CH712974A2 - Device for controlling an intercepting drone. - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Steuerung einer Abfangdrohne (6), die in einen Raumwinkel hinein Leitdaten mit codierten Steuerungsbefehlen an die Abfangdrohne übermittelt. Die Vorrichtung zur Steuerung einer Abfangdrohne (6) enthält ein Gerät (11) zum Erzeugen eines Lichtstrahlenbündels, ein Kodiergerät (13, 18) zum Kodieren des erzeugten Lichtstrahlenbündels mit den Daten, die zur Steuerung der Flugbahn der Abfangdrohne (6) zu einer Zieldrohne notwendig sind, ein Ablenk-Gerät (15) zum schrittweisen Ablenken des Lichtstrahlenbündels über eine gegebene Anzahl Teilfelder (23) eines Abtastfeldes (16) und einen Rechner (22). Das Kodiergerät (13, 18) und das Ablenkgerät (15) sind gegenseitig mit Hilfe des Rechners (22) miteinander gekoppelt, um auf jedem Teilfeld (23) des Abtastfeldes (16) einen individuellen Code zu erzeugen, der wenigstens als erste Angabe das Teilfeld (23) bezeichnet, in dem sich die Abfangdrohne (6) befindet und als zweite Angabe das Teilfeld (23) bezeichnet, in welches die Abfangdrohne (6) gelangen soll. Das Abtastfeld (16) zur Kodierung der Abfangdrohne (6) ist in einen veränderlichen kegelförmigen Raumwinkel abstrahlbar, der im Zentrum den aktuellen Aufenthaltsort der Zieldrohne umfasst.The invention is based on a device for controlling an intercepting drone (6), which transmits guidance data with coded control commands to the intercepting drone in a solid angle. The interception drone control apparatus (6) includes a light beam generator (11), an encoder (13, 18) for encoding the generated light beam with the data necessary to control the trajectory of the interceptor drone (6) to a target drone are a deflection device (15) for gradually deflecting the light beam over a given number of subfields (23) of a scanning field (16) and a computer (22). The coding device (13, 18) and the deflection device (15) are mutually coupled with the aid of the computer (22) in order to generate on each subfield (23) of the scanning field (16) an individual code which at least serves as the first indication of the subfield (23), in which the intercepting drone (6) is located and designates the subfield (23) as a second indication, into which the intercepting drone (6) is to pass. The scanning field (16) for coding the intercepting drone (6) is radiatable into a variable conical solid angle, which comprises in the center the current location of the target drone.
Description
Beschreibung Technisches Gebiet [0001] Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Steuerung eines Flugkörpers, bei welchem in einen Raumwinkel hinein Leitdaten mit codierten Steuerungsbefehlen an einen Flugkörper übermittelt werden. Weiterhin geht die Erfindung aus von einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, welche Einrichtungen zur Erzeugung codierter Leitdaten sowie zur gerichteten Aussendung in einen Raumwinkel hinein aufweist.Description TECHNICAL FIELD The invention is based on a method for controlling a missile, in which guidance data with coded control commands are transmitted to a missile in a solid angle. Furthermore, the invention is based on a device for carrying out this method, which has means for generating coded guide data as well as for directional transmission into a solid angle.
Hintergrund der Erfindung [0002] Im militärischen wie auch im zivilen Bereich besteht bereits seit geraumer Zeit der Bedarf, Objekte wie beispielsweise Gebäude, Feldlager oder Flugplätze vor einer Einsichtnahme durch unbefugte Personen zu schützen. Dies geschieht gewöhnlich durch eine Zutrittssicherung, mittels welcher der Zutritt unbefugter Personen zu dem zu sichernden Objekt und damit auch dessen Einsichtnahme unterbunden wird. Es besteht jedoch nicht nur die Möglichkeit der direkten Besichtigung des Objekts durch eine Person. Überfliegende Satelliten oder Flugzeuge zum Beispiel können ebenfalls unbefugten Personen Informationen über das zu sichernde Objekt liefern. Damit dies zuverlässig verhindert werden kann, ist zunächst erforderlich, Eindringversuche zu erkennen. Zu diesem Zweck werden diverse Überwachungssysteme eingesetzt. Beispielsweise werden an Zäunen Überwachungskameras verwendet, die ein unerkanntes Eindringen von Personen in eine um ein zu sicherndes Objekt herum gebildete Sicherheitszone verhindern sollen. In der Luft dient demselben Zweck die militärische Luftraumüberwachung. Wurde ein unbefugtes Eindringen erkannt, können geeignete Gegenmassnahmen ergriffen werden.Background of the Invention For some time now there has been a need in the military and civilian fields to protect objects such as buildings, camps or airfields from unauthorized viewing. This is usually done by an access security, by means of which the access of unauthorized persons to the object to be secured and thus also its inspection is prevented. However, there is not only the possibility of a direct inspection of the object by a person. For example, overflighting satellites or aircraft can also provide unauthorized persons with information about the object to be secured. For this to be reliably prevented, it is first necessary to detect intrusion attempts. Various monitoring systems are used for this purpose. For example, security cameras are used on fences, which are intended to prevent unidentified intrusion of persons into a security zone formed around an object to be secured. In the air military airspace surveillance serves the same purpose. If an unauthorized intrusion has been detected, appropriate countermeasures can be taken.
[0003] Während Eindringversuche von Personen und vergleichsweise grossen bemannten Bodenfahrzeuge oder Flugzeugen von den gängigen Systemen vergleichsweise zuverlässig unterbunden werden, hat sich herausgestellt, dass im Zuge der technischen Fortschritte bei unbemannten, verkleinerten Fahrzeugen eine Unterbindung des Eindringens häufig schwierig und aufwendig ist.While intrusion attempts of persons and comparatively large manned ground vehicles or aircraft are relatively reliably prevented by the current systems, it has been found that in the course of technical progress in unmanned, miniaturized vehicles, an inhibition of the intrusion is often difficult and expensive.
[0004] Unter Fahrzeugen sind dabei nicht nur Bodenfahrzeuge, sondern insbesondere auch Luftfahrzeuge wie Kleinst-flugzeuge zu verstehen. Diese Fahrzeuge sind zwischenzeitlich derart klein und unauffällig ausführbar, dass sie von vielen Einrichtungen zur Unterbindung eines Eindringens nicht wirksam adressiert werden. Entsprechende Fahrzeuge können daher mit vergleichsweise guten Erfolgsaussichten zu Aufklärungszwecken eingesetzt werden.Vehicles are understood not only ground vehicles, but in particular also aircraft such as micro-aircraft. These vehicles have since become so small and inconspicuous that they are not effectively addressed by many anti-intrusion devices. Corresponding vehicles can therefore be used with relatively good chances of success for educational purposes.
[0005] Insbesondere stellen Flugkörper ein zunehmendes Bedrohungspotential dar. Unter Flugkörpern sind dabei alle Typen von Fluggeräten zu verstehen, insbesondere Hubschrauber, Ballone oder Prallluftschiffe. Vertikal startende und landende Fluggeräte, sogenannte VTOLs, stellen somit ebenfalls Flugkörper dar, ebenso unbemannte, mit mehreren Luftschrauben ausgestattete Geräte, sogenannte UAVs oder Drohnen. Diese Flugkörper können technisch derart ausgeführt sein, dass sie von den üblichen Einrichtungen zur Unterbindung eines Eindringens in einen Luftraum nicht sinnvoll adressiert werden. Da der Luftraum über zu sichernden Objekten wie Feldlagern oder Gebäuden üblicherweise nicht durch Zäune, Mauern oder dergleichen gegenüber einem unbefugten Zutritt geschützt ist, können solche Flugkörper erfolgreich zur Aufklärung oder Informationsbeschaffung eingesetzt werden. Lösungen im Stand der Technik [0006] Aus dem Stand der Technik ist bekannt, in einen Luftraum eingedrungene Flugkörper - nachfolgend als Zieldrohne bezeichnet - durch einen weiteren Flugkörper - nachfolgend als Abfangdrohne bezeichnet - direkt zu bekämpfen.In particular, missiles represent an increasing threat potential. In this case, missiles are to be understood as meaning all types of aircraft, in particular helicopters, balloons or impact airships. Vertical take-off and landing aircraft, so-called VTOLs, thus also constitute missiles, as well as unmanned, multi-propelled devices, so-called UAVs or drones. These missiles may be technically designed so that they are not meaningfully addressed by the usual means to prevent entry into an airspace. Since the airspace over objects to be secured such as field camps or buildings is usually not protected by fences, walls or the like against unauthorized access, such missiles can be successfully used for reconnaissance or information gathering. Solutions in the Prior Art It is known from the prior art to directly attack missiles which have entered an airspace - hereinafter referred to as a target drone - by means of another missile - hereinafter referred to as intercept drones.
[0007] So offenbart beispielsweise RU 2 490 584 zur Abwehr und Bekämpfung von Zieldrohnen eine Abfangdrohne, welche mittels eigener Radar- und Videodetektoren die Zieldrohne erfasst und bei Unterschreiten einer gewünschten Maximaldistanz ein bis vier stabile Netze gegen die Zieldrohne ausschleudert. Die Netze sind mit Fallschirmen ausgestattet und bleiben über eine Seilverbindung mit der Abfangdrohne verbunden, wenn das Netz die Zieldrohne eingefangen hat.For example, RU 2 490 584 for the defense and control of target drones discloses a interceptor drone, which detects the target drone by means of its own radar and video detectors and ejects one to four stable nets against the target drone falls below a desired maximum distance. The nets are equipped with parachutes and remain connected to the interceptor drone via a rope connection when the net has captured the target drone.
[0008] Nachteilig an der im Stand der Technik vorgeschlagenen Lösung ist es, dass die Abfangdrohne mit eigenen Radar- und Videodetektoren ausgestattet werden muss. Diese Detektoren sind häufig schwer und können daher insbesondere bei kleineren Abfangdrohnen mit eingeschränkter Nutzlast nicht zum Einsatz kommen. Weiterhin ist die bekannte Abfangdrohne mit einer komplexen Auswertlogik zur Erfassung der Zieldrohne, der Flugbahnsteuerung hin zur Zieldrohne, der Berechnung der Maximaldistanz sowie des Auslösens der Netze als Wirkmittel gegen die Zieldrohne auszustatten. Diese Auswertlogik ist besonders kostenintensiv.A disadvantage of the proposed solution in the prior art is that the interceptor drone must be equipped with its own radar and video detectors. These detectors are often heavy and therefore can not be used, especially for smaller interception drones with limited payload. Furthermore, the known intercept drone with a complex evaluation logic for detecting the target drone, the trajectory control towards the target drone, the calculation of the maximum distance and the triggering of the networks as an agent against the target drone to equip. This evaluation logic is particularly costly.
[0009] Aus der Bekämpfung von Luftzielen mittels Geschossen aus Rohrwaffen ist bekannt, zur Verbesserung der Bekämpfungsleistung lenkbare Geschosse einzusetzen, denen von einer Bodenstation Lenkdaten zur Geschossbahnkorrektur in der Endphase der Geschossflugbahn übermittelt werden.From the fight against air targets by projectiles from guns is known to use steerable projectiles to improve the control performance, which are transmitted from a ground station steering data for bullet train correction in the final phase of the projectile trajectory.
[0010] Hierzu ist aus DE 4 416 211 ist ein Verfahren zur Flugbahnkorrektur von zeitlich dicht aufeinanderfolgenden Geschossen unterschiedlicher Ablagen aus einer Salve einer Maschinenkanone mit Hilfe eines Laserleitstrahles bekannt. Dabei wird der Leitstrahl nicht auf das jeweilige Geschoss, sondern auf das schnell bewegliche (Luft-)Ziel gerichtet und diesem nachgeführt. Die einzelnen Geschosse entnehmen sich die die für ihre Korrekturen erforderlichen Daten zu einem von ihnen bestimmten Zeitpunkt autonom dem Leitstrahl selbst. Hierzu setzt sich der Leitstrahl aus einem zentralenFor this purpose, from DE 4 416 211 a method for trajectory correction of temporally close successive projectiles of different shelves from a salvo of a machine gun using a laser beam is known. The beacon is not aimed at the respective projectile, but at the fast moving (air) target and this tracked. The individual projectiles take the data required for their corrections independently of the guide beam itself at a time determined by them. For this purpose, the guide beam is composed of a central one
Leitstrahlsegment, welches auf das Ziel gerichtet bleibt, und mindestens vier äusseren um das zentrale Segment herum angeordneten Leitstrahlsegmenten zusammen. Das Licht der einzelnen Leitstrahlsegmente ist unterschiedlich moduliert, so dass die im Leitstrahl befindlichen Geschosse aufgrund der jeweils empfangenen Modulation ihre Ablage bestimmen können und wissen, in welcher Richtung sie korrigiert werden müssen. Der Abstand zwischen den Mittelpunkten der einzelnen äusseren Leitstrahlsegmente und dem inneren Leitstrahlsegment entspricht der maximalen Korrekturmöglichkeit der Geschosse. Ist der Richtungswinkel der Korrektur in dem jeweiligen äusseren Leitstrahlsegment konstant, so liegt die Geschossachse nach der Korrektur immer innerhalb des zentralen Leitstrahlsegmentes. Mit Hilfe einer in dem jeweiligen Geschoss befindlichen Auswertelektronik wird mit diesen Informationen der optimale Auslösezeitpunkt für die entsprechende Korrekturladung ermittelt.Guide beam segment, which remains directed to the target, and at least four outer arranged around the central segment Leitstrahlsegmenten together. The light of the individual guide beam segments is modulated differently, so that the projectiles located in the guide beam can determine their placement on the basis of the respectively received modulation and know in which direction they have to be corrected. The distance between the centers of the individual outer Leitstrahlsegmente and the inner Leitstrahlsegment corresponds to the maximum correction possibility of the projectiles. If the directional angle of the correction in the respective outer guide beam segment is constant, then the projectile axis always lies within the central guide beam segment after the correction. With the help of a located in each floor evaluation electronics is determined with this information, the optimal triggering time for the corresponding correction charge.
[0011] Das Dokument EP 0 234 030 offenbart eine Vorrichtung zum Lenken eines oder mehrerer Geschosse oder Raketen mittels eines elektromagnetischen Leitstrahls, z.B. eines C02-Laser-Leitstrahls, mit einer räumlichen Kodierung. Zur räumlichen Kodierung des Leitstrahles werden einerseits ein Modulator und andererseits eine Abtastvorrichtung verwendet, die über einen Rechner miteinander verbunden sind. Der Leitstrahl wird z.B. mit Hilfe eines Zielverfolgungsgeräts oder manuell ständig auf das sich bewegende Luftziel gerichtet. Mit der Abtastvorrichtung wird der Leitstrahl schrittweise bewegt, um mit dem Leitstrahl die einzelnen Teilfelder eines Abtastfeldes abzutasten. Nach jedem Schritt wird mit Hilfe eines Modulators über den Leitstrahl ein Code auf das abgetastete Teilfeld des Abtastfeldes übertragen, derart, dass auf jedem Teilfeld des Abtastfeldes ein Code für die Ist-Lage und ein Code für die Soll-Lage der Geschosse erzeugt werden. Dadurch können auch mehrere Flugkörper simultan in verschiedenen Feldern gesteuert werden.Document EP 0 234 030 discloses an apparatus for directing one or more projectiles or rockets by means of an electromagnetic beacon, e.g. a C02 laser beam, with a spatial coding. For spatial coding of the guide beam on the one hand a modulator and on the other hand a scanning device are used, which are connected to each other via a computer. The beacon is e.g. with the help of a tracking device or manually constantly directed to the moving air target. With the scanning device, the guide beam is moved stepwise in order to scan the individual subfields of a scanning field with the guide beam. After each step, a code is transmitted to the sampled subfield of the scanning field by means of a modulator via the guide beam, such that a code for the actual position and a code for the desired position of the projectiles are generated on each subfield of the scanning field. As a result, several missiles can be controlled simultaneously in different fields.
Aufgabe der Erfindung [0012] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein zuverlässiges und kostengünstiges Verfahren zur Unterbindung des Eindringens von Flugkörpern und in einen Luftraum bereitzustellen. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen. Insbesondre ist es Aufgabe der Erfindung, ein bekanntes Verfahren zur Endphasenlenkung lenkbarer Geschosse für die Anwendung für Abfangdrohnen weiterzuentwickeln.OBJECT OF THE INVENTION The object of the present invention is to provide a reliable and cost-effective method of preventing the ingress of missiles and into an air space. It is another object of the invention to provide a device for carrying out the method. In particular, it is an object of the invention to develop a known method for final phase steerable steerable projectiles for the application for intercept drones.
Beschreibung der Erfindung [0013] Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Steuerung einer Abfangdrohne, mit der diese Aufgabe gelöst wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Gerät zum schrittweisen Ablenken eines optischen Lichtstrahlenbündels über einen vordefinierten Raumwinkel und ein zweites Gerät zum Kodieren des Lichtstrahlenbündels über einen Rechner miteinander gekoppelt sind, um auf jedem Teilfeld eines Abtastfeldes einen eigenen Code zu erzeugen.DESCRIPTION OF THE INVENTION The device according to the invention for controlling an intercepting drone, with which this object is achieved, is characterized in that a first device for the stepwise deflection of an optical light beam over a predefined solid angle and a second device for coding the light beam via a computer are coupled together to generate a separate code on each subfield of a scanning field.
[0014] Vorzugsweise wird mit Hilfe des ersten Geräts zum Ablenken des Lichtstrahlenbündels ein schachbrettartiges Abtastfeld erzeugt und jedes Teilfeld dieses Abtastfeldes erhält mit Hilfe des zweiten Geräts zum Kodieren des Lichtstrahlenbündels einen eigenen Code. Statt des schachbrettartigen Abtastfeldes kann auch ein Abtastfeld mit Kreisen oder Spiralen oder einem beliebigen anderen Muster erzeugt werden.Preferably, with the aid of the first device for deflecting the light beam, a checkerboard-like scanning field is generated and each subfield of this scanning field is given its own code with the aid of the second device for coding the light beam. Instead of the checkered scanning field, a scanning field with circles or spirals or any other pattern can be generated.
[0015] Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung ist anhand der beigefügten Zeichnung eines Blockdiagramms beschrieben. Das Abtastfeld wird von einer Sendeeinrichtung so in den Raum abgestrahlt, dass der Raumwinkel des Abtastfeldes zumindest einen Teil der Flugbahn der Abfangdrohne enthält, damit während dieser Überschneidung eine Datenübertragung auf die Abfangdrohne erfolgen kann. Bevorzugt wird das Abtastfeld zur Codierung einer Abfangdrohne in einen festen oder auch veränderlichen Raumwinkel abgestrahlt, der im Bereich seines Zentrums den aktuellen Aufenthaltsort der Zieldrohne enthält.An embodiment of the inventive device is described with reference to the accompanying drawing of a block diagram. The scanning field is radiated by a transmitting device in the room so that the solid angle of the scanning contains at least part of the trajectory of the interceptor drone, so that during this overlap data transfer to the interceptor drone can take place. Preferably, the scanning field is emitted to encode an intercepting drone in a fixed or variable space angle, which contains the current location of the target drone in the region of its center.
[0016] Die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Steuerung eines Flugkörpers ermöglicht es, mit Hilfe eines räumlich modulierten Laserlichtstrahlenbündels eine Abfangdrohne während ihres Fluges solange Steuerdaten zu übermitteln, mit Hilfe derer die Abfangdrohne zur Zieldrohne hinsteuern kann, bis sie ihr Ziel erreicht hat.The inventive device for controlling a missile allows using a spatially modulated laser light beam to transmit an intercepting drone while her flight control data, with the help of which the intercepting drone can steer to the target drone until it has reached its destination.
[0017] Die Erfindung besteht im Wesentlichen darin, ein Lichtstrahlenbündel, insbesondere elektromagnetisches Lichtstrahlenbündel bevorzugt im infraroten Bereich des optischen Spektrums und besonders bevorzugt einen IR-Laserstrahl zuerst durch einen akusto-optischen oder elektro-optischen Kristall zu modulieren mit einem Code, der die zu übermittelnden Informationen enthält. Als Lichtquelle eignet sich ein CO2-Laser, ein Neodym-Festkörperlaser, besonders bevorzugt sind Faserlaser oder Diodenlaser. Zur Erschwerung einer Aufklärung der erfindungsgemässen Vorrichtung ist eine Abstrahlung in einem Spektralbereich bevorzugt, welcher vom menschlichen Auge nicht wahrgenommen werden kann. Das kodierte Lichtstrahlenbündel wird durch eine geeignete Einrichtung, insbesondere einen Ablenk- oder Abtastspiegel oder bevorzugt einen rotierenden Segmentspiegel derart abgelenkt, dass er z.B. ein schachbrettartiges Abtastfeld erzeugt, mit in der Fig. 1 beispielhaft dargestellten 8 mal 8 Teilfeldern. Das abgelenkte Lichtstrahlenbündel beleuchtet dabei solange jedes Teilfeld, bis die erforderlichen Informationen übertragen sind, und geht dann zum nächsten Teilfeld über. Der Wechsel von einem zum nächsten Teilfeld kann dabei kontinuierlich oder schrittweise erfolgen.The invention consists essentially in modulating a light beam, in particular electromagnetic light beam preferably in the infrared region of the optical spectrum and particularly preferably an IR laser beam first by an acousto-optical or electro-optical crystal with a code to the contains conveying information. The light source is a CO2 laser, a neodymium solid-state laser, particularly preferred are fiber lasers or diode lasers. To make it easier to elucidate the device according to the invention, radiation in a spectral range which can not be perceived by the human eye is preferred. The coded light beam is deflected by a suitable means, in particular a deflection or scanning mirror or preferably a rotating segment mirror such that it is e.g. produces a checkerboard-like scanning field, with 8 times 8 sub-fields exemplified in FIG. The deflected light beam illuminates each subfield until the required information is transmitted, and then proceeds to the next subfield. The change from one to the next subfield can be done continuously or stepwise.
[0018] Die notwendige Energie zur Erzeugung des Abtastfeldes 16 ist sehr gering, da zu einem beliebigen Zeitpunkt jeweils nur ein Teilfeld 23 des Abtastfeldes 16 beleuchtet wird. Die Kodierung soll beliebig gewählt werden können und auch beliebig veränderbar sein.The necessary energy for generating the scanning field 16 is very low, since at any one time only a subfield 23 of the scanning field 16 is illuminated. The coding should be arbitrary and can be changed as desired.
[0019] Die erfindungsgemässe Korrekturvorrichtung besteht aus folgenden Geräten: a) Gerät zur Erzeugung des elektromagnetischen Lichtstrahlenbündels; b) Gerät zum Aufweiten des Lichtstrahlenbündels und Einstellen seiner Divergenz; c) Modulator zum Kodieren des Lichtstrahlenbündels, z.B. mit einem akusto-optischen oder elektro-optischen Kristall; d) Zoom-Optik, um das Lichtstrahlenbündel auf die gewünschte Querschnittsfläche einzustellen, e) Gerät, um das modulierten Lichtstrahlenbündel abzulenken, z.B. mit einem Ablenkspiegel (Scanning-Mirror) oder mit einem Kristall zur Erzeugung eines Abtastfeldes.The inventive correction device consists of the following devices: a) device for generating the electromagnetic light beam; b) device for expanding the light beam and adjusting its divergence; c) Modulator for coding the light beam, e.g. with an acousto-optic or electro-optic crystal; d) zoom optics to adjust the light beam to the desired cross-sectional area, e) apparatus to deflect the modulated light beam, e.g. with a scanning mirror or with a crystal to produce a scanning field.
[0020] Diese Geräte sind im Folgenden ausführlich beschrieben, a) Gerät zur Erzeugung des elektromagnetischen Lichtstrahlenbündels: Die Wellenlänge eines solchen Lichtstrahlenbündels beträgt z.B. 1.06 micron oder 10.6 micron. Insbesondere eignet sich ein CO2-Laser oder ein Neodym-Laser mit einer Ausgangsleistung von 1-30 Watt oder ein Faserlaser oder Diodenlaser, b) Gerät zum Aufweiten des Lichtstrahlenbündels und Einstellen seiner Divergenz: Zum Aufweiten des Lichtstrahlenbündels wird ein «IR-Beam-Expander» verwendet, mit welchem das Lichtstrahlenbündel um das mehrfache aufgeweitet werden kann. Dieses Gerät eignet sich für Lichtstrahlenbündel mit einer Wellenlänge von 10.6 micron, die von einem CO2-Laser erzeugt werden. Das Gerät ermöglicht es, die Divergenz des Lichtstrahlenbündels einzustellen, c) Modulator zum Kodieren des Lichtstrahlenbündels: Zur Modulation und Kodierung des Lichtstrahlenbündels wird ein akus-to-optischer oder elektro-optischer Modulator verwendet. Die zur Kodierung erforderliche Treiber-Elektronik ist Bestandteil des Geräts. Die Modulationsfrequenz beträgt z.B. 10 MHz. d) Zoom-Optik; Als Fokussiergerät wird eine Zoom-Optik ZPO (Zoom-Projection-Optic) verwendet, mit welcher der Strahlquerschnitt variiert werden kann. Damit wird erreicht, dass im Bereich des in seiner Flugbahn zu korrigierendem Geschoss der Strahlquerschnitt immer annähernd eine konstante Grösse aufweist, obwohl das Geschoss sich immer weiter vom Abschussort entfernt, e) Gerät zum Ablenken des modulierten Lichtstrahlenbündels: Das Lichtstrahlenbündel wird mit Hilfe eines Spiegels eines Prismas, oder mit Hilfe eines akusto-optischen oder eines elektro-optischen Kristalles abgelenkt. Die Befehls-Syntax ist in der nachfolgenden Beschreibung aufgeführt, sie ermöglicht über einen Computer das Gerät zu programmieren und zu steuern. Man unterscheidet verschiedene Abtastverfahren, z.B. das Raster-Scan-Verfahren oder das Vektor-Scan-Verfahren. Mit dem Raster-Scan-Verfahren wird ein schachbrettartiges Muster erzeugt. Mit dem Vektor-Scan-Verfahren lassen sich beliebige Muster erzeugen, z.B. konzentrische Kreise, Spiralen, Rechteckmuster in Kartesischen Koordinaten oder Polar-Koordinaten.These devices are described in detail below, a) Apparatus for generating the electromagnetic light beam: The wavelength of such a light beam is e.g. 1.06 micron or 10.6 micron. In particular, a CO2 laser or a neodymium laser with an output power of 1-30 watts or a fiber laser or diode laser, b) device for expanding the light beam and adjusting its divergence: To expand the light beam is an «IR beam expander »Used with which the light beam can be widened several times. This device is suitable for light beams with a wavelength of 10.6 micron, which are generated by a CO2 laser. The device makes it possible to adjust the divergence of the light beam, c) Modulator for coding the light beam: For modulation and coding of the light beam, an akus-to-optical or electro-optical modulator is used. The driver electronics required for coding is part of the device. The modulation frequency is e.g. 10 MHz. d) zoom optics; The focusing device used is a zoom optic ZPO (Zoom Projection Optic) with which the beam cross section can be varied. This ensures that the beam cross-section in the area of the projectile to be corrected in its trajectory is always approximately constant, even though the projectile is farther and farther from the launching location. E) Device for deflecting the modulated light beam: The light beam is detected by means of a mirror Prism, or with the help of an acousto-optic or an electro-optical crystal deflected. The command syntax is listed in the following description, it allows to program and control the device via a computer. A distinction is made between different scanning methods, e.g. the raster scan method or the vector scan method. The grid-scan process creates a checkered pattern. With the vector scan method, any patterns can be generated, e.g. concentric circles, spirals, rectangular patterns in Cartesian coordinates or polar coordinates.
[0021] Gemäss Fig. 1 erzeugt der von einer Stromquelle 10 gespiesene Laser 11 ein Laserstrahllichtbündel, dessen Divergenz von einem Gerät 12 zum Aufweiten des Lichtstrahlenbündels eingestellt wird. Durch einen Modulator 13 wird das Lichtstrahlenbündel anschliessend kodiert. Das kodierte Lichtstrahlenbündel wird durch eine Zoom-Optik 14 derart geändert, dass während des Fluges der Abfangdrohne 6 z.B. der Querschnitt des Lichtstrahlenbündels entfernungsabhängig eingestellt werden kann. Durch einen Abtastspiegel 15 wird das fokussierte und kodierte Lichtstrahlenbündel abgelenkt und erzeugt das schachbrettartige Abtastfeld 16. An den Modulator 13 ist über einen Treiber 17 ein Kodierer 18 angeschlossen und an den Abtastspiegel 15 ist über einen Treiber 19 ein Steuerorgan 20 angeschlossen. An die Zoom-Optik 14 ist über einen Treiber 21 ebenfalls das Steuerorgan 20 angeschlossen. Sowohl der Kodierer 18 als auch das Steuerorgan 20 sind an einem gemeinsamen Rechner 22 angeschlossen. Im schachbrettartigen Abtastfeld 16 des Laserstrahlenbündels sind unterschiedliche zulässige Positionen der Abfangdrohne 6 in verschiedenen Teilfeldern 23 angedeutet.According to FIG. 1, the laser 11 fed by a current source 10 generates a laser beam light beam whose divergence is set by a device 12 for widening the light beam. By a modulator 13, the light beam is then encoded. The coded light beam is changed by a zoom lens 14 such that during flight of the intercept drone 6 e.g. the cross section of the light beam can be set as a function of distance. By a scanning mirror 15, the focused and coded light beam is deflected and generates the checkered scanning field 16. To the modulator 13 is connected via a driver 17, a coder 18 and the scanning mirror 15 is connected via a driver 19, a control member 20. To the zoom lens 14 is also connected via a driver 21, the control member 20. Both the encoder 18 and the control member 20 are connected to a common computer 22. In the checkerboard scanning field 16 of the laser beam different permissible positions of the interceptor drone 6 in different subfields 23 are indicated.
[0022] Die Wirkungsweise der beschriebenen Steuerungsvorrichtung ist wie folgt: Das in der Fig. 1 dargestellte, schachbrettartige Abtastfeld 16 weist in jeder Zeile und in jeder Kolonne in diesem Ausführungsbeispiel je 8 Teilfelder 23 auf und besteht somit aus 8 χ 8 = 64 Teilfeldern 23. Die Anzahl der Teilfelder kann beliebige andere ganzzahlige Grössen umfassen. In jedem Teilfeld 23 verweilt das Lichtstrahlenbündel beispielsweise die Zeit t1 = 1,25 musec. Der Lichtstrahlenbündel benötigt somit 8 χ 1,25 = 10 musec zum Abtasten einer Zeile und springt dann zum Anfang der nächsten Zeile. Dafür benötigt das Lichtstrahlenbündel die Zeit t.2 = 2,5musec. Zum Abtasten sämtlicher Zeilen benötigt das Lichtstrahlenbündel die Zeit t3 = 8 χ (10 + 2,5) = 100 musec.The operation of the control device described is as follows: The illustrated in Fig. 1, checkered scanning field 16 has in each row and in each column in this embodiment, each 8 subfields 23 and thus consists of 8 χ 8 = 64 subfields 23rd The number of subfields may include any other integer sizes. In each subfield 23, the light beam dwells, for example, the time t1 = 1.25 musec. The light beam thus requires 8 χ 1,25 = 10 musec to scan one line and then jumps to the beginning of the next line. For this, the light beam requires the time t.2 = 2.5musec. For scanning all lines, the light beam requires the time t3 = 8 χ (10 + 2.5) = 100 musec.
[0023] Der Abtastspiegel 15 schwingt daher mit einer Frequenz fa = 80 Hz in Zeilenrichtung, d.h. im Azimut und mit einer Frequenz fe = 10 Hz in Kolonnenrichtung, d.h. in Elevation. In der Zeit t1 = 1,25 musec, in welcher das Lichtstrahlenbündel in einem Teilfeld 23 verweilt, müssen sämtliche erforderlichen Informationen des Lichtstrahlenbündels an einem Empfänger der Abfangdrohne 6 übertragen werden. In dieser Zeit t1 wird der Abfangdrohne 6 mitgeteilt, in welchem Teilfeld 23 es sich befindet. Bei 64 Teilfeldern 23 benötigt man je 3 Bit für die Bezeichnung der Kolonne und weitere 3 Bit für die Bezeichnung der Zeile. Ferner wird der Abfangdrohne 6 mitgeteilt, in welches Feld es gelangen soll; dafür sind wiederum 2 χ 3 = 6 Bit erforderlich. Für Ist- und Soll-Lage sind somit 2 χ 6 = 12 Bit erforderlich. Falls noch für Azimut und Elevation je ein Referenzbit übertragen werden muss, dann sind pro Teilfeld 23 je 14 Bit erforderlich. Dies bedeutet, dass der Modulator 13 in 1,25musec 14 Bit übertragen muss, d.h. in 1,25musec: 14 = 89 musec muss ein Bit übertragen werden. Der Modulator 13 muss daher mit einer Frequenz von wenigstens etwa 12 MHz arbeiten. Zur Vermeidung von Übertragungsfehlern wird daher jede Information nicht nur einmal, sondern beispielsweise zehnmal an die Abfangdrohne 6 übertragen. Daher muss der Modulator statt mit 12 MHz mit 120 MHz arbeiten. Auf diese Weise kann der störende Einfluss der Atmosphäre weitgehend ausgeschaltet werden. Ausserdem ist es möglich, noch weitere Informationen zur Flugbahn der Zieldrohne oder ein Auslösesignal bzw. einen Zeitwert für eine Spreng- oder Zerlegeladung der Nutzlast zu übertragen, insbesondere lässt sich durch Ausnützen der natürlichen Strahlverteilung oder durch eine zusätzliche Modulation die Abfangdrohne 6 in die Mitte eines Teilfeldes 23 lenken. Ausserdem ermöglicht die beschriebene Kodierung des Abtastfeldes 16, mehrere Abfangdrohnen 6 gleichzeitig in verschiedenen Teilfeldern 23 zu lenken, ohne dass die Kodierung geändert werden muss.The scanning mirror 15 therefore oscillates at a frequency fa = 80 Hz in the row direction, i. E. in azimuth and with a frequency fe = 10 Hz in the column direction, i. in elevation. In the time t1 = 1.25 musec, in which the light beam dwells in a subfield 23, all the required information of the light beam must be transmitted to a receiver of the intercept drone 6. In this time t1 the intercept drone 6 is informed, in which subfield 23 it is located. For 64 subfields 23 each requires 3 bits for the name of the column and another 3 bits for the name of the line. Furthermore, the intercept drone 6 is informed, in which field it should go; again 2 χ 3 = 6 bits are required for this. For the actual and target position, 2 χ 6 = 12 bits are required. If in each case one reference bit has to be transmitted for azimuth and elevation, then each subfield 23 requires 14 bits each. This means that modulator 13 must transmit 14 bits in 1.25musec, i. in 1,25musec: 14 = 89 musec one bit has to be transmitted. The modulator 13 must therefore operate at a frequency of at least about 12 MHz. To avoid transmission errors, therefore, each piece of information is transmitted not only once, but for example ten times to the intercept drone 6. Therefore, the modulator must operate at 120 MHz instead of 12 MHz. In this way, the disturbing influence of the atmosphere can be largely eliminated. In addition, it is possible to transmit even more information on the trajectory of the target drone or a trigger signal or a time value for a blasting or disassembling the payload, in particular can be by exploiting the natural beam distribution or by an additional modulation the interceptor drone 6 in the middle of a Steering subfield 23. In addition, the described coding of the scanning field 16 allows to direct several interception drones 6 simultaneously in different sub-fields 23, without the need to change the coding.
Claims (8)
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CH01257/16A CH712974B1 (en) | 2016-09-26 | 2016-09-26 | Device and method for controlling a missile. |
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CH712974A2 true CH712974A2 (en) | 2018-03-29 |
CH712974B1 CH712974B1 (en) | 2020-09-30 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108429566A (en) * | 2018-05-16 | 2018-08-21 | 广州天空概念通信科技有限公司 | A kind of phased transceiver of unmanned plane counter system |
-
2016
- 2016-09-26 CH CH01257/16A patent/CH712974B1/en unknown
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CN108429566A (en) * | 2018-05-16 | 2018-08-21 | 广州天空概念通信科技有限公司 | A kind of phased transceiver of unmanned plane counter system |
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