigen Abschaltung des optischen Empfängers 12 ist es möglich, daß die Fadenkreuzimpulse nicht erzeugt werden. Es wird jedoch angenommen, daß in dem Fall, in welchem mehr als vier Fadenkreuzimpulse fehlen, der Laserlichtstrahl nicht auf das Gesichtsfeld des Empfängers ausgerichtet ist. In diesem Fall ist es erforderlich, die Verschiebung der Torsteuersignale durch das Schieberegister 132 zu unterbrechen. Dies wird mittels eines rückstellbaren Zählers 146 bewerkstelligt, der als ein bis zu vier zählender Zähler ausgelegt ist. Der Zähler 146 zählt die TorSteuersignale, welche die Koordinierungs-Verriegelung 136 passieren und er wird jeweils auf Grund von durch das Gatter 24 übertragenen Fadenkreuzircpulsen zurückgestellt. Normalerweise wird der Zähler nach jedem Torsteuerimpuls zurückgestellt. Wird jedoch das Fehlen von vier Fadenkreuzimpulsen festgestellt, so gibt der Zähler 146 ein Signal an die Koordinierungs-Verriegelung 136 ab, wodurch die Zirkulation der Torsteuersignale durch das Schieberegister unterbrochen wird.

Jeder einzelne Laserimpuls kann auf Grund von Refexionen an Objekten erzeugt werden, die nicht mit dem anvisierten Ziel übereinstimmen. Der optische Empfänger 12 spricht auf diese Reflexionen an, indem er eine Reihe von dicht nebeneinander liegenden Impulsfolgen erzeugt. Eine Gruppe solcher Impulse kann während eines Intervalles auftreten, welches kürzer als die Zeitdauer des Torsteuersignales ist, was gleichbedeutend damit ist, daß dieses Signal von den Gatterschaltkreisen verarbeitet würde. Es sei angenommen, daß das anvisierte Ziel gegenüber anderen Störobjekten von der Laserlichtquelle und dem Zielerfassungsgerät am weitesten entfernt ist. Es ergibt sich somit der Sachverhalt, daß der letzte Impuls innerhalb einer jeden Gruppe von Impulsen dem anvisierten Ziel auf alle Fälle zugeordnet ist. Gemäß Figur 5 ist diejenige Schaltungsanordnung dargestellt, welche alle Impulse mit Ausnahme des letzten Impulses innerhalb einer jeden Gruppe von Impulsen unterdrückt, wodurch sich eine eindeutige, jederzeit reproduzierbare Zielerkennung ergibt.

509843/0629

Der von dem Gatter 24 abgegebene Fadenkreuzixnpuls wird einem Zähler 148 aufgeschaltet, welcher die sich aus jeder Wiederholung des gepulsten Laserstrahles ergebende Anzahl von Impulsen zählt. Nach jeder Wiederholung wird der Zählstand des Zählers 148 in ein Speicherregister 150 mittels eines Transferschaltkreises 152 übertragen. Während jeder Wiederholung wird der im Zähler 148 angewachsene Zählstand mit dem in dem Speicherregister 150 gespeicherten Zählstand mittels eines Vergleichsschaltkreises 154 verglichen. Wenn die Anzahl der Impulse während einer Impulswiederholung den gespeicherten Zählstand erreicht, erzeugt der Vergleichsschaltkreis 154 ein Torsignal für die Gatter 156 bis 156"·'. Den Gattern 156 bis 156¹'¹ werden die Signale OBEN, UNTEN, RECHTS und LINKS von dem Gatterschaltkreis zugeführt, wie er in Figur 3E näher dargestellt ist. Dementsprechend werden die Richtungsimpulse während des Auftretens des Torsignales durch die Gatter 156 bis 156"'' hindurchgereicht. Diese Impulse stellen die letzten Impulse innerhalb der Gruppen von Impulsen dar, welche von dem Gatterschaltkreis übertragen werden.

Diese auf Grund der letzten Impulse erzeugten Richtungsimpulse werden für die Ansteuerung der vier Richtungslampen herangezogen. Wie aus Figur 6 ersichtlich, werden diese Richtungsimpulse auf Verriegelungsschaltungen 158 bis 158¹¹¹ geschaltet. Die Ausgänge der Verriegelungsschaltungen sind an Speicherregister 160 bis 160¹'¹ angeschlossen, welche benutzt werden, um das unerwünschte Flackern der Lampen zu verhindern, welche sonst auf Grund der relativ niedrigen Frequenz der 10 Kz Signale auftreten würde. Die Speicherregister 160 werden ferner von einem Signal der Koordinierungs-Verriegelung 136 angesteuert, um ein Aufleuchten der Richtungslampen zu verhindern, wenn die Torsteuersignale nicht mit dem Fadenkreuz koordiniert sind. Das Signal der Koordinierungs-Verriegelung 136 wird ferner herangezogen, um eine Lampen-Treiberschaltung 162 anzusteuern, welche die Fadenkreuzlampe für das Fadenkreuz 78 gemäß Figur 7 speist. Die Ausgänge der Speicherregister 160 bis 160¹¹¹ sind auf Lampen-Treiberschaltungen 164 bis 164¹¹¹ geschaltet, welche ihrerseits Richtungslampen für die

5 0 9843/0629

251U77

Signale OBEN, UNTEN, RECHTS und LINKS speisen, wobei diese Lampen durch die Bezugsziffern 74, 76, 70 und 72 in Figur 7 bezeichnet sind.

5098A3/0629

Claims

25H477

Patentansprüche

¹1. Zielerfassungsgerät mit einem richtbaren Empfänger zur Erzeugung elektrischer Signale in Abhängigkeit von von einem Ziel innerhalb des Gesichtsfelds reflektierten periodischen, elektromagnetischen Impulsen bekannter Wiederholungsfrequenz und Dauer und mit einer Einrichtung zur Anzeige der von dem Empfänger ermittelten Lage des Zieles innerhalb eines bestimmten Bereiches des Gesichtsfeldes, gekennzeichnet durch:

a. Gatterschaltkreise (22, 124 - 130), welche den Durchtritt der elektrischen Signale von dem richtbaren Empfänger (12) zu der Anzeigeeinrichtung (66, 70 - 78) nur während bestimmter, durch periodische Torsignale vorgegebener Zeitintervalle gestattet,

b. Taktgeber (28, 30, 132, 142) zum Erzeugen der periodischen Torsignale, wobei diese Torsignale im wesentlichen die gleiche Wiederholungsfrequenz und eine etwas längere Dauer wie die elektromagnetischen Impulse aufweisen und

c. Synchronisationsschaltkreise (32, 138, 140) zur Veränderung des zeitlichen Auftretens der durch die Torsignale vorgegebenen Zeitintervalle, so daß die den elektromagnetischen Impulsen zugeordneten elektrischen Signale während eines bestimmten Teiles des Zeitintervalles auftreten.

2. Zielerfassungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Pegeldetektoren (18, 112 - 120) zwischen dem richtbaren Empfänger (12) und den Gatterschaltkreisen (22, 124 - 130).

509843/0629

25U477

3. Zielerfassungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen (34, 136/ 146) zum Unterbrechen der durch periodische Torsignale vorgegebenen Zeitintervalle für den Fall, daß mehr als 4 ausgesendete elektromagnetische Impulse beim Empfang ausbleiben.

4. Zielerfassungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Synchronisationsschaltkreise eine Zeitüberwachungs-Logik (138) zur Erzeugung eines die zeitliche Übereinstimmung der elektromagnetischen Impulse in Bezug auf das vorgegebene Zeitintervall anzeigenden Signales sowie eine von der Logik (138) angesteuerte Einrichtung (140) zur Veränderung des zeitlichen Auftretens des Zeitintervalles aufweisen.

5. Zielerfassungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen auf den jeweils letzten Impuls innerhalb einer Impulsfolge ansprechenden Logikschaltkreis (36, 148 - 154).

6. Zielerfassungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Logikschaltkreis einen Zähler (148) aufweist, dem die Impulse einer jeden Impulsfolge zugeführt werden und dessen Zählstand nach jeder Impulsfolge in ein Speicherregister (150) übertragen wird, und daß ein Vergleichsschaltkreis (154) angeordnet ist, der den Zählstand des Zählers (148) fortlaufend mit dem Inhalt des Speicherregisters (150) vergleicht und im Falle der Gleichheit von Zählstand und Speicherinhalt Gatter (156 bis 156''') zur Durchschaltung der Signale auf die Anzeigevorrichtung (66, 70 - 78) öffnet.

509843/0629

2 51 A A 7 7

7. Zielerfassungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung der periodischen Torsignale ein Schieberegister (132) umfasst, welches an seinem Ausgang ein ein Zeitintervall bestimmendes Torsignal abgibt, welches zusammen mit der empfangenen Impulsfolge einem Gatter (24) aufgeschaltet wird, wobei der Ausgang des Gatters (24) auf den Dateneingang und ein Taktoszillator (30, 142) auf den Takteingang des Schieberegisters (132) geschaltet ist.

8. Zielerfassungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß dem Schieberegister (132) ein Verriegelungsschaltkreis (134, 136) nachgeschaltet ist, der im Falle der Übereinstimmung der empfangenen Impulsfolge mit dem erzeugten Torsignal eine interne Neuzirkulation des erzeugten Zeitintervalles in dem Schieberegister (132) bewirkt.

9. Zielerfassungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Synchronisationsschaltkreise eine Verzögerungs-/Voreil-Logik (140) sowie eine Zeitüberwachungs-Logik (138) umfassen, wobei die Zeitüberwachungs-Logik (138) das Torsignal unterteilt, mit dem Ausgangssignal des Gatters (24) vergleicht und in Abhängigkeit von dem Grad der Abweichung über die Verzögerungs-/Voreil-Logik (140) eine Verschiebung des durch das Schieberegister (132) bestimmten Zeitintervalles bewirkt.

10. Zielerfassungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß dem richtbaren Empfänger (12) ein auf die Frequenz der Empfangssignale abgestimmtes schmales, optisches Bandpassfilter (58) vorgeschaltet ist.

11. Zielerfassungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen parabolischen, transparenten Schirm (54) und eine daran befestigte Darstellungseinrichtung (68, 80) zur Darstellung eines Fadenkreuzes (78) und einer Richtungsanzeige (70 - 76) auf dem Schirm (54).

509843/0629