DE2728534A1

DE2728534A1 - Optoelektrisches winkelortungssystem fuer leuchtende objekte

Info

Publication number: DE2728534A1
Application number: DE19772728534
Authority: DE
Inventors: Robert Pressiat
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1976-06-25
Filing date: 1977-06-24
Publication date: 1978-01-26
Also published as: US4112294A; FR2356152B1; GB1525918A; DE2728534B2; FR2356152A1

Description

jPATENTAN WALTE -</- 272853

!DIETRICH LEWINSKY

!HIiINZOOACHlMHUBER 21. Juni 1977

!reiner prietsch ₉₅₇₉__iv/

MÖNCHEN 21 GOTTHARDSTR. 81

Thomson-CSF, Bl. Haussmann 173, F-75OO8 Paris (Frankreich)

Optoelektrisches Winkelortungssystem für leuchtende

Objekte

Priorität: 25. Juni 1976, Frankreich, Nr. 76 19^22

j Die Erfindung betrifft ein optoelektrisches Winkelortungssystem für leuchtende Objekte. Dabei ist insbesondere an das Gebiet der ioptoelektrischen Feststellung und Verfolgung eines Ziels gedacht, ι das Licht aussendet oder aus der Entfernung beleuchtet wird.

Außerdem ist an die Anwendung für die selbsttätige Lenkung eines Flugkörpers, beispielsweise an ein halbaktives Selbstlenksystem, gedacht.

einem

_;Bei/solchen System bündelt ein optischer Empfänger die von dem !zu ortenden, leuchtenden Objekt stammende Nutzstrahlung aufeeinen 'Detektor; dem Detektor ist meist eine bewegliche Blende oder Maske zugeordnet, die transparente Bereiche auf opakem (lichtundurch lässigem) Untergrund in verschiedenen Formen wie etwa Gittern, optischen Spuren, Sektoren usw. hat. Die Einheit aus Detektor und Maske ist so ausgelegt, daß durch Verarbeitung der detektierten Signale die gesuchten Ortungsdaten erzeugt werden. Diese Daten stellen im allgemeinen die Koordinaten des Bildes des Objektes in der Detektorebene relativ zu zwei karthesischen Bezugsachsen X und Y dar, das heißt die Höhenabweichung und die Seitenabweichung des Objektes, die dem Ablagewinkel zwischen der optischen Richtachse des Empfängers und der Richtung zu dem entfernt in dem überwachten oder beobachteten Feld liegenden Gegenstand entspricht

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Sr

Es sind verschiedene Ausführungsformen solcher Systeme bekannt, bei denen der Detektor im allgemeinen eine Vielzahl von Detektorelementen umfaßt. Beispielsweise ist aus der FR-PS 1 Ί82 eine Ausführungsform bekannt, bei der der Detektor aus einem
Gitter parallel zu einer der Bezugsrichtungen X oder Y besteht und ihm ein bewegliches Gitter aus Schlitzen längs der zweiten Meßrichtung zugeordnet ist. Bei einer Ausführungsform nach der FR-PS 2 116 721 sind die Schlitze durch eine optische Spur ersetzt und die Verarbeitung erfolgt durch Ibrrelation; dort ist
außerdem ein Beispiel beschrieben, das ein einziges Meßelement umfaßt, sofern die Maske aus mehreren unterschiedlichen Spuren j besteht.

j Bei anderen bekannten Systemen setzt sich der Detektor aus vier

Detektorquadranten zusammen. Eine Maske ist nicht vorgesehen.
■ Die Verarbeitung der Signale in den vier Detektorkanälen durch ; Summierung und Differenzbildung führt zu den gesuchten Ablage- ; werten (US-PS 3 591 292).

: Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein optoelektrisches Winkelortungssystem einfachen Aufbaus zu schaffen, das an Bord j eines Flugkörpers, beispielsweise eines Selbstlenkgeschosses,
j installiert sein kann, und insbesondere in Verbindung mit einem leuchtenden Objekt, bestehend aus einer Sendequelle für Lichtimpulse, arbeiten kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

In der Zeichnung ist das optoelektrische Winkelortungssystem
nach der Erfindung anhand einer beispielsweise gewählten Ausführungsform, deren Einzelheiten und einigen Signaldiagrammen
schematisch vereinfacht wiedergegeben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Winkelortungssystems,

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Fig. 2 eine Ansicht der Detektorebene,

Fig. 3, ^ u. 5 die in Verbindung mit dem Detektor benutzte

Maske in verschiedenen möglichen Zuständen bzw. Aufteilungen der Hell/Dunkel-Bereiche,

Fig. 6 die Arbeitsweise der Maske nach Fig. 3,

Fig. 7 u. 8 die Arbeitsweise einer aus einer PLZT-Keramik und aus Polarisatoren zusammengesetzten, statischen Maske,

Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel einer Maske gemäß

den Fig. 3, 6, 7 und 8 sowie deren Steuervorrichtung,

Fig. 10 u. 11 einen Teil eines Ausführungsbeispieles der

Steuervorrichtung der Maske und zugehörige Signaldiagramme,

Fig. 12 ein Ausführungsbeispiel der Ablagemeßschaltung des Systems und der darauffolgenden Nutzschaltungen im Fall einer Verwendung innerhalb eines Selbstlenkflugkörpers und

Fig. 13 ein AusfUhrungsbeispiel einer im Bedarfsfall

in dem System vorgesehenen Fangschaltung.

Fig. 1 zeigt im Blockschaltbild die Hauptbestandteile eines Ortungssystems nach der Erfindung. Dabei ist angenommen, daß ein leuchtendes Objekt 1 sich in dem Gesichts- oder Empfangsfeld befindet und direkt oder infolge Reflexion Lichtquellen in dieses Feld strahlt. Diese Wellen oder der von dem optischen Empfän

' ger aufgenommene Bruchteil dieser Wellen bilden die zu detektierende Nutzstrahlung. Der optische Empfänger umfaßt eine durch

^; ein Objektiv 2 symbolisierte optische Bündelungsvorrichtung. Der Detektor 3 ist parallel zu der entsprechenden Brennebene in de-

ren Nähe angeordnet, so daß das Bild des Objektes auf dem Detektor einen Fleck bestimmten Durchmessers erzeugt.

Der Detektor 3 umfaßt ein einziges fotoempfindliches Element.

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Dieses Element ist mit Vorverstärker- und Verstärkerschaltungen entsprechend dem Block 4 verbunden.

Die erwartete Nutzstrahlung ist normalerweise bekannt oder zumindest ist der Wellenlängenbereich bekannt, innerhalb dessen die Nutzstrahlung auftritt. Demzufolge wird die empfangene Strahlung gefiltert, um die Störstrahlung der Umgebung oder zumindest den größeren Teil derselben auszublenden, was meistens durch optische Filterung mittels eines Filters 5 in dem Strahlengang geschieht.

Vor dem Detektor 3 befindet sich eine Maske 6, die von einer Steuerschaltung 7 gesteuert wird. Die Anordnung aus 6, 7 ist so ausgelegt, daß die auf dem Detektor 3 nacheinander eine diskontinuierliche Beleuchtungsverteilung der vier Meßquadranten in bestimmter Weise ergibt. Da die Empfangsschaltungen nach dem Verstärker 4 hieran angepaßt sind, wird zunächst das Funktionsprinzip der Elemente 3 und 6 erläutert.

Fig. 2 zeigt bei C das Bild des Objektes in der Detektorebene, wobei die fotoempfindliche Fläche des Detektors 3 das Bild des betrachteten oder überwachten Gesichtsfeldes begrenzt; diese Oberfläche kann wie im dargestellten Fall kreisförmig sein oder aucheine andere, beispielsweise rechteckige Form haben. Der Punk 0 stellt den Durchstoßpunkt der optischen Achse Z des Systems dar, OX und OY sind die Bezugsachsen für die Messung. Die Koordi naten ES und EQ des Mittelpunktes des Fleckes C entsprechen der Höhen- und der Seitenablage.

Die Maske 6 ist so ausgelegt, daß sie eine der in den Figuren 3, *» und 5 dargestellten Konfigurationen 6A, OB und 6C annehmen kann. Der Einfachheit halber wird für die Erläuterung angenommen, daß die Zusammensetzung 6A der Fig. 3 gebildet ist aus einem transparenten (lichtdurchlässigen) Bereich entsprechend einem Neßquadranten und einem opaken (lichtundurchlässigen) Bereich entsprechend den drei übrigen Quadranten. Die Maske 6A

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wird durch die Steuerschaltung 7 in der Weise sequentiell gesteuert, daß sie vier aufeinanderfolgende Arbeits- oder Betriebsstellungen besitzt, die auseinander durch eine Drehung um «72 um die optische Achse hervorgehen. Diese Stellungen sind in Fig. 6 in den aufeinanderfolgenden Zeitpunkten to, to+T, to+2T, to+3T, dargestellt, wobei die Ausgangsstellung sich im Zeitpunkt to+^T wiederholt usw.

Wenn man mit El, E2, E3, E¹I die jeweils zugehörige, detektierte Lichtenergie bezeichnet, ergeben sich die Ablagen ES und EG durch:

ES = (El ♦ Ei») - (E2 + E3); EG = (El + E2) - (E3 + EU).

Wobei vorausgesetzt ist, daß die empfangene Nutzstrahlung sich nicht geändert hat, daß also die Summe

ET = Eil+ E2 + E3 + EU
konstant geblieben ist.

Demzufolge ist die Empfangsschaltung so ausgelegt, daß sich vier Empfangskanäle ergeben, die die Messung «von ES und von EG ermöglichen. Hierzu ist ein Schalter 8 vorgesehen, der das detektierte Signal nach Verstärkung in dem Verstärker Ί erhält und der vier Ausgänge besitzt. Der Schalter 8 wird von der Steuerschaltung 7 synchron mit der Maske 6 derart gesteuert, daß er die detektierten Signale Sl, S2, S3, S¹I entsprechend den vorerwähnten Werten El, E2, E3, E^ nacheinander auf die vier Ausgänge schaltet. Diese Signale werden über schnelle Speicher 9 bis 12, die aus von der Steuerschaltung 7 gesteuerten Abtast/ Sperr-Schaltungen bestehen können, einer Ablagemeßschaltung 13 zugeführt, die die der Höhenablage ES und der Seitenablage EG entsprechenden Signale erzeugt.

Der Block I¹I versinnbildlicht eine nachfolgende Auswertung oder Verwendung, die in einer Anzeige oder in Nachführeinrichtungen bestehen kann, die die Riehtachse Z auf die Objektrichtung nach führen. Ferner ist mit 15 eine Schaltung zur automatischen Ver-

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Stärkungsregelung für den gegebenenfalls dann regelbaren Verstärker 4 dargestellt, wobei die Regelung von dem detektierten Summensignal ET entsprechenden Signalen ausgeht. Mit 16 ist ein abgesetzt oder entfernt angeordneter Sender bezeichnet, der das J \ Objekt 1 anstrahlt, wenn dieses nicht selbst eine Strahlungsquelle für das zu detektierende Nutzsignal besitzt.

In gleicher Weise kann mit den Konfigurationen 6B (Fig. 4) und 6C (Fig. 5) die Messung der Ablagen ES und EG durchgeführt werden. Im Vergleich zu der Konfiguration 6A ist die empfangene Energie im Fall 6B doppelt und im Fall 6C dreimal so groß im Verlauf einer betrachteten Periode ¹JT. Die Konfiguration 6C ist folglich von den drei Konfigurationen oder Aufteilungen des Maskenfeldes die vorteilhafteste.

Aus dieser letzteren Feststellung und der sequentiellen Arbeits- ; weise der Maske 6 ergibt sich, daß das System besonders dann in-: teressant ist, wenn zusätzlich die Mutzsendestrahlung impulsför-' mig mit der Periode T abgegeben wird und der Empfang synchron mit den einfallenden Lichtimpulsen durchgeführt wird. I

Die Maske 6 ist eine statische oder ruhende Maske aus Keramiken, die transparent und doppelbrechend sind, wenn sie einem elektri- [ sehen Feld ausgesetzt sind. Diese Keramiken drehen die Polarisationsebene des einfallenden Lichtes um einen Winkel, der eine Funktion des örtlich vorhandenen elektrischen Feldes ist. Die ι elektrischen Felder werden durch Anlegen bestimmter Spannungen ; : an eine auf der Oberfläche der Keramik niedergeschlagene Elektro-jj denanordnung erhalten. Die unter der Abkürzung PLZT bekannten j • Keramiken besitzen diese Eigenschaften. Ausgehend von einer sol-' ι chen Keramik 20 beispielsweise in Form einer dünnen Platte oder j Lamelle aus PLZT, die zwischen zwei gekreuzten 1i/2-Polarisatorenj ' 21 und 22 angeordnet ist, ergibt sich eine Arbeitsweise gemäß j der Fig. 7 und 8. Im Fall der Fig. 7 liegt kein elektrisches j Feld an, das nicht kohärente einfallende Licht 23 wird durch das j Element 21 polarisiert, das entsprechende polarisierte Licht 24

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wird durch die PLZT-Platte nicht beeinflußt und kann den Polarisator 22 nicht durchqueren. Durch Anlegen eines elektrischen Feldes E bestimmter Amplitude dreht sich dann gemäß Fig. 8 die Polarisationsebene des Lichtes 24 um "Hf/2 und dieses Licht durchquert dann den zweiten Polarisator 22. Eine derartige Vorrichtung ist insbesondere in der Zeitschrift "Applied Optics", Band 14, Nr. 18, August 1975, Seiten 1866 bis 1873 in dem Aufsatz von J. Thomas Cutchin, James 0. Harris u. George R. Laguna "PLZT electrooptic shutters application" beschrieben.

Um die vier Meßquadranten räumlich zu trennen, können die auf der PLZT-Platte aufgebrachten Elektroden gemäß Fig. 9 ein kammartig ineinandergreifendes Gitter bilden. Das elektrische Feld in dem oder den betreffenden Quadranten wird mittels einer Gleichspannungsquelle 30 und Torschaltungen 31 bis 34 erzeugt, die von einer Steuerschaltung 35 gesteuert werden. Die dargestellten Verbindungen entsprechen einem Betrieb gemäß der Konfiguration der Fig. 3· Eine einfache Vertauschung der Eingänge der Torschaltungen 31 und 34 würde die bevorzugte Konfiguration der Maske gemäß Fig. 5 ergeben. Die vier Zustände gemäß Fig. 6 werden dadurch erzeugt, daß die Torschaltungen 31 bis 34 nacheinander durch die Steuerschaltung 35 in den Augenblicken to, to + T usw. angesteuert werden. Die Baugruppen 30 bis 35 bilden die Steuerschaltung 7 der Fig. 1. Der Schalter 8 kann in gleicher Weise in Form von vier Torschaltungen 41 bis 44 ausgeführt werden, die nacheinander von der Steuerschaltung 35 angesteuert werden, wobei die Steuerausgänge dieser Steuerschaltung getrennt von den Steuerausgängen für die Torschaltungen 31 bis 34 dargestellt sind, um den durch die zuvor liegenden Baugruppen 6, 5 und 4 verursachten Verzögerungen Rechnung zu tragen. Die Torschaltungen können beispielsweise mit Hilfe von Feldeffekttransistoren verwirklicht werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Steuerschaltung 35 ist in Fig. 10 dargestellt. Fig. 11 zeigt die zugehörigen Signaldiagramme. Es wird ein impulsförmiges Sendesignal angenommen. Der Synchronis-

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mus zwischen der Steuerung der Maske 6 und dem Empfang des Nutzsignales mit der Sendeperiode T wird dadurch erhalten, daß das detektierte und geeignet verstärkte Signal S5 der Steuerschaltung 7 zugeführt wird (gestrichelte Verbindung in Fig. 1). In der Steuerschaltung 35 wird das Signal S5 (Fig. Ha) mit einem positiven Schwellwert VS 1 verglichen, der insbesondere unter Berücksichtigung des Rauschpegels festgelegt ist. Der Vergleich geschieht in einem Vergleicher 45 mit digitalem Ausgang, der das Signal S6 liefert (Fig. Hb). Außerdem wird das Signal S5 einer Differenzierschaltung 46 zugeführt, deren Ausgangssignal S7 (Fig. lic) mit einem negativen Schwellwert - VS2 in einem zweiten Vergleicher 47 mit digitalem Ausgang verglichen wird. Die Vergleicherausgangssignale S6 und S8 (Fig. lld) werden einem UND-Glied 48 zugeführt, dessen Ausgangssignal S9 (Fig. lic) einer ersten Verzögerungsschaltung 49 zugeführt wird. Diese erzeugt eine Verzögerung Tl gleich der Sendeperiode T vermindert um die Verzögerung T2, die sich insgesamt aus der statischen Maske 6, dem Detektor 3 und dem Verstärker 4 ergibt, wobei die Verzögerung T2 im wesentlichen auf die Maske 6 zurückzuführen ist. Der Wert T2 ist außerdem derart festgelegt daß das resultierende Signal SlO (Fig. Hf) etwa symmetrisch innerhalb des anschließend empfangenen Nutzsignales S5 liegt. Eine Anpassungsschaltung wie etwa eine monostabile Kippschaltung kann zur Anpassung der Dauer dieses Signales an die Dauer Ti des Sendeimpulses vorgesehen werden. Das Signal SlO wird einem bis vier Einheiten zählenden Digitalzähler 50 zugeführt, auf den ein Dekoder 51 mit vier Ausgängen zur Erkennung der vier aufeinanderfolgenden zahlerwerte folgt. Die Ausgangssignale des Dekoders 51 stellen die Steuersignale für die Torschaltungen 31 bis 34 (Fig. 9) dar. Das Signal SlO wird außerdem einer zweiten Verzögerungsschaltung 52 zugeführt, wo es eine Verzögerung um den vorerwähnten Betrag T2 erfährt. Das resultierende Signal S15 (Fig. Hg) wird in gleicher Weise mittels eines vier-Einheiten-Digitalzählers 53* gefolgt von einem Dekoder 54, weiterverarbeitet zu den vier Steuersignalen für die Torschaltungen 41 bis TPig. 9) sowie für die Abtast/Sperr-Schaltungen 9 bis 12 (Fig.l)

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Außerdem können noch nicht dargestellte, zusätzliche Verzögerungsschaltungen in die Steuerverbindungen für die Schaltungen 9 bis 12 eingefügt sein, um den auf die Torschaltungen 41 bis zurückzuführenden Verzögerungen Rechnung zu tragen und sicherzustellen, daß die Abtast/Sperr-Schaltungen oder Speicher den Spitzenwert des Nutzsignales S5 erfassen.

Die praktische Ausführung der Schaltungen 9 bis 12 der Fig. 1 hängt davon ab, ob das Sendesignal kontinuierlich oder diskontinuierlich (impulsförmig) ist. Diese Schaltungen haben die Aufgabe, den Wert des detektierten Signales bis zur folgenden Sequenz zu speichern, wobei jede Seqaenz eine Dauer von 4T hat, im Verlaufe derer die vier aufeinanderfolgenden Stellungen der Maske erzeugt werden.

Fig. 12 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Meßschaltung 13 der Fig. 1, die, ausgehend von den Signalen SIl bis Sl4 entsprechend den Detektionspegeln in den vier aufeinanderfolgenden Arbeitsstellungen der Maske, Signale erzeugt, die die Ablagekoordinaten des Objektes 1 hinsichtlich Seite (EG) und hinsichtlich Höhe (ES) repräsentieren. Diese Signale werden durch Errechnung folgender Verhältnisse erzeugt:

₌ _{für die seitenricntung}

(SIl + S12 ♦ S13 ♦ S14) und

_ES . _{für die} Höhenrichtung. (SIl + S12 ♦ S13 ♦ S14)

Die pptische Aufteilung oder Konfiguration der Maske kann dabei diejenige der Fig. 3 oder auch diejenige der Fig. 5 sein. Die Verhältnisse werden mittels einer Schaltung gebildet, die gemäß Fig. 11 die Differenzverstärker 70, 71, 72, die Summierechaltung gen 73,und 74 und die Difidierschaltungen 75 und 76 umfaßt. Die Schaltungen 70 bis 76 können aus integrierten Schaltungen sehr einfach aufgebaut werden. Tatsächlich werden die Werte der vorerwähnten Verhältnisse multipliziert mit einem Koeffizienten erhalten, der der Verstärkung in den jeweiligen Schaltungen, näm-

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lieh 70, 71, 73, 75 für die Höhe und 70, 71, 72, 76 für die Seite, entspricht.

Wenn die Konfiguration der Maske diejenige der Fig. ¹I ist, ergeben sich die Ablagesignale aus einfacheren Gleichungen, bei denen die Zähler für die Seitenablage zu SIl - S13 und für die

Höhenablage zu Sl¹I - S12 werden; dementsprechend vereinfacht \

sich die Meßschaltung 13, da in diesem Fall die Schaltungsteile \ 72 und 73 überflüssig und.

Das für die Verstärkungsregelungsschaltung 15 (Fig. 1) bestimm- \ te Signal Sl6 zur automatischen Regelung der Empfangsverstärkung; kann aus dem Summenausgangssignal bestehen. Die automatische ^] Regelung wird in bekannter Weise dadurch verwirklicht, daß beispielsweise ein Vergleich mit einem Schwellwert vorgenommen wird um ein Verstärkungssteuersignal für den Verstärker ¹I zu erzeugen

Die Ausgangssignale ES und EG können Stellantrieben 77, 78 zur Erzeugung eines gewünschten technischen Effektes, beispielsweise einer automatischen Verfolgung durch Nachführen der Richtoder Visierachse Z in der X- und der Y-Richtung, zugeführt werden. Im Fall der Anwendung für einen Selbstlenk-Flugkörper steuern die Stellantriebe 77, 78 Organe wie etwa Ruderflächen 79, 80 zur Steuerung der Richtung des Flugkörpers. Diese Steuerung wird insbesondere in Abhängigkeit von dem gewählten Navigationsprinzip, beispielsweise der proportionalen Navigation oder der Verfolgungsnavigation wirksam.

Die verwendete statische Maske besitzt noch weitere Vorteile. Mittels verschiedener angelegter Steuerspannungen können ein ', oder mehrere Quadranten opak oder transparent gemacht werden; folglich können aber auch alle Quadranten insgesamt opak oder transparent gemacht werden. Diese Eigenschaft ist im Fall der Anwendung für einen selbstlenkenden Flugkörper von Interesse, da die Maske dann insgesamt transparent gemacht werden kann, um einleitend einen Fangbetrieb zu erzeugen.

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Fig. 13 zeigt eine AusfUhrungsform der Fangschaltung. Eine Ab-

i tast/Sperr-Schaltung 16 erhält das detektierte und verstärkte

; Signal S5 und wird von dem Ausgangssignal S6 des schon erwähn-

| ten Vergleichers ^5 gesteuert. Das Ausgangssignal S20 der Ab-

₍ tast/Sperr-Schaltung wird in einem Vergleicher 6l mit digitalem

; Ausgang mit einem positiven Schwellwert VS3 verglichen. Der

^! Schwellwert VS3 ist niedriger als der Schwellwert VSl des Ver-

, gleichers Ί5 festgelegt. Auf den Vergleicher 6l folgt ein Inver-

\ ter 62, dessen Ausgangssignal ODER-Gliedern 63 bis 66 über deren jeweils ersten Eingang zugeführt wird. Die ODER-Glieder be-

, sitzen jeweils einen zweiten Eingang, der das entsprechende

ι Ausgangssignal des Dekoders 51 (Fig. 10) erhält. I

I Es ergibt sich folgende Arbeitsweise: Wenn das Signal S5 niedrii ger als die Detektionsschwelle VSl ist, wird die Schaltung 60 ; nicht angesteuert. Wird weiterhin angenommen, daß das Signal I S5 den Schwellwert VS3 nicht erreicht, erhalten die ODER-Glie-I der das Signal "1" an ihren ersten Eingängen. Hieraus ergibt ¹ sich eine gleichzeitige Ansteuerung der Torschaltungen 31 bis 3^

und die Speisung der Anschlüsse 26 bis 29 der Maske (Fig. 9), ¹ die damit vollständig transparent wird. Sobald der Wert von S5 ' den Schwellwert VSl überschreitet, wird die Schaltung 60 angesteuert und die ODER-Glieder werden dann nacheinander durch ; das entsprechende Ausgangssignal "1" des Dekoders angesteuert, so daßsich der normale Betrieb der Maske ergibt.

; Wenn das Objekt verlorengeht, das heißt, wenn das Nutzsignal während einer bestimmten Anzahl von Wiederholperioden T kleiner als VSl wird, wird die Schaltung 60 nicht mehr angesteuert und das Signal S20 nimmt entsprechend einem Entladevorgang ab. Sobald der Pegel von S20 kleiner als VS3 wird, werden von neuem die Torschaltungen 31 bis 3¹J insgesamt durch die Ausgangssignale der ODER-Glieder 63 bis 66 angesteuert. Diese Summensteuerung hört auf, sobald das Objekt von neuem gefangen ist. Die Schaltung ist so ausgelegt, daß der Verlust der Nachführung oder des Objektes nach einer Verzögerung vonwwenigstens vier Perioden T sich auswirkt. Es kann nämlich im Fall einer Maske gemäß Fig.

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vorkommen, daß der Bildfleck sich lediglich in einem einzigen Quadranten befindet, so daß dann während dreier aufeinanderfolgender Perioden kein Nutzsignal vorhanden ist. Ein ungewolltes Wlrksamwerden der Fangschaltung wird durch geeignete Festlegung der folgenden Parameter vermieden: Sendeperiode T₁ Schwellwert VS3 und Wahl der Abtast/Sperr-Schaltung 60.

Bei Verwendung für die automatische Zielverfolgung kann der Sender mit dem Empfänger mechanisch fest verbunden sein und sich zusammen mit diesem bewegen; es kann aber auch mit einem getrennten Sender gearbeitet werden, der durch geeignete Einrichtungen selbständig in Richtung des Ziele ausgerichtet wird. Außerdem sind Anwendungen möglich, bei denen der Sender sich an Bord des Ziels befindet und seine Strahlung praktisch im Rundstrahldiagramm oder mit geringer Richtwirkung abstrahlt. Bei weiteren Anwendungsmuglichkeiten kann der Sender getrennt vom Empfänger in dessen Nähe oder entfernt von diesem aufgestellt sein, wobei der Empfänger sich dann an Bord eines beweglichen Körpers befindet, der zu einem bestimmten Ziel zu lenken ist.

Die jeweilige Anordnung des Sendeteils und des Empfangsteils ist grundsätzlich abhängig von dem Verwendungszweck und in vielfältigen Formen möglich, von denen vorstehend einige genannt wurden.

Bei weiteren Ausführungsformen kann das System gegebenenfalls Einrichtungen sur Erzeugung eines sogenannten Entfernungsfensters umfassen, so daß dann nur Ziele detektiert werden, die sich in einem bestimmten begrenzten Entfernungsbereich vom Empfänger aus gesehen befinden.

Selbstverständlich bedeutet der Begriff "leuchtendes" Objekt keine Beschränkung auf das sichtbare Spektrum; vielmehr fällt insbesondere auch der Infrarotbereich hierunter.

Der für die statische Maske verwendete Keramikwerkstoff wird insbesondere unter Berücksichtigung des für den Einsatz vorge-

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sehenen Spektralbandbereiches ausgewählt. Die als Beispiel angegebenen PLZT-Keramiken ermöglichen ein Arbeiten im sichtbaren Spektrum und im nahen Infrarotbereich bis zu zwei bis drei Mikron.

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Claims

PATENTANWÄLTE 27 2853 A

DIETRICH LEWINSKY

HFJNZOOACHIMHUBER ?Λ. Juni 1077

«EINER PRIETSCH 9579-ΐν/Ησ

M 0 N C H E N 2 1 GOTTHARDSTR. 81
Thomson-CSF

Patentansprüche:

Optoelektrisches Winkelortungssystem für leuchtende Objekte, mit einer optischen Bündelungsvorrichtung zur Bündelung der von dem Objekt in dem beobachteten Gesichtsfeld stammenden Strahlung auf einen in der optischen Achse liegenden, fotoempfindlichen Detektor durch eine von einer Steuerschaltung gesteuerte Maske oder ELende hindurch, und mit Verarbeitungsschaltungen für das detektierte Signal zur Oewinnung von den Koordinaten des Bildfleckes des Objektes auf der Detektorebene in Bezug auf zwei karthesische Bezugsachsen X und Y entsprechenden Signalen, wobei diese Koordinaten der Höhenablage und der Seitenablage des betreffenden Objektes entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske (6) eine statische Maske ist und sich zusammensetzt aus einem transparenten Bereich entsprechend η Meßquadranten (n ganzzahlig und mindestens gleich 1, höchstens gleich 3) und aus einem opaken Bereich, gebildet aus den Ί-η übrigen Meßquadranten, und daß sie derart gesteuert ist, daß sie diese Zusammensetzung in vier aufeinanderfolgenden Betriebsstellungen besitzt, die auseinander durch eine Drehung um jeweils TC/2 um die optische Achse hervorgehen, und daß die Verarbeitungsschaltungen einen von der Steuerschaltung (7) für die Maske synchron mit dieser gesteuerten Schalter (8) enthalten, der den Ausgang des Detektors (3, ¹O nacheinander mit vier Empfangskanälen verbindet, die auf eine Abiagemeßschaltung (13) führen.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske eine dünne Keramikplatte (20) umfaßt, die die Eigenschaft

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der Transparenz und der Doppelbrechung bei Anlegen eines
elektrischen Feldes aufweist.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikplatte (20) eine PLZT-Keramik ist. I

h. System nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ' die Keramikplatte (20) sich zwischen zwei gekreuzten Polarisatoren (21, 22) befindet und eine aufgebrachte Elektroden-^ schaltung umfaßt, die vier ineinandergreifende Gitter bildet,;

welche entsprechend den vier Meßquadranten verteilt sind und I daß die Steuerschaltung (7) eine Oleichspannungsversorgung , (30 bis 35) zur Speisung der Gitter (25 bis 29) in einer ! festgelegten Reihenfolge zur Erzeugung der vier aufeinanderfolgenden Betriebsstellungen der Maske umfaßt. ί

5. System nach Anspruch H, dadurch gekennzeichnet, daß die ; Gleichspannungsversorgung eine Gleichspannungsquelle (30),
die mit einem Pol mit einem gemeinsamen Anschluß (25) der
Gitter und mit dem anderen Pol mit den jeweiligen Einzelan- ; Schlüssen (26 bis 29) der Gitter über vier Torschaltungen j (31 bis 3Ό verbunden istund weiterhin eine Steuerschaltung
(35) umfaßt, die die Torschaltungen sequentiell steuert zur | Speisung der Gitter in der gewünschten Reihenfolge. '■

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuej? schaltung (35) in jedem Schalttakt die Speisung von drei
Gittern zur Erzeugung der Maske in der Zusammensetzung aus

drei transparenten Quadranten (n=3) steuert.

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Ortung eines

in periodischen Lichtimpulsen strahlenden Objektes, dadurch j gekennzeichnet, daß der Ausgang des Detektors mit der Steuer-j schaltung (7) verbunden ist (über S5), derart, daß die Maske
im Synchronismus mit den empfangenen Lichtimpulsen gesteuert
wird.

7 (I H H M Λ/ 0 7 0 0 ORIGINAL INSPECTED

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die j

Empfangskanäle vier Abtast/Sperr-Schaltungen (9 bis 12) um- : fassen, die nacheinander im Synchronismus mit den empfange- j nen Lichtimpulsen gesteuert werden. [

9. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Fangschaltung zur Erzeugung eines einleitenden Zeitabschnittes zum Auffinden des Objektes in dem beobachteten Gesichtsfeld umfaßt, die den Wert des detektierten Signals (bei 60,
6l) mit einem Schwellwert vergleicht und anstelle der Steuerschaltung die vier Gitter der Maske steuert, und zwar in der Veise, daß letztere während des betreffenden Zeitabschnittes vollständig transparent ist.

10. System nach einem der oder allen Ansprüchen 1 bis 9, insbesondere für eine halbaktive Steuerung, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablagesignale (ES, EG) Stellantriebe (77, 78)
von Steuereinrichtungen (79, 80) steuern und daß ein entfernt liegender Sender (16) das zu ortende Objekt mit den Lichtim- ; pulsen beleuchtet.

11. Automatische Verfolgungseinrichtung für ein leuchtendes Ob- ^; jekt, mit einem Ortungssystem nach einem der Ansprüche 1 j bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die A&lagesignale (ES, EG) Stellantriebe steuern, die die optische Achse auf das betref-l fende Objekt gerichtet halten.

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