DE2658689C2

DE2658689C2 - Leitverfahren für Flugkörper und Ablenkvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2658689C2
Application number: DE2658689A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Sogo; Nobuo Utsunomiya Tochigi Yoshino
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1975-12-29
Filing date: 1976-12-23
Publication date: 1983-12-01
Also published as: JPS5842431B2; FR2337365A1; GB1553388A; JPS52116266A; DE2658689A1; US4330099A; FR2337365B1; US4195799A

Description

Die Erfindung betrifft ein Lötverfahren für Flugkörper, bei dem von einer Leitstelle ein Lichtstrahl ausgesendet und dabei fortlaufend derart abgelenkt wird, daß eine mittelpunktsymmetrische Strahl-Abtastfläche entsteht, und bei dem das Flugobjekt mittels eines Lichtempfängers den Lichtstrahl aufnimmt, seine Abweichung vom Mittelpunkt der Strahl-Abtastfläche feststellt und sich auf der Grundlage der ermittelten Abweichdaten in diesen Mittelpunkt einkorrigiert. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Ablenkvorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Ein Leitverfahren der erwähnten Art ist aus der DE-OS 23 14943 bekannt. Dabei wird ein Laserstrahl unter konischer Ablenkung ausgestrahlt und vom Flugobjekt empfangen. Die Position des Flugobjekts innerhalb der vom Laserstrahl abgetasteten Fläche wird aus einer im

ίο Flugobjekt erzeugten Bezugsphase und aus Phase und Amplitude des empfangenen Signals errechnet, worauf das Flugobjekt auf der Grundlage der Rechenergebnisse · in den Mittelpunkt der Abtastfläche geführt wird. Dadurch, daß der Laserstrahl konisch abgelenkt wird, muß der Radius des Strahls zumindest dem halben Radius der Abtastfläche entsprechen, was zur Folge hat, daß der Betrag der Lichtstärke des empfangenen Laserstrahls, bezogen auf eine Einheitsfläche stark vermindert ist. Um dafür einen Ausgleich zu schaffen, muß die Ausgangsleistung des an der Leitslelle befindlichen Lichtsenders sehr hoch sein. Ein weiterer Nachteil des bekannten Verfahrens besteht darin, daß die Auswertung der ermittelten Daten, nämlich Phase und Amplitude des empfangenen Signals, in analoger Weise erfolgt, was die Gefahr von Fehlaus Wertungen mit sich bringt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, das erwähnte Leitverfahren so zu verbessern, daß - bei gleicher Empfangslichtstärke — die Ausgangsleistung des Strahlers an der Leitstelle wesentlich gesenkt werden kann und zugleich die Zuverlässigkeit der Leitung des Flugkörpers erhöht wird. Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegeben.

Bei der Erfindung wird also so vorgegangen, daß das Flugobjekt einen spiralig abgelenkten optischen Strahl empfängt, der, ausgehend vom Spiralmittelpunkt, nach außen in Spiralform abgelenkt wird. Die Position des Flugobjekts innerhalb der Ablenk- bzw. Abtastfläche wird dann dadurch berechnet, daß zunächst die Zeitspanne zwischen einem im Flugobjekt erzeugten Zeit-Bezugsimpuls und dem empfangenen Impuls gemessen wird, worauf dann das Flugobjekt zum Mittelpunkt der Abtastfläche geführt wird. Dabei kann der Radius des Strahls kleiner als '/ίο des Radius der Abtastfläche sein, so daß der Betrag der Lichtstärke des auf eine Einheitsfläehe bezogenen Empfangslichtes vergleichsweise groß ist. Gegenüber dem vorbekannten Leitverfahren kann somit die Ausgangsleistung des Lichtsenders der Leitstelle auf einen Bruchteil erniedrigt werden. Weiterhin ist von Bedeutung, daß beim Verfahren nach der Erfindung Winkel- und Verschiebungsabweichungen gegenüber dem Spiralmittelpunkt in zeitlicher Abhängigkeit ermittelt werden, was die Anwendung einer eine hohe Zuverlässigkeit gewährleistenden digitalen Datenauswertung erleichtert.

Grundsätzlich war es zwar bereits aus der DE-OS 1548838 bekannt, einen Laserstrahl so abzulenken, daß er eine Spirale beschreibt. Dabei handelt es sich jedoch nicht um einen Leitstrahl, sondern um einen Suchstrahl, mit dessen Hilfe die Position eines Zielobjekts über eine große Entfernung hinweg festgestellt wird. Dies geschieht in der Weise, daß der Laserstrahl abwechselnd divergierend und konvergierend auf einer Spiralbahn in Richtung auf das Flugobjekt ausgestrahlt wird; trifft der Strahl auf das Flugobjekt auf, so wird er von diesem reflektiert und gelangt zurück zur Leitstelle, wo die Auswertung und Feststellung der augenblicklichen Entfernung des Flugobjekts durchgeführt wird. Das vorbekannte Verfahren dient somit nicht nur einem anderen Zweck, sondern

unterscheidet sich auch in der Durchführungsweise wesentlich vom Lötverfahren nach der Erfindung. Darüber hinaus würde eine Übertragung des bekarjiten Verfahrens auf ein Leitverfahren nicht zu der gewünschten Erniedrigung der Sendeleistung führen, weil die Phase, während der der Strahl spiralig von außen nach innen geführt wird (konvergierende Spirale), für das Leiten des Flugkörpers unbrauchbar ist.

In den Patentansprüchen 3 und 4 sind besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der beim Verfahren nach der Erfindung anzuwendenden Ablenkvorrichtung angegeben.

In Verbindung mit Ausführungsbeispielen wird anhand der Zeichnung die Erfindung nun näher erläutert. Es zeigen:

Fig. IA, IB: Prinzipdarstellungen des Lichtstrahlleitsyster.is für einen Flugkörper gemäß der Erfindung;

F i g. 2: eine Vorrichtung zur Erläuterung des Prinzips;

Fig. 3A bis 3E: Diagramme zur Erläuterung des Spiralablenksystems des Lichtstrahls;

Fig. 4A, 4B: Blockschaltbilder der Steuereinrichtung in der Bodenstation und im Flugkörper;

F i g. 5: Diagramme für eine Steigerung der Umlaufgeschwindigkeit des Abtastlichtstrahls;

Fig. 6: Diagramm zur Beschreibung eines Abtastlichtstrahls mit stetig zunehmendem Durchmesser;

Fig. 7: ein Lichtstrahlablenksystem mit Schwingspiegeln als Alternative zum System nach Fig. 2;

Fig. 8A, 8B: zwei Abschnitte eines Blockschaltbildes für das Lichtslrahlablenksystem mit Schwingspiegeln; Fig. 9: ein Zeitdiagramm der Signale aus Fig. 8;

Fig. 1OA: die Empfangsposition im spiralig verlaufenden Abtastbereich; und

Fig. 1OB: ein Zeitdiagramm von Signalen, die im Flugkörper auftreten.

Zunächst wird das Lichtleitstrahlsystem für einen Flugkörper gemäß der Erfindung theoretisch erörtert. F i g. 1 zeigt das Prinzip. Ein spiraliges Abtastmuster ist in der Fig. IA dargestellt. Dabei wird der Lichtstrahl von einem Mittelpunkt in radialer Richtung ausgelenkt, während er zugleich eine Kreisbewegung durchführt, und kehrt dann zum Mittelpunkt zurück, wonach der Abtastvorgang erneut beginnt. Befindet sich ein Flugkörper in der Stellung M mit den Polarkoordinaten /· und 0. so sind die grundlegenden Zeitdiagramme des abtastenden und empfangenden Lichtstrahls in der Fig. IB dargestellt. Die Relation des Winkels 0 im Verhältnis zur abgelaufenen Zeit / ist im Diagramm (1) der Kreisbahnabtastung dargestellt, die Relation des Radius r über der abgelaufenen Zeit I im Radiusabtastdiagramm (2), Ü-Bezugsimpulse im Flugkörper abhängig von der vergangenen Zeit / sind im O-Bezugssignal (4) und r-Bezugsimpulse irr Flugkörper über der vergangenen Zeit / im r-Bezugssignal (5) dargestellt. In den Diagrammen (1), (2), (4) und (5) entspricht die Zeitstellung von 0_REF der Nullgradstellung (auch 360° Stellung) der Kreisbahnabtastung, und die Zeitposition von r_REF entspricht der Startstellung mit Nullradius der Radiusabtastung, wobei der im Flugkörper empfangene Lichtimpuls im Diagramm (3) dargestellt ist und die Zeitdifferenz zwischen dem Signal 0_REF und dem empfangenen Impuls im Flugkörper gemessen wird. Daraus wird 0 berechnet durch

O = K₁₁-I₁₁ (1)

worin K₁₁ der Gradient der Kreisbahnabtastung mit

ist. Aus der Zeitdifierenz t_r zwischen r_RET und dem empfangenen Signal, das im Flugkörper gemessen wird, wird r berechnet mit Hilfe

r=K,· t_T . (2)

worin K_r der Gradient der Radiusabtastung ist, definiert durch

''

wenn R der maximale Abtast- oder Auslenkradius der Spiralabtastung ist. Es werden deshalb r und 0 aus den gemessenen Zeiten t_r und /„ berechnet. 0_REF und r_REF werden von Taktimpulsen im Flugkörper erzeugt, sind beim Start oder Abschuß des Flugkörpers in Gang gesetzt und mit der Abtastung synchronisiert. Nach dem Abschuß des Flugkörpers führt dieser Berechnungen nur aufgrund der empfangenen Impulse aus, ohne daß von der Bodenstalion noch weitere Informationen aufgefangen werden.

Fig. 2 zeigt einen Lichtsender oder eine Lichtquelle 1, die einen eng gebündelten Lichtstrahl 2 abgibt, der durch ein Linsensystem 3 nochmals in einen scharfen Strahl 4 verengt wird. Dieser Lichtstrahl 4 wird in einen Lichtstrahl 6 umgewandelt, der nacheinander einen Bereich von einem Ende zum anderen aufeinanderfolgend überstreichen kann, beispielsweise vertikal oder horizontal durch Verdrehen eines polygonalen Prismas 5. Wenn ein Prisma 7, dem der Lichtstrahl zugeführt wird und in dem er in einer ungeraden Zahl von Malen reflektiert wird, um die Ausgangsstellung des Lichtstrahls 6 herumgedreht wird, ergibt sich eine spiralförmige Ablenkung des Lichtstrahls 9, der spiralig und radial sich vom Mittepunkt entfernt und in diesen zurückkehrt. Indem der Lichtstrahl 8 durch einen halbdurchlässigen Spiegel 9 hindurchgeleitet wird, kann ein Lichtstrahl 10 als sichtbarer Strahl erhalten werden und dazu ein Führungslichtstrahl. Um die Drehung der optischen Achse zu korrigieren, die durch das Drehen eines Reflexionsspiegels 15 um eine X-Achse hervorgerufen wird, wird der L ichtstrahl 10 einem Reflexionsprisma 11 mit ungerader Zahl der Reflexionen zugeführt, das synchron in entgegengesetzter Richtung zur Drehrichtung des Reflexionsspiegels 15 um die X-Achse umläuft. Als Folge dieser Behandlung erhält man einen Lichtstrahl 12.

Der Lichtstrahl 12 wird in eine Vorrichtung 13 eingeleitet, in der er leicht aufgeweitet wird, so daß - unabhängig davon, wo der Flugkörper nach seinem Start sich gerade befindet — die Lichtstrahlabtastzone in dem Augenblick, in dem der Empfänger des Flugkörpers den Lichtstrahl auffängt, konstant, in einer senkrecht zur Lichtstrahlrichtung verlaufenden Ebene gehalten wird. Die Vorrichtung 13, in der der Lichtstrahl divergierend gemacht wird, ist so ausgelegt, daß der Ausdehnungswinkel für den Lichtstrahl anfänglich groß ist und stetig kleiner wird mit zunehmendem Zeitablauf nach dem Start des Flugkörpers. Es ergibt sich dadurch ein Lichtstrahl 14 im Anschluß an die Vorrichtung 13. Dieser Lichtstrahl 14 wird durch einen Reflexionsspiegel 15 reflektiert, woraus ein Lichtstrahl 16 entsteht, der auf das Ziel gerichtet ist.

Der Lichtstrahl 10. der auch noch den mit dem Auge zu erfassenden Anteil enthält, wird auf den halbdurchlässigen Spiegel 9 geleitet, der den mit dem Auge zu erfassen-

b5 den Strahlenanteil 19 aus dem Lichtstrahl 10 absondert. Dieser mit dem Auge zu erfassende Strahl 19 wird mit Hilfe eines ungeradzahlig reflektierenden Prismas 20 invertiert, so daß dadurch ein richtiger sichtbarer Strahl 21

■ entsteht. Dieser sichtbare Strahl wird in einem Teleskopsystem 21 vergrößert, womit ein vergrößertes Bild erhalten wird.

Ein gyroskopisches System 17 wird mit einem Steuerhebel 18 betätigt, wodurch der Reflexionsspiegel 15 um die .Y-Achse und die y-Achse geschwenkt wird, so daß mit Hilfe des oben beschriebenen Bildes die Mitte des Lichtstrahls 16 stets auf das sich bewegende Ziel fällt. So kann sich die Mitte des Lichtstrahls 16 -iuf der Bahn des sich bewegenden Ziels befinden.

Die Stabilisierung der Mitte des Lichtstrahls und der Mitte des sichtbaren Strahls unabhängig von der Bewegung der Führungseinrichtung kann durch Drehen des Reflexionsspiegel 15 im Verhältnis 1:1 zur gyroskopischen Veränderung um die .Y-Achse und im Verhältnis 1: '/2 ^zur gyroskopischen Auslenkung um die K-Achse erzielt werden.

Darüber hinaus wird die Drehung der optischen Achse, die durch das Verdrehen des Reflexionsspiegels 15 hervorgerufen wird, vollständig durch das ungeradzahlig reflektierende Prisma 11 ausgeglichen.

Andererseits wird vor dein Abschuß oder Start des Flugkörpers ein Elektromotor 29 in Gang gesetzt mit Hilfe eines Vorwärmsignals 43. Der Motor 29 dient dazu, das ungeradzahlig reflektierende Prisma 7 und polygonale Prisma 5 auf eine bestimmte Drehzahl anzutreiben über Zahnradübersetzungen 30, 31 und 32 und ein Getriebe 38. Die Drehzahl wird mit Hilfe eines Drehzahlüberwachers 39 erfaßt, dessen Ausgangswert der Motorsteuerschaltung 40 rückgekoppelt wird, um dadurch die Drehzahl des Motors 29 zu stabilisieren.

Wenn ein Signal 35 von einem Bezugsoszillator oder dem Flugkörper dem Motorsteuerkreis mit Hilfe eines Leitstations-Bereitschaftssignals 42 zugeleitet wird, wird das Signal 35 mit dem negativen Rückkopplungssignal darin verglichen, und die Drehzahl des Motors 29 wird über einen Servoverstärker 41 so geregelt, daß die Differenz zwischen den beiden Signalen eliminiert wird.

Ein Stellungsbezugsdetektor 33 wirkt so, daß er die Aiigenblickszeit als eine Stellungsbezugszeit feststellt, wenn der Lichtstrahl 6 seine Bewegung beginnt. Ein Winkelbe7ugsdetektor 34 stellt eine Winkelbezugszeit fest, wenn ein spiralig laufender Abtastlichtstrahl 8 eine Bezugsachse kreuzt (die durch einen bestimmten Winkel in einer Umdrehung, z. B. OF. festgelegt wird).

Die festgestellten Ausgangssignale werden in einen Synchronisierschaltkreis 36 eingegeben, und wenn beim Abschießen ein Abschußsignal 37 erzeugt wird, werden dem Flugkörper ein Positionsbezugssignal 27 und ein Winkelbezugssignal 28 zugeführt und darin gespeichert.

Durch das Erzeugen eines Abschußsignals 37 wird das Signal 35 vom Bezugsoszillator im Motorsteuerkreis 40 gespeichert, und nach dem Start oder Abschuß des Flugkörpers wird der Motor 29 stets synchron mit dem so gespeicherten Signal geregelt. Andererseits wird über ein Zahnradgetriebe 45 nach der Erzeugung des Abschlußsignals 37 die Lichtstrahlaufweitvorrichtung 13 mittels eines Elektromotors 44 in Abhängigkeit von der verstrichenen Zeit nach dem Abschuß des Flugkörpers gesteuert.

So werden im gestarteten Flugkörper das Ladebezugssignal 27 und das Winkelbezugssignal 28, die gespeichert sind, und ein durch einen Photodetektor 23 aufgefangenes Lichtauffangsignal durch eine Signalprozeßvorrichtung 24 verarbeitet, wodurch eine Entfernung D und eine Korrekturrichtung 0 gewonnen werden. Diese Daten werden einem Autopiloten 25 zugeleitet, der ein Steuersignal 26 erzeugt, mit dessen Hilfe die Position des Flugkörpers auf die Mitte des Lichtstrahls hin korrigiert wird.

Anhand der Fig. 3A bis 3E sollen die Erzeugung der Positionsbezugszeit durch den Positionsbezugsdetektor 33, der Winkelbezugszeit durch den Winkelbezugsdetektor 34 und die gegenseitigen Beziehungen der Drehmitten zwischen dem polygonalen Prisma 5 und dem Prisma 7 mit ungeradzahliger Reflexion beschrieben werden.

Es wird angenommen, daß das Prisma 7 mit ungeradzahliger Reflexion mit einer Drehzahl η pro Sekunde umläuft, während das polygonale Prisma 5 mit einer Drehzahl n/N pro Sekunde umläuft, da dessen Drehzahl durch ein Getriebe mit dem Untersetzungsfaktor N reduziert ist. Das polygonale Prisma 5 hat W-Winkel (W eine gerade Zahl). Wenn das polygonale Prisma 5 in einer Stellung A steht, wird der Lichtstrahl 4 so reflektiert, daß er im Strahlbereich 6 in einer Stellung A₁ erscheint. Befindet sich das Prisma 5 in der Drehstellung B, so tritt der Lichtstrahl 6 infolge Brechung des einfallenden Lichtstrahls 4 in der Stellung B₁ auf. Schließlich gilt beim Weiterdrehen des Prismas 5 ähnliches für den Lichtstrahl im Bereich 6 für den Strahl C₁. Beim Drehen des polygonalen Prismas 5 um eine volle Umdrehung führt der Lichtstrahl 6 diese Verschiebung PK-mal durch, hat also

π · W
eine Anzahl von Wiederholungen je Sekunde.

Bei Stellung des Lichtstrahls 6 in der Lage A₁ tritt dieser durch das ungeradzahlig reflektierende Prisma 7 und erscheint als Lichtstrahl 8 an der Stellung A₀, während der Lichtstrahl 6 in seiner Lage B₁ als Lichtstrahl 8 in der Stellung B₀ und der Lichtstrahl 6 in seiner Lage C₁ als Lichtstrahl 8 in der Stellung C₀ auftritt. Darüber hinaus wird das ungeradzahlig reflektierende Prisma 7 mit /7-Umdrehungen pro Sekunde gedreht, was bereits oben erwähnt ist. Bedenkt man also, daß der Drehwinke! des Prismas 5 aus der Stellung A zur Stellung B und darüber hinaus von der Stellung B zur Stellung C gleich dem Winkel <5° ist, während sich das Prisma 5 um δ° dreht, dreht sich das Prisma 7 um Λ' ■ 6°. Für diesen Fall wird der durch das ungeradzahlig reflektierende Prisma 7 hindurchgeleitete Lichtstrahl zwischen den Stellungen A₀ und B₀ und S₀ und C₀ verschoben und dabei gedreht um 2 · N ■ (5° in derselben Richtung wie die Umlaufrichtung des ungeradzahlig reflektierenden Prismas. Die Umlaufzahl des Lichtstrahls 8 ist folglich 2 · η pro Sekunde.
Wenn die Getriebeuntersetzung N im Getriebe 38 gröw I w\

ßer als — lN> ~- J ist, d. h. wenn die Drehzahl des Prismas 7 höher als die des polygonalen Prismas 5 ist. wird ein spiralig laufender Lichtstrahl 8 erhalten, wie es in der

W
Fig. 3D dargestellt ist. 1st hingegen N<-~. d.h. die

Drehzahl des Prismas 7 niedriger ais dieses Prismas 5, dann erhält man einen radial verlaufenden Lichtstrahl 8 gemäß der Darstellung der Fig. 3E.

Der Lagebezugsdetektor 33 stellt die Zeit fest, wenn der Lichtstrahl 6 seine Bewegung beginnt, d.h. den Zeitpunkt, bei welchem der Lichtstrahl 6 in der Stellung A₁ erscheint, und definiert auf diese Weise einen Lagebezugszeitpunkt. Da die Anzahl von Wiederholungszeiten

η - W
des Lichtstrahls 6 pro Sekunde ist, erscheint der

Lagebezugszeitpunkt

n-W

mal je Sekunde, und die Zeitspanne ist -

Sekunden. Andererseits stellt der Win-

kelbezugsdetektor 34 den Zeitpunkt fest, in welchem der Lichtstrahl 8 die Bezugsachse, z. B. OF, kreuzt und definiert damit einen Winkelbezugszeitpunkt. Da der Lichtstrahl 8 zwei Umdrehungen ausführt, während das unge-

radzahlig reflektierende Prisma 7 eine Umdrehung aus- Kreis 58 nur dann weitergegeben, wenn er mit dem Ausführt, kreuzt der Lichtstrahl die Bezugsachse OF zwei- gang des Impulsformers 57 übereinstimmt. Es wird auf mal. Der Bezugswinkelzeitpunkt erscheint deshalb 2« diese Weise die Genauigkeit der Impulslage im Impulsmal je Sekunde, so daß der zeitliche Abstand 1/2« Sekun- _r -, 2N . . , . . II. j u Γ-ν·

, ^J. former 56 — mal richtiggestellt oder verbessert. Die

Ein Ausführungsbeispiel des Steuersystems für das Ausgänge des Koinzidenzkreises 58 und des Impulsfor-

Leitsystem aus Fig. 2 wird im einzelnen anhand der mers 57 werden in Schaltkreise 59 und 60 eingeführt.

Abläufe in der Fi g. 4 beschrieben. Kommt dann das Start- oder Abschlußsignal 37 an, wer-

Nach Zuführung des Anwärmsignals 43, nachdem der den von den Schaltkreisen 59 und 60 Bezugssignale 27 Flugkörper in das Abschußgeräl eingesetzt ist, wird über io und 28 erzeugt. Das Abschlußsignal 37 wird auch auf einen Schalterkreis 47 ein Signal von einem Umlaufbe- einen Spannungsgenerator 61 gegeben, der eine Spanzugsgenerator 46 einem Vergleichskreis 48 zugeleitet,- nung erzeugt, die durch einen Verstärker 62 zum Betrieb dessen Ausgangssignal 49 in eine Analogspannung mit des Motors 44 verstärkt wird. Die Drehung des Motors Hilfe eines Digital/Analogwandlers 50 umgewandelt 44 wird durch das Getriebe 45 aufdie Lichtstrahlausweitwird, die dann einen Servoverstärker41 eingegeben wird. 15 vorrichtung 13 übertragen, so daß der Abstrahlungswin-Der Ausgang des Servoverstärkers 41 dient zur Betäti- kel des Lichtstrahls 16 sich mit dem Zeitablauf nach dem gung des Motors 29. Die Drehung des Motors 29 wird Abschluß des Flugkörpers verändert. Unabhängig also durch einen Umlaufdetektor 51 festgestellt, der M mal davon, an welcher Stelle im Raum bzw. in welcher EntImpulse erzeugt, sobald das ungeradzahlig reflektierende fernung der Flugkörper sich befindet, ist der Radius des Prisma 7 eine Umdrehung ausführt. Diese Impulse wer- 20 vom Lichtstrahl 16 überstrichenen Abtastbereichs ein den in codierte Signale von M ■ η Impulsen je Sekunde konstanter Wert r.

umgewandelt, die dem Vergleichskreis 48 zugeleitet wer- In dem Flugkörper werden durch die Erzeugung des

den. Startsignals 37 Verbinder 78 gelöst, worauf das Posi-

Bei Zuführung eines Bereitschaftssignals 42 vi'ird dem tionsbezugssignal 27 und das Winkelbezugssignal 28 je-

Flugkörper elektrische Leistung zugeleitet, und ein Be- 25 weils auf einen Positionsbezugsgenerator 64 und einen

zugsoszillator 63 beginnt mit einer Zahl von ^-Impulsen Winkelbezugsgenerator 65 gegeben werden. Von diesem

je Sekunde zu schwingen. Der Ausgang des Oszillators Augenblick an erzeugt der Positionsbezugsgenerator 64 63 wird einem Zählerkreis 53 zugeführt, in dem der Aus- . . KMN , , ... , ,

gang «-Impulse pro Sekunde in ein codiertes Signal von ^{einen Im}P^uls « ^einmal * "W ^Impulse' ^{wahrend der}

RIK Impulse pro Sekunde umgewandelt wird, worin K 30 Winkelbezugsgenerator 65 einen Impuls 67 einmal je — eine Konstante ist. Dies codierte Signal wird in einen 2

Speicher 54 eingeführt. Impulse hervorbringt.

Wenn das Bereitschaftssigna] dem Speicher54 eineege- Andererseits wird ein von dem Photodetektor 23 auf-

ben ist, wird das oben genannte Signal, das dort eTnge- gefangener Lichtempfangsimpuls durch einen lmpulsfor-

führt wurde, einem Schaltkreis 47 so zugeleitet wie es ist. 35 mer 68 in einen Impuls 69 umgeformt. Em Verschie-

Wenn das Bereitschaftssignal 42 dem Schaltkreis 47 züge- b"ng^s" oder Verlagerungszähler 70 setzt bei Empfang des

führt wird, wird das Signal vom Umlaufbezugs generator Impulses 66 das Bezugsoszillatorsignal 35 auf Null und

46 ausgesondert, und der Ausgang des Speichen;. 54 wird ^{startel den} Zählvorgang, schließt ihn jedoch bei Empfang

dem Vergleichskreis 48 zugeführt, der ein Differenzsignal des Impulses 69 ab. Der beim Abschluß erhaltene Zahl-

49 zwischen dem Signal R/K Impulse pro Sekunde und 40 wert in einem Speicher 71 gespeichert. Wenn die Zahl der

dem Signal Mn Impulse pro Sekunde an den Digi- i™ Speicher 71 gespeicherten Impulse den Wert P_n an-

tal/Analogwandler 50 abgibt, und die UmIaufgeschwin- _nj_mmt, kann P_n dargestellt werden durch ^^- D. D. h., digkeit des Motors 29 wird so gesteuert, daß die Differenz ^Wr

gegen Null geht. Damit fällt dann das Signal M-.η Impul- P₀ = K_n-D (K_n konstant). Dieser Wert wird in einen

se pro Sekunde mit dem Signal R/K Impulse pro Sekunde 45 Digital-Analogwandler 72 eingeführt. Außerdem wird in

zusammen, und die Bezugsschwingung 35 des Flugkör- einem Winkelzähler 73 bei Empfang des Impulses 67 das

pers ist mit der Umlaufgeschwindigkeit des Motors 29 Bezugsoszillationssignal 35 auf Null gesetzt, und der

synchronisiert. Wenn das Differenzsignal 49 sich dem Zählvorgang beginnt, der beendet wird, wenn der Impuls

Wert Null nähert, zeigt ein Synchronisationsincfikator55 69 eintrifft. Der Zählwert, der im Augenblick des Been-

Synchronisation an. Ist diese Anzeige bestätigt, wird ein 50 dens vorliegt, wird in einem Speicher 74 gespeichert.

Leitstdlensigna! 37 erzeugt. Wenn dieses Leitstellensi- Wenn die Anzahl der gespeicherten Impulse im Speicher

gnal dem Speicher 54 zugeführt ist, wird der Ausgang RIK 74 zu P_n angenommen wird, kann P₀ dargestellt werden

Impulse pro Sekunde des Zählers 53 durch Codieren des _{d h} KM_ _g _{konstant) Dieser}

Ausgangs 35 im Augenblick seiner Zuführung im Spei- 2,360

eher 54 gespeichert, wonach das so gespeichene Signal 55 Wert wird in einen Digital-Analogwandler 75 eingeführt,

dem Schaltkreis 47 zugeführt wird. Der Autopilot 25 erhält P_D (76) und P_e (77) von den

Andererseits erzeugt der Lagebezugsdetektor 33 alle Wandlern 72 und 75 und erzeugt daraus eine Steuergröße

_N nach Größe und Richtung, so daß der Flugkörper sich

—— Sekunden einen Impuls, beginnend in dem Augen- auf die Mitte des Lichtstrahls 16 einstellt und Steuersi-

" 60 gnale 26 erzeugt. Der Flugkörper ertastet also die Entfer-

blick, wenn der Lichtstrahl 16 sich im Zentrum befindet, nung und den Winkel in Bezug Mitte des Lichtstrahls 16,

während der Winkelbezugsdetektor 34 alle 1/2 η Sekun- so daß der daraus stets auf der Strahlmitte fliegen kann, den einen Impuls erzeugt, beginnend von dem Augen- Mittel zur Steigerung der Umlaufgeschwindigkeit des

blick, wenn der Lichtstrahl 16 durch die Bezugsachse Lichtstrahls werden anhand der Fig. 5 beschrieben. Die

hindurchgeht. Die Ausgänge dieser Detektoren werden 65 Intervalle zwischen dem Empfang einzelner Signale, die

in Rechteckimpulse durch Impulsformer 56 und 57 um- für die Führung des Flugkörpers benötigt werden,- sind

geformt. Sie kommen dann auf einen UND-Kre is 58. Der durch die Ansprechcharakteristik des Flugkörpers selbst

Ausgang des Impulsformers 56 wird durch den UND- festgelegt, und die Umlaufgeschwindigkeit des ticht-

Strahls wird bestimmt durch den abzutastenden Bereich. Da jedoch eine Grenze gesetzt ist für die mechanische Steigerung der Drehzahl, wird folgendes Verfahren bei der Erfindung eingesetzt, die Umlaufgeschwindigkeit des Lichtstrahls zu erhöhen. Dazu wird das ungeradzahlig reflektierende Prisma, das von der Lichtquelle entfernt angeordnet ist, in entgegengesetzter Richtung zur Umlaufrichtung des ungeradzahlig reflektierenden Prismas näher zur Lichtquelle angetrieben. Mit dieser Maßnahme am ungeradzahlig reflektierenden Prisma 7 in Fig. 2 kann die Umlaufgeschwindigkeit der Prismen verhältnismäßig niedrig gewählt werden.

Der Lichtstrahl 6 in einer Stellung H durchläuft das ungeradzahlig reflektierende Prisma 7 und tritt als Lichtstrahl 8 an der Stelle Zi₀ aus. Dieser Lichtstrahl 8 läuft durch ein ungeradzahlig reflektierendes Prisma 79 und erscheint als Lichtstrahl 80 an der Stelle H₁. Gleiches gilt für den Lichtstrahl 6 an der Stelle /, der durch das Prisma 7 hindurchgeht und als Lichtstrahl 8 an der Stelle /₀ erscheint. Geht dieser Lichtstrahl 8 dann durch das Prisma 79, so erscheint er als Lichtstrahl 80 an der Stelle Z₁. In diesem Fall läuft das Prisma 7 mit einer Drehzahl η pro Sekunde um, während das Prisma 79 mit derselben Drehzahl η pro Sekunde in entgegengesetzter Richtung umläuft. Hat der Drehwinkel des Prismas 7 den Wert s° angenommen, so ist auch das Prisma 79 um e° verd.eht, jedoch in entgegengesetztem Sinne. Der Lichtstrahl 6, der durch das Prisma 7 hindurchgegangen ist, ist beispielsweise dann um die Strecke zwischen den Stellungen H₀ und I₀ verschoben worden und um zwei ε° in derselben Richtung wie das Prisma 7 verdreht. Der Lichtstrahl 8 läuft also mit der Drehzahl In je Sekunde um. 1st anschließend dann der Lichtstrahl 8 durch das Prisma 79 hindurchgegangen, so ist er um die Strecke zwischen den Stellungen /Y₁ und /, verschoben und um 4ε° in der Drehrichtung wie das Prisma 79 gedreht. Das bedeutet, daß der Lichtstrahl 80 mit einer Geschwindigkeit 4n je Sekunde umläuft.

Mittel zur allmählichen Vergrößerung des Durchmessers des Lichtstrahls, der an-seinem Ausgangspunkt dünn gehalten wird und in stetiger Folge von einem Ende zum anderen bewegt wird, z.B. vertikal oder horizontal, werden nun in Verbindung mit Fig. 6 beschrieben. Beim Führen eines Flugkörpers im Zentrum eines Lichtstrahls bietet das Verfahren, nach welchem eine Abtastzone von einem Lichtstrahl überstrichen wird, der in der Nähe des Zentrums dünn ist und dessen Durchmesser mit zunehmendem Abstand vom Zentrum zunimmt, Vorteile gegenüber einem Verfahren, bei welchem der Abtastbereich von einem Lichtstrahl überstrichen wird, dessen Durchmesser konstant gehalten wird, da dadurch die Anzahl der Lichtstrahlen, die die bestimmte Abtastfläche überstreichen müssen, ohne Herabsetzung der Führungsgenauigkeit in der Nähe des Lichtstrahlzentrums vermindert werden kann. Dieses vorteilhafte Verfahren kann verwirklicht werden durch Kombination einer nicht kugelförmig konkaven und einer nicht kugelförmig konvexen Linse, die beide in unmittelbarer Nähe des Zentrums keine Krümmung haben, deren Krümmung nach den Rändern hin jedoch stetig zunimmt. Diese Linsenkombination kann dann mit dem Lichtstrahl 6 in Fig. 2 in Verbindung gebracht werden.

Da die nicht kugelförmig konkave Linse S und die nicht kugelförmig konvexe Linse T im Zeritrumsbereich nicht gekrümmt sind, wird der Strahl 6 in der Stellung a durch die Linsen nicht gebrochen, so daß er als Lichtstrahl 81 an der Stelle α, auftritt. Ein Lichtstrahl 6 an einer Stelle b wird durch die Linse S (mit Brennweite/j) zum ersten Mal und durch die Linse 7"(mit Brennweite^) ein weiteres Mal gebrochen und erscheint als Lichtstrahl 81 an der Position i»,, wo er bereits im Querschnitt eine größere Fläche hat. Der Lichtstrahl 6 an der Stelle c wird durch die Linse S gebrochen, die in diesem Fall die Brennweite/₂ hat, und durch die Linse T, die hierfür die Brennweite/₄ aufweist, und erscheint als Lichtstrahl 81 an der Stelle c, mit nochmals vergrößerter Querschnittsfläche.

ίο In obiger Beschreibung wird der Abtastlichtstrahl 8 unter Verwendung eines polygonalen Prismas und eines ungeradzahlig reflektierenden Prismas erhalten, wie die Prismen 5 und 7 in Fig. 3. Eine solche Spiralabtastung des Lichtstrahls kann auch unter Einsatz eines ebenen Schwingspiegel wie eines Spiegels in einem Galvanometer erhalten werden, was in der Fi g. 7 gezeigt ist. In F i g. 7 wird ein paralleler, dünner Lichtstrahl 101 von einer Lichtquelle 100 ausgesandt und läuft durch eine Strahlausdehnvorrichtung 102, in der der dünne Lichtstrahl auf ein mehrfaches seines Strahldurchmessers gedehnt wird. Dieser Lichtstrahl 103 ist auf einen Reflexionsspiegel 104 gerichtet, und der vom Spiegel 104 reflektierte Lichtstrahl 105 wird auf einen ebenen Schwingspiegel 107 gelenkt. Wenn dieser Schwingspiegel 107 durch einen Antrieb 108 in sinusförmiger Schwingung um die Achse X₁ in Schwingung versetzt wird, wird der Lichtstrahl 106 durch den Schwingspiegel 107 in der Y-Z. Ebene ausgelenkt. Dieser auslenkende Lichtstrahl 106 wird auf einen schwingenden ebenen Spiegel 109 gerichtet, der durch eine Antriebseinrichtung 110 in Kosinusschwingungen um die Y_x -Achse schwingt. Der ausgelenkte Lichtstrahl 106 wird durch den Schwingspiegel 109 reflektiert und somit außerdem in der X—Z-Ebene hin- und herbewegt. Man erhält daraus dann den Lichtstrahl 111, der Schwingungsbewegungen sowohl in der X— K-Ebene einfach in der Y—Z-Ebene durchführt, angetrieben durch die Sinusschwingbewegung des Spiegels 107 und die Kosinusschwingbewegung des Spiegels 109. Damit ist der Lichtstrahl 111 in der ^₂ — Z₂-Ebene in Kreisbewegung. Wenn die Amplitude der Schwingungen der beiden Spiegel dann stetig von Null auf einen maximalen Amplitudenwert ansteigt, führt der Lichtstrahl 111 eine Spiralabtastbewegung in der Y₂ — Z,-Ebene durch. Damit ergibt sich ein spiraliger Abtastlichtstrahl ähnlich dem zuvor beschriebenen.

Der Lichtstrahl 111 von den beiden ebenen Schwingspiegeln 107 und 109 ist auf eine Linse 112 gerichtet. deren Brennweite kürzer als die Brennweite der Linse 113 ist, die vor der Linse 112 angeordnet ist, und wird durch die Linse 112 gebrochen. In der Ebene Y₃ — Z₃, die senkrecht auf der optischer. Achse (.Y-Achse) steht im Brennpunkt der Linse 112, geht der Lichtstrahl 114 durch einen Punkt, der auf der Y₃ — Z₃-Ebene jedoch ein Spiralmuster durchläuft.

Im Querschnitt nimmt der Lichtstrahl, der in der K3-Z₃-Ebene einen Punkt bildet, in Richtung auf die Linse 113 zu, die in einer Stellung angeordnet ist, wo die Mitte des ausgedehnten Lichtstrahles die optische Achse (A'-Achse) schneidet. Dieser Schnittpunkt liegt in der K₄-Z₄-Ebene, von wo aus der Lichtstrahl dann als im Querschnitt vergrößerter Lichtstrahl 115 weiter ausgesendet wird und eine spiralige Abtastbewegung ausführt. Bei diesem optischen System kann, auch wenn der Einfallswinkel des Lichtstrahls 111 sich in bezug auf die Linse 112 ändert, der Lichtstrahl 114, der durch die Linse

112 hindurchgegangen ist, die Öffnungsweite der Linse

113 so viel wie möglich verwenden. Der Divergenzwinkel des Lichtstrahls aufgrund der Brechung wird deshalb

verringert, was zur Verminderung des Durchmessers des Lichtstrahls auf eine große Distanz führt und damit zu einer Verbesserung der Führungsgenauigkeit.

Unter der Annahme, daß der Durchmesser rf des Lichtstrahls 103 5 mm beträgt, die Brennweite/, der Linse 112 80 mm ist, die Brennweite/! der Linse 112 80 mm ist, die Brennweite J₂ der Linse 113 560 mm beträgt und der Abstand 1 zwischen dem Schwingbewegungsausgangspunkt und er Linse 112 91,5 mm aufweist, wird der Durchmesser D des Lichtstrahls 115 35 mm aus folgender Gleichung (3):

Der Divergenzwinkel Δ0 des Lichtstrahls 115 aufgrund der Brechung ist durch folgende Gleichung (4) wiedergegeben.

Δ0=1,22χ-ί-, (4)

worin / die Wellenlänge des Lichtes ist.

Der Divergenzwinkel AO des Lichtstrahls 115 ist damit

0 SS χ 10~⁶

fl = l,22x rad = 0,0192m rad

35x10 ³

Der Lichtstrahl ist im vorliegenden Fall rotes Licht (9,55 μηι). Der Durchmesser des Lichtstrahls 115 in einer Entfernung von 5 km vom Abschußpunkt beträgt etwa 130mm. Das bedeutet, daß der Durchmesser des Lichtstrahls hinreichend klein ist.

Die Mitte des Lichtstrahls 114. der durch die Linse 112 gebrochen wird, kreuzt unabhängig vom Einfallswinkel an der Linse 112 die optische Achse stets in einem Abstand S zur Linse 112, der aus nachfolgender Gleichung (6) 640mm beträgt:

I ⁺ S /,

worin />/, ist.

Die Linse 113 ist in einer Stellung angeordnet, die von der Linse 112 die Entfernung (/, + F₂ = 640 mm) hat, was aus F i g. 7 deutlich wird. Auch wenn also der Einfallswinkel des Lichtstrahls 111 gegenüber der Linse 112 sich ändert, kann der Lichtstrahl doch stets die gesamte Öffnungsweite der Linse 113 ausnutzen.

Fig. 8 stellt ein Blockdiagramm dar für das Schwingspiegelsystem der Fi g. 7, das für die Führung eines Flugkörpers eingesetzt wird. Ein Oszillator 121 dient als Impulsgenerator. Vom Oszillator 121 erzeugte Impulse werden in einem Frequenzteiler 122 bis auf eine Bezugsfrequenz/o in Impulsen pro Sekunde geteilt. Diese Bezugsfrequenz/o wird auf/o/n Impulse pro Sekunde im Frequenzteiler 123 unterteilt, der durch das Abschlußsignal 120 auf Null gestellt wird, und das Signal f_ojn Impulse pro Sekunde wird abermals unterteilt in f_o/mn Impulse pro Sekunde in einem Frequenzteiler 124, der durch das Abschlußsignal 120 ebenfalls auf Null gestellt wird. Ein Ö + C-Zähler 125, der vom Abschlußsignal 120 rückgestellt wird, empfängt f_o/mn Impulse pro Sekunde und erzeugt zwei Impulse P₁, P₂. P, ist ein Impuls, erzeugt in der ß-impulsperiode in den Q + C-Impulsen, was später beschrieben wird, und P₂ sind Reihenimpulse, die bei jedem Q + C-ImpuJs von fjmn Impulsen pro Sekunde erzeugt werden. Der Wert von Q ist ein vorgegebener Wert, der von C wird durch eine C-Seztvorrichtung eingestellt. Ein Impulszähler 127, der vom Abschußsignal 120 rückgestellt wird, zählt die/₀/n Impulse, und dieser Zähler wird durch das Abschußsignal 120 und P₂ gestartet, und der Zähler 127 wird durch P₁ gestoppt. Der Impulszähler 127 sendet Zählwerte jedes Zählvorgangs an einen D — /!-Wandler 128. Das Ausgangsdigitalsignal des Impulszählers 127 wird in ein Analogsignal im D-A-Wandler 128 umgesetzt. Das Analogsignal wird einem Pegelwandler 129 zugeleitet und automatisch zur Änderung des Abtastdurchmessers des Lichtstrahls in seiner Größe angepaßt entsprechend der Zeit, die nach dem Abschuß des Flugkörpers verstrichen ist. Der Durchmesser des Abtastlichtstrahls ist durch die Größe des Pegelwandlerausgangs bestimmt.

Andererseits wird das /„-Signal dem Sinus/Kosinus-Funktionsgenerator 130 zugeleitet, in welchem ein Sinusfunktionssignal und ein Kosinusfunktionssignal erzeugt werden. Ein Winkel des Sinus-Kosinusfunktionsgenerators ist in Radiant bestimmt, dessen M · η-Wert dem Radiant 2π entspricht. Die Auflösung des Winkels des Sinus/Kosinusfunktionsgenerators ist dann Ιπ/ιηη Radiant, und 2 n/mn Radiant entspricht einem Impuls des /₀ Impuls pro Sekunden. Der Sinus/Kosinusfunktionsgenerator wird mit dem Abschußsignal 106 auf Null gestellt und durch das Abschußsignal 106 gestartet, und außerdem wird der Anfangswinkel durch das Ausgangssignal des 5—D-Wandlers 131 zur Einstellung eines ROLL-Winkels gesetzt. Der S—D-Wandler 131 empfängt das Synchronisationssignal und wandelt es in ein Digitalsignal um. Der Sinusausgang wird mit dem Ausgang des Pegelwandlers 129 in einer Multipliziervorrichlung 132 multipliziert, um ein Signal fjmn in Hz von variable Amplitude zu erhalten. Dieses Signal wird in einem Verstärker 133 verstärkt, womit dann die Antriebsvorrichtung 110 angetrieben wird. Der Kosinusausgang wird mit dem Ausgang des Pegelwandlers 129 in einer Multipliziervorrichtung 134 multipliziert zum Erhalten einer variablen Amplitude des Signals mit f_ojmn Hz. Dieses Signal wird in einem Verstärker 135 verstärkt und zum Antrieb der Antriebsvorrichtung 108 benützt.

Der Lichtstrahl in Fig. 8B ist derselbe, wie er in Verbindung mit Fig. 7 beschrieben wurde mit folgender Ausnahme. Der Lichtstrahlausgang von der Linse 113 wird auf einen stabilisierten Spiegel 116 gerichtet, um den Lichtstrahl 115 in dem Bereich zu stabilisieren. Der stabilisierte Spiegel 116 ist mechanisch mit einem Kreisel 117 verbunden und in Neigungs- und Kursabweichungsrichtung angetrieben. Der Winkel der Neigungsveränderung wird durch einen Neigungsdetektor 118 ermittelt als Synchronsignal, um daraus ein Einstellsignal des ROLL-Bezugswinkels zu gewinnen, denn der ROLL-Bezugswinkel wird durch Verschiebung der Neigungsrichtung des Spiegels 116 verschoben. Der im sichtbaren Bereich liegende Wellenanteil des Lichtstrahls 115 geht durch die Linse 113 hindurch, wird durch einen filternden haibdurchlässigen Spiegel 152 reflektiert und auf ein Sichtgerät 119 gerichtet. Auf dem Sichtgerät 119 erscheint der Überwachungsperson für den Flugkörper das Bild des Ziels.

Das Blockschaltbild im Flugkörper wird folgendermaßen beschrieben. Der Wert der C-Einstellung 126 wird über einen Schneilöseverbinder 138 in ein Register 136, das Bereitstellungssignal 137 über einen Schnellöseverbinder 140 gegeben und der Zählwert eines Q + C-Zählers 145 wird durch das Ausgangssignal dieses Registers 136 gestellt. In dem Augenblick, in dem das Abschußsignal erzeugt wird, werden alle Schaltkreise des Flugkörpers auf Null gestellt, was mit Hilfe des Abschußsignals über den Schneilöseverbinder 138 erfolgt, wobei gleichzeitig der Flugkörper gestartet wird. Dabei werden die Verbinder 138, 139 und 140 gelöst. Ein Oszillator 141 gleicht

dem Oszillator 121 innerhalb enger Toleranzen. Die Frequenz des Oszillators 141 wird durch einen Frequenzteiler 142 geteilt, um/₀ Impulse pro Sekunde zu erhalten. Die/₀ Impulse pro Sekunde werden geteilt infjw Impulse pro Sekunde mit Hilfe eines Frequenzteilers 143, der durch das Startsignal 120 auf Null gestellt wird. In einem Frequenzteiler 144 werden die f_o/m Impulse pro Sekunde abermals geteilt in f_o/mn Impulse pro Sekunde. Das Signal fo/mn Impulse pro Sekunde wird an einen Q+C-Zähler 145 gegeben, in welchem zwei Impulse P₃ und P_A erzeugt werden. Die P₃-Signale sind Startimpulse für einen Verschiebungszähler 146 und einen Winkelzähler 147. Die /VSignale sind Gateimpulse für einen Signalaufbereiter 148, um den Ausgang innerhalb der Q-lmpulse Zählperiode des Q+ C-Zählers 145 zu senden. Der Verschiebungszähler 146 soll dief_o/m Signale, beginnend mit dem Startsignal 120, zählen. Dieser Zähler 146 wird gleichzeitig mit dem Q + C-Zähler 145 in Gang gesetzt und durch das Ausgangssigna] des Signalaufbereiters 148 gestoppt. Seine Ausgangsgröße r wird einem Datenprozessor 149 zugeführt. Durch einen Impuls P_} des Q+ C-Zählers 145 wird er gelöscht, wenn kein Ausgangsimpuls Signalaufbereiter 148 mehr kommt. Der Winkelzähler 147 zählt die/₀-Impulssignale durch das Startsignal 120, und dieser Zähler 147 wird mit Start des Q + C-Zählers 145 in Gang gesetzt, wiederholt das Zählen von mn-Impulsen, die Zahl K, die in Fig. 1OB erläutert ist, wird automatisch gesetzt und gestoppt durch Ausgangssignale des Signalaufbereiters 148, sendet Winkeldaten 0 zum Datenprozessor 149 und wird gelöscht durch P₃ Impuls des Q + C-Zählers 145, wenn vom Signalau (bereiter 148 kein Ausgangsimpuls mehr kommt.

Im Datenprozessor 149 wird durch Berechnen von r · Sinus (? und r ■ Kosinus 0 und einer Differenzberechnung aus den Daten von r und 0 ein Steuersignal X+X und Υ+Ϋ erzeugt.

Ein Photodetektor 150 fängt den Lichtstrahl 115 auf und sendet das Empfangssignal an einen Verstärker 151. Dieses Signal wird im Verstärker 151 verstärkt und zu einer Impulswelle geformt. Die Ausgangsimpulse des Verstärkers 151 werden dem Signalaufbereiter 148 eingegeben und können dann den Signalaufbereiter 148 der Zeitdauer von P_A und P₅ passieren. P₅ tritt unter der Bedingung auf, daß der spätere Ausgangsimpuls des Verstärkers 151 innerhalb einer Zeitdifferenz T₁ ± D Sekunden auftritt. P₅ und 7*,±D Sekunden sind in Fig. 10 dargestellt. Durch diesen Vorgang ist es möglich, mehrere Abschüsse auf dasselbe oder ein dicht benachbartes Ziel auszuführen. Das Einstellen des Wertes C erlaubt einen Mehrfachabschuß, für die einzelnen Abschüsse unterschiedliche C-Werte eingestellt werden.

Fig. 9 zeigt die Beziehung von/₀, w, /;, Q, C, r und 0 gemäß der Beschreibung in Fig. 8. Sinus- und Kosinussignale können von den Impulsen J₀ abgeleitet werden, und eine Periode ist bestimmt durch m -n Impulse. Die Phase der Sinus- und Kosinussignale ist auf Winkeldaten In/inn Radiant bezogen. Die Zeit für eine Periode beträgt mn/f₀ Sekunden, weil eine Periode mn Impulsen von J₀ Impulsen pro Sekunde entspricht. Damit ist die Zeitbeziehung in der Lage, die Anzahl der Impulse zu ersetzen. /o/n Impulse pro Sekunde,/₀/m Impulse pro Sekunde und Jo/mn Impulse pro Sekunde können ausJ₀ Impulsen pro Sekunde gewonnen werden. Die Sägezahnspannung RAMP kann abgeleitet werden aus dem Ausgang jedes Zählerwertes von J₀/n in der Q Impulsperiode. Der Maximalwert von RAMP ist m ■ Q, die Auflösung des RAMP Spannung ist R/m ■ Q, wenn der maximale Abtastdurchmesser des Bereichs bestimmt ist durch R. Das Spiralabtastmuster wird durch zweiachsiges Abtasten mit zwei Spiegeln erhalten, die mit Ajitriebsvorrichtungen verbunden sind, welche von den Sinus/Kosinus-RAMP-Signalen angetrieben werden. P₁, P₂, P₃ und P₄. Impulse werden durch Zählen von f_o/mn Impuls pro Sekunde-Signalen erzeugt.

Fig. 10 zeigt die Beziehung zwischen der Lichtstrahlempfangsstellung und den Meßdaten. Wenn der Flugkörper sich in der in Fig. 10(A) dargestellten Position befindet und den Lichtstrahl empfängt, werden r und θ durch die Zahl der Impulse P_r und P„ gemessen, wie dies in Fig. 10(B) dargestellt ist. Es werden dann r und θ berechnet aus

ö=—— Radiant
m-n

R-Pr

r= — »i

n-Q

R ist dabei der maximale Radius der Abtastfläche in Metern.

Wenn beispielsweise 20 Abtastungen in 1/20 Sekunde erfolgen, dann ist für eine Spiralabtastung die Zeit von 1/20 χ 20= 1/400 Sekunden erforderlich.

Wenn als Zahl für m η 512 gewählt ist, ist die Periode von/₀dann 1/400-512 Sekunden, was einer Impulsfolgefrequenz von 204,8 KHz entspricht. Bei einem maximalen Abtastradius von 10 m, /i = 8 und in = 64, beträgt die Winkelauflösung 2 π/512 rad, die Auflösung des RAMP-Ausgangs 10/64m und die Auflösung (Genauigkeit) für die erkannte Position 10/20 m; der Wert von Q ist 20. Der Wert von C kann frei gewählt werden, wird jedoch zwischen Null und 20 gewählt, um für die Abtastung eine geeignete Wiederholungsfrequenz zu erhalten.

Aus der Beschreibung geht hervor, daß ein dünner Lichtstrahl von einer Lichtquelle spiralig oder radial schreibend ausgesendet wird, indem der Lichtstrahl in radialer Richtung von einem Ende zum anderen abgelenkt und diese Richtung im Kreis umgelenkt wird, wobei der Abstrahlwinkel des Lichtstrahls in geeigneter Weise gesteuert wird, so daß der Dichtstrahl auf den Empfänger eines Flugkörpers gelangt.

Das Ablenken des Lichtstrahls in radialer Richtung kann vertikal oder horizontal erfolgen. Das Drehen der Ablenkrichtung ermöglicht es. den Lichtstrahl spiralig oder radial abzulenken.

Außerdem wird der Abstrahlwinkel des Lichtstrahls so gesteuert, daß die Größe des Abtastbereiches auf dem Lichtempfänger des Flugkörpers stets gleich bleibt. Damit kann der Flugkörper fortwährend ein stabiles Signal empfangen, wodurch die Steuerung des Flugkörpers vereinfacht wird. Zudem wird die Wiederholungsbezugszeit bei der spiraligen oder radialen Ablenkung des Lichtstrahls im Flugkörper gespeichert, und Informationen bezüglich der Verschiebung oder Auslenkung aus der Mitte der Abtastfläche und auch Informationen zum Auslenkwinkel bezüglich der Bezugsachse des Lichtstrahls auf der Basis einer Zeitspanne, während der der Empfänger den Lichtstrahl auffängt, werden dem Flugkörper übermittelt. Es ist deshalb nicht nötig, eine komplizierte Verarbeitung wie etwa eine Modulation des Lichtstrahls vorzunehmen, sondern die erforderlichen Informationen können dem Lichtstrahl selbst entnommen werden. Dies ist ebenfalls einer der Vorteile der Erfindung.

Der Bezugszeitgenerator im Flugkörper wird vor dem Start oder Abschuß in Betrieb gesetzt. Dieser Generator wird unmittelbar vor dem Start des Flugkörpers sowohl

hinsichtlich der Spiralwiederholungsbezugsstellung als auch der Radialwiederholungsbezugssteilung auf Null gestellt, wodurch der Zeitzählvorgang für die Auslenkungsfeststellung in Gang gesetzt -.vird, und der Zeitzählvorgang wird bei Empfang des Lichtstrahls beendet, so daß auf diese Weise die Auslenkung aus dem Zeitzählwert ermittelt werden kann. Der Generator wird anderer-

seits unmittelbar vor dem Start des Flugkörpers auf Null gestellt, um den Zeitzählvorgang für die Auslenkungswinkelfest£tellung zu starten, und der Zcitzählvorgang wird*bei Empfang des Lichtstrahls beendet, wodurch die Winkelauslenkung aus der gezählten Zeitspanne ermittelt werden kann.

Hierzu 12 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Leitverfahren für Flugkörper, bei dem von einer Leitstelle ein Lichtstrahl ausgesendet und dabei fortlaufend derart abgelenkt wird, daß eine mittelpunktssymmetrische Strahl-Abtastfläche entsteht, und bei dem das Flugobjekt mittels eines Lichtempfängers den Lichtstrahl aufnimmt, seine Abweichung vom Mittelpunkt der Strahl-Abtastfläche feststellt und sich auf der Grundlage der ermittelten Abweichdaten in diesen Mittelpunkt einkorrigiert, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgesendete Lichtstrahl unter kreisförmiger Drehung der Ablenkrichtung radial vom Mittelpunkt nach außen abgelenkt wird, derart, daß der Lichtstrahl in sich fortlaufend wiederholender Folge von innen nach außen eine Spiralbahn durchläuft, daß im Flugobjekt die Zeitperioden zweier aufeinanderfolgender Spiralablenkungen als Winkel- und Positionsbezugsdaten des Lichtstrahls gespeichert werden, daß der Ausstrahlwinkel des Lichtstrahls nach Erfassen des Flugobjekts derart verändert wird, daß die Strahl-Abtastfläche auf dem Lichtempfänger des Flugobjekts konstant bleibt, und daß der Zeitpunkt des tatsächlichen Empfangs des Lichtstrahls auf dem Lichtempfänger mit den gespeicherten Winkel- und Positionsdaten verglichen und daraus die Werte der Verschiebung des Flugobjekts gegenüber dem Mittelpunkt der Strahl-Abtastfläche und der Winkelabweichung von einer Bezugsachse ermittelt und als Korrekturdaten für die Führung des Flugobjekts in den Mittelpunkt der Strahl-Abtastfläche verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum gleichzeitigen Leiten mehrerer Flugkörper, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Spiralablenkungen jeweils eine Zeitspanne ohne Strahlaussendung vorgegebener Länge vorgesehen und während dieser Zeitspanne ein für einen anderen Flugkörper bestimmter Lichtstrahl mit Spiralablenkung ausgesendet wird, wobei zusätzliche Zeitsignale ausgesendet werden, welche die Empfangszeiten der verschiedenen Flugkörper festlegen.

3. Ablenkvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens von Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein polygonales Drehprisma (5) und ein ungeradzahlig reflektierendes Drehprisma (7).

4. Ablenkvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zwei Planspiegel (107, 109), eine Linse (112) kurzer Brennweite und eine Linse (113) langer Brennweite, wobei die beiden Planspiegel (107, 109) um zwei zueinander senkrechte Achsen schwenkbar gelagert und mit einem die Spiegel in Sinus- bzw. Kosinusschwingungen versetzenden Vibrator verbunden sind.