DE60009403T2

DE60009403T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Lenkung eines Flugkörpers nach einem Ziel mittels Laserabtasten

Info

Publication number: DE60009403T2
Application number: DE60009403T
Authority: DE
Inventors: Maurice Adda
Original assignee: Aerospatiale Matra Missiles SA
Current assignee: Aerospatiale Matra Missiles SA
Priority date: 1999-07-30
Filing date: 2000-07-18
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2020-07-19
Also published as: NO319311B1; NO20003883L; IL137507A0; BR0003426A; IL137507A; NO20003883D0; US6357694B1; DE60009403D1; ATE263355T1; FR2797042A1; EP1072858A1; FR2797042B1; ES2215584T3; EP1072858B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Führung eines Flugkörpers zu einem Ziel mittels Laserabtastung.
Die Erfindung dient zwar nicht ausschließlich, aber insbesondere der Führung eines Flugkörpers von einer Waffenstellung aus, die den Laserstrahlwerfer enthält, wobei der Flugkörper einen optischen Empfänger trägt.
Der Laserstrahlwerfer emittiert ein radiales Abtastbild, mit dem das gesamte Führungsgebiet des Flugkörpers abgedeckt werden soll. Er ist einem direkten, optischen Leitweg zugeordnet (oder einem anderen, auf televisueller oder thermischer Grundlage arbeitenden, optischen Beobachtungskanal). Die Patentschriften GB-2146450-A und FR-A-2593291 beschreiben Systeme zur Führung eines Flugkörpers zu einem Ziel.
Da der Laserstrahl das gesamte Gebiet abtastet, hat diese Vorgehensweise den Nachteil, dass der Strahl dabei entdeckt und die Waffenstellung eventuell vom Gegner zerstört werden kann.
Die Erfindung hat zum Ziel, die Entdeckungsgefahr des Laserstrahls zu verringern.
Zu diesem Zweck zeichnet sich das Verfahren zur Führung eines Flugkörpers zu einem Ziel mittels Laserabtastung, mit dem man ein Gebiet beobachtet, in dem der Flugkörper bewegt werden kann, um diesen in dem Gebiet zu lokalisieren, gemäß der Erfindung dadurch aus, dass in dem Gebiet ein Bereich rings um die Momentanposition des lokalisierten Flugkörpers festgelegt wird, und dass die Laserabtastung ausschließlich in diesem Bereich durchgeführt wird.
Somit wird die Wahrscheinlichkeit einer Entdeckung des Laserstrahls umso kleiner, je kleiner die "Fläche" ist, die vom Strahl abgetastet wird.
Auch wenn man die Möglichkeit in Betracht ziehen könnte, nicht mehr als diesen Bereich abzutasten (Laser eingeschaltet) und das restliche Gebiet auszuschließen, ist es von Vorteil (hauptsächlich aus praktischen Gründen bei der Anpassung der vorhandenen Systeme), dass die Abtastung zwar sozusagen im ganzen Gebiet erfolgt, das Einschalten des Laserstrahls aber mit der Abtastung dieses Bereichs zusammenfällt.
In diesem Fall erfolgt die "Abtastung" weiterhin im gesamten Gebiet, im Wesentlichen bei ausgeschaltetem Laserstrahl, wobei der Laserstrahl ausschließlich in dem festgelegten Bereich (der wesentlich kleiner ist als das Gebiet) um die Momentanposition des Flugkörpers herum eingeschaltet und eventuell zu sichten ist, und dessen Reichweite von verschiedenen Parametern abhängt, die je nach Abschussbedingungen des Flugkörpers variieren können.
Zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Führung eines Flugkörpers zu einem Ziel mittels Laserabtastung, mit:

– einer Einrichtung zur Emission eines Laserstrahls, der dazu dient, Steuerbefehle an den Flugkörper zu übertragen;
– einer Einrichtung zur Beobachtung eines Gebietes, in dem der Flugkörper bewegt werden kann, um diesen Flugkörper in diesem Gebiet zu lokalisieren, und
– einer Einrichtung zum Abtasten des Gebietes mittels des Laserstrahls, die mit der Emissionseinrichtung verbunden ist,

– eine Einrichtung zur Festlegung eines Bereichs um die Momentanposition des Flugkörpers in dem Gebiet, die mit der Beobachtungseinrichtung verbunden ist, und
– eine Einrichtung zur Aktivierung des Laserstrahls in diesem Bereich, die mit der Einrichtung verbunden ist, die diesen Bereich festlegt.

Vorteilhafterweise handelt es sich bei der Einrichtung zur Aktivierung des Laserstrahls um eine Einschalteinrichtung für den Laserstrahl, die mit der Abtasteinrichtung des Gebietes phasengleich ist, so dass das Einschalten des Strahls mit der Abtastung des Bereichs zusammenfällt.
Insbesondere wird eine Verringerung der Entdeckungsgefahr durch eine derartige Abtastung dadurch erhalten, dass nur der Teil des Führungsgebietes abgedeckt wird, in dem sich der Flugkörper befindet.
Vorteilhafterweise enthält die Beobachtungseinrichtung eine Videokamera, wobei eine halbtransparente Platte in den Lichtweg zwischen dem Sucher und der Kamera eingelegt werden kann.
Vorzugsweise ermöglicht ein Bildschirm die Visualisierung des festgelegten Bereichs innerhalb des Gebietes.
Entweder teilt sich der Bildschirm mit der Kamera die gleiche, halbtransparente Platte, die in den Lichtweg eingelegt ist, oder die Kamera und der Bildschirm sind versetzt und beide sind einer eigenen, halbtransparenten Platte zugeordnet.
Vorzugsweise erlaubt ein Umschalter, auf Befehl des Bedieners, von einer Laserabtastung des festgelegten Bereichs zu einer Abtastung des Gebietes überzugehen, um den Flugkörper erneut lokalisieren zu können, wenn dieser den festgelegten Bereich verlässt.
Aus den Figuren der beiliegenden Zeichnung ist ersichtlich, wie die Erfindung ausgeführt sein kann. Ähnliche Elemente sind in diesen Figuren mit gleichen Bezugszeichen beschriftet.
1 ist ein Schaltplan eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung zur Führung eines Flugkörpers zu einem Ziel mittels Laserabtastung gemäß der Erfindung.
2 zeigt das Beobachtungsgebiet, in dem ein Bereich um den Flugkörper festgelegt ist.
3 bis 5 zeigen unterschiedliche Einrichtungen der Vorrichtung der Erfindung, die der Bildgebung dienen.
In 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 zur Führung eines Flugkörpers M zu einem Ziel T (2) mittels Laserabtastung dargestellt.
Die Vorrichtung 1 umfasst:

– eine Einrichtung zur Emission eines Laserstrahls 2, der dazu dient, Steuerbefehle an den Flugkörper M zu übertragen, wobei diese Einrichtung einen Laserstrahlgenerator 3 enthält;
– eine Beobachtungseinrichtung 4 (insbesondere eine Videokamera mit Wärmewirkung oder Sonstigem) zur Beobachtung eines Gebietes 5 (2), das auch durch den Pfeil 5A in 1 symbolisiert wird (von der Kamera empfangenes Bild) und in dem sich der Flugkörper M bewegen kann, um diesen Flugkörper im Gebiet 5 zu lokalisieren, und
– eine Abtasteinrichtung 6 mit einem feststehenden Spiegel 6A und einem beweglichen Spiegel 6B zum Abtasten des Gebietes 5 mittels des Laserstrahls 2, die mit dem Generator 3 verbunden ist.

Insbesondere enthält die Vorrichtung 1 gemäß der Erfindung außerdem:

– eine Einrichtung 7 zur Festlegung eines Bereichs 8 (2) um die Momentanposition des Flugkörpers M im Gebiet 5, die an die Beobachtungseinrichtung 4 mittels einer Verbindung 9 angeschlossen ist, und
– eine Einrichtung zur Aktivierung 10 des Laserstrahls 2 im Bereich 8, die mittels einer Verbindung 11 an die Einrichtung 7, die den Bereich 8 festlegt, angeschlossen ist.

Im Übrigen ist die Aktivierungseinrichtung 10 durch eine Verbindung 12 an den Laserstrahlgenerator 3 angeschlossen und die Abtasteinrichtung 6 durch eine Verbindung 13 an die Festlegungseinrichtung 7.
In diesem Beispiel handelt es sich bei der Einrichtung zur Aktivierung 10 des Laserstrahls 2 um eine Einrichtung, mit der der Strahl (über die Verbindung 12) phasengleich mit der Abtasteinrichtung 6 des Gebietes 5 eingeschaltet wird, so dass das Einschalten des Strahls mit dem Abtasten des festgelegten Bereichs 8 zusammenfällt (über die Verbindung 13).
Die Vollständigkeit der radialen Abtastung (in Richtung der Achsen Y–Y; Z–Z, wobei gilt, dass die Achse X–X diejenige ist, die die Waffenstellung mit dem Ziel "verbindet") wird somit ausschließlich auf den Teil (Bereich 8) des Führungsgebietes 5 reduziert, in dem sich der Flugkörper M befindet.
Zu diesem Zweck wird der Laser phasengleich mit der Abtastung des Strahls ein- und ausgeschaltet, so dass das Einschalten des Lasers mit der Abtastung der "Position" (im weiteren Sinne des vorstehend verwendeten Begriffs "Bereich") des Flugkörpers durch den Strahl zusammenfällt. Die Waffenstellung ermittelt die Position des Flugkörpers im Führungsgebiet mittels einer Videoaufnahme, die mit einer Bildverarbeitungseinrichtung gekoppelt ist (in 1 insgesamt mit dem Bezugszeichen 7 beschriftet).
Wenn eine Waffenstellung nur einen direkten, optischen Leitweg aufweist (Sucher 14 in den 3 bis 5, wobei das Bezugszeichen 15 das Auge des Beobachters bezeichnet), ist zusätzlich eine Kamera 4 zur Bilderfassung erforderlich, wobei dafür außerdem in den Lichtweg eine halbtransparente Platte 16 (3) eingelegt wird.
Wie in 4 ersichtlich ist, kann diese optische Anordnung durch einen Mikrobildschirm 17 ergänzt werden, um die Visualisierung des ausgeleuchteten Fensters (oder des Bereichs 8) zu ermöglichen.
4 ist ein Prinzipschaltbild, in der die halbtransparente Platte 16 Folgendes ermöglicht:

– die zweifache Beobachtung des Geschehens mit dem Auge 15 des Beobachters und mit der Kamera 4;
– die zweifache Beobachtung des Geschehens und des Bildes auf dem Mikrobildschirm 17 mit dem Auge 15.

Allerdings ist bei einem solchen Schaltbild nicht auszuschließen, dass die Beobachtung des Mikrobildschirms 17 durch die Kamera 4 gestört ist. Es kann vorteilhafterweise durch ein Schaltbild (5) ersetzt werden, in dem die beiden vorstehend genannten Funktionen getrennt sind, wobei eine zusätzliche, halbtransparente Platte 18 (die ausschließlich dem Mikrobildschirm 17 zugeordnet ist) erlaubt, jegliche, gestörte Beobachtung zu verhindern.
Der Vorteil dieser optischen Anordnung besteht darin, dass durch Überlagerung des Geschehens (Gebiet 5) eine Visualisierung des Fensters der Flugkörperführung (Bereich 8) erhalten werden kann. Man kann somit in Betracht ziehen, falls die "Flugkörperlokalisierung" den Flugkörper verliert (der Flugkörper sich also außerhalb des Fensters befindet), an die Lokalisierungseinrichtung 7 (auf Befehl des Bedieners) ein Kommando zur Wiederaufnahme (in 1 durch den Eingang 19 symbolisiert) der kompletten Abtastung des Gebietes 5 mittels des Laserstrahls zu senden, wodurch der Flugkörper erneut "eingefangen" werden kann.

Claims

Verfahren zur Führung eines Flugkörpers (M) zu einem Ziel (T) mittels Laserabtastung, mit welchem ein Gebiet (5) beobachtet wird, in dem der Flugkörper (M) bewegt werden kann, um diesen Flugkörper in diesem Gebiet (5) zu lokalisieren, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gebiet (5) ein Bereich (8) rings um die Momentanposition des lokalisierten Flugkörpers (M) festgelegt wird, und dass die Laserabtastung ausschließlich in diesem Bereich (8) erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 1, in dem die Abtastung eigentlich im gesamten Gebiet (8) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschalten des Laserstrahls (2) mit der Abtastung des Bereichs (8) zusammenfällt.
Vorrichtung zur Führung eines Flugkörpers zu einem Ziel mittels Laserabtastung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1 oder 2, mit: – einer Einrichtung (3) zur Emission eines Laserstrahls (2), der dazu dient, Steuerbefehle an den Flugkörper (M) zu übertragen;, – einer Einrichtung (4) zur Beobachtung eines Gebietes (5), in dem der Flugkörper (M) bewegt werden kann, um diesen Flugkörper (M) im Gebiet (5) zu lokalisieren, und – einer Einrichtung (6) zur Abtastung des Gebietes (5) mittels des Laserstrahls (2), die mit der Einrichtung zur Laserstrahlemission (3) verbunden ist, gekennzeichnet durch: – eine Einrichtung (7) zur Festlegung eines Bereichs (8) rings um die Momentanposition des Flugkörpers (M) im Gebiet (5), die mit der Beobachtungseinrichtung (4) verbunden ist, und – eine Einrichtung (10) zur Aktivierung des Laserstrahls (2) im Bereich (8), die mit der Einrichtung (7) verbunden ist, die den Bereich (8) festlegt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Aktivierung des Laserstrahls (2) eine Einschalteinrichtung (10) für den Laserstrahl ist, die mit der Abtasteinrichtung (6) des Gebietes (5) phasengleich ist, so dass das Einschalten des Strahls (2) mit der Abtastung des Bereichs (8) zusammenfällt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beobachtungseinrichtung eine Videokamera (4) aufweist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine halbtransparente Platte (16) in den Lichtweg zwischen dem Sucher (14) und der Kamera (4) eingelegt ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bildschirm (17) die Visualisierung des Bereichs (8) innerhalb des Gebietes (5) erlaubt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Bildschirm (17) mit der Kamera (4) die gleiche, in den Lichtweg eingelegte, halbtransparente Platte (16) teilt.
Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (4) und der Bildschirm (17) versetzt sind und beide einer eigenen, halbtransparenten Platte (16, 18) zugeordnet sind.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Umschalter (19) es erlaubt, auf Befehl des Bedieners von einer Laserabtastung des Bereichs (8) zu einer Abtastung des Gebietes (5) überzugehen.