DE2949453C2

DE2949453C2 - Verfahren zur Erhöhung der Trefferwirkung von Flugkörpern, Flugkörperwirkteilen und Geschossen

Info

Publication number: DE2949453C2
Application number: DE19792949453
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl.-Phys. Dr. 8899 Aresing Held; Hans 8068 Pfaffenhofen Spies
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Held Manfred Dipl-Phys Dr 8899 Aresing De S
Priority date: 1979-12-08
Filing date: 1979-12-08
Publication date: 1982-02-04
Also published as: DE2949453A1

Description

ίο Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erhöhung der Trefferwirkung von Flugkörpern, Flugkörperwirkteilen und Geschossen bei automatischer Zielverfolgung und Zielabtastung mit Erstellung eines Zielbildes, das über eine Korrelationsschaltung mit einem gespeicherten Impulsbild des Zieles verglichen wird und die Ausgangsspannung der Schaltung für die Nachsteuerung des Geschosses dient.

Durch die DE-AS 16 23 399 und 20 53 462 ist ein Verfahren der eingangs genannten Art bekanntgeworden, bei dem das Ziel elektrooptisch abgetastet und ein Zielbild erzeugt wird, das über eine Korrelationsschaltung mit einem gespeicherten Impulsbild des Zieles verglichen wird, und die Aüsgangsspannung dieser Korrelationsschaltung als Kriterium für die Nachsteue-

'"> rung des Geschosses dient. Diese Systeme weisen aber immer noch eine nicht optimale Trefferwirkung auf, da einmal perspektivische Verzerrungen des Zielbildes und andererseits diverse Flächen des Zieles selbst bei einem Treffer nicht zur Vernichtung bzw. Ausschaltung führen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile zu beseitigen und ein Verfahren sowie eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, womit die Trefferwirkung optimiert wird.

J5 Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen niedergelegten Maßnahmen gelöst. Ausführungsbeispiele des Verfahrens und der Anordnung zur Durchführung desselben sind in der Beschreibung abgehandelt und in der Zeichnung dargestellt. Es ixigt

ίο F i g. 1 ein Schaubild in schematischer Darstellung des Verfahrens mittels eines Schattenriß-Bildes,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des Verfahrens nach der passiven Schattenrißabtastung gemäß Fig. 1,
Fig.3 ein Blockschaltbild des Verfahrens nach der aktiven Schattenrißabtastung gemäß F i g. 1,

F i g. 4 ein Schaubild in schematischer Darstellung des Verfahrens mittels eines Reliefbildes,

Fig. 5 ein Blockschaltbild des Verfahrens nach der Reliefbildabtastung gemäß F i g. 4.

Wie die F i g. 1 zeigt, wird ein zu bekämpfendes Ziel 3, im Beispiel handelt es sich um ein Flugzeug, über eine im Bekämpfungsmittel eingebaute und entsprechend geeignete Optik oder Antennenanordnung 2a in ein Abtastschema 4 abgebildet. Dieses Abtastscherna kann nun flächenlinear oder entsprechend der Anwendung gekrümmt oder verzerrt sein.

Das Blockschaltbild der F i g. 2 zeigt nun den Aufbau und die Funktion der Signalverarbeitung am Beispiel der passiven Schattenrißabtastung.

Über die Empfangsoptik 2a wird die Umwelt auf ein statisches Array 61 oder eine CCD (Charge-Coupled Device, bei der die optische Flächenabtastung durch Ladungsverschiebung von Empfängerdiode zur Signalleitung durchgeführt wird) abgebildet. Diese Einheit 61 wird von einem Zeittaktgenerator 7 angesteuert, der selbst zur Erhöhung des Störabstandes stochastisch angesteuert wird. Die Information, in der das Ziel entweder durch Kontrast- oder Schattenrißabbildune

enthalten ist, wird dem Informationsspeicher 62 eingegeben. Hier erfolgt die Bildauswertung dergestalt, daß beispielsweise bei einem Panzer als zu bekämpfendes Ziel, auf dessen Schwerpunkt und in Elevation ζ. Β. auf '/3 der Gesamthöhe, die Steuersignale für die Flugkörper, Flugkörperwirkteile und Geschosse 3 abgeleitet werden. Handelt es sich bei dem Bekämpfungsmittel um eine Mine, so wird — da diese ja einen festen Elevationswinkel hat — im Zielschwerpunkt ausgelöst Bei einem Flugziel wird die Auslösung, infolge der hohen Relativgeschwindigkeit bei einer Begegnung von vorne, im vorderen Flugkörperdrittel und bei kleinerer Relativgeschwindigkeit wie sie beispielsweise bei einer Begegnung von Hinten gegeben ist, nach einer ²/i Zielpassage erfolgen.

Dies besagt, daß die Zielansteuerung und Zielbekämpfung auf vorgewählte Schwerpunkte erfolgt, die jedoch beispielsweise aus der Information über die Relativgeschwindigkeit des Zieles noch veränderbar sein können. Um nun Ungenauigkeiten und Störungen auszutasten, werden alle Informationen über eine Fehleraustastungseinheit 63 mit den vorhergegangenen Informationen korreliert und einer Schattenrißvergleichseinheit 64 eingegeben. Diese Einheit 64 erhält außerdem von einem Schattenrißspeicher 65, in dem ein Zielbild voreingespeichert ist und gleichzeitig Informationen über dessen Verwundbarkeitsflächen 4a enthält, die das Ziel betreffenden Informationen zum Vergleich. Durch Korrelation des Abtastbildes 4 mit den im Schattenrißspeicher 65 vorhandenen Informationen über den Sollschattenriß und die Verwundbarkeitsschwerpunkte 4a wird über eine Auswerteinheit 66 und eine Steuersignalstufe 69 ein Nachsteuersignal in das Bekämpfungsgeschoß — im gezeichneten Beispiel eine Rakete — abgegeben.

Aus der Auswerteinheit 66 wird nun ein Auszug der Information als Vorgabe für die Kurzzcitsieuerung und die Zündsignala erarbeitet, die als Vorgabewerte in dem Speicher 67 einer digitalen Vergleichseinheit 68 zugehen, welche die Abtastinformationen direkt von der Fehlerabtastung 63 erhält. Hier werden nun die Steuer- und Zündsignale 601 kurzfristig für die Gefechtsköpfe und Wirkkörper der Bekämpfungsmittel 1 abgeleitet.

Die F i g. 3 zeigt eine Variante der Erfindung bzw. ein weiteres Ausführungsbeispiel derselben. Hier handelt es sich um ein Verfahren nach der sogenannten aktiven Schattenrißabtastung. Dem Funktionsblock 6 gemäß dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiei wird eine eigene Sendeoptik 2b zugeordnet. Das zu bekämpfende Ziel 3 wird über diese Sendeoptik 2b durch den Sender 8 beleuchtet, wobei eine Sendesteuerung 9 beispielsweise aus einem Taktgenerator betrieben wird, der seinerseits den Funktionsblock 6 über die Leitung 602 synchronisiert. Zur wesentlichen Erhöhung des Störabstandes wird der Taktgenerator 10 wieder stochastisch betrieben.

Die F i g. 4 zeigt ein schematisches Schaubild, bei dem die Informationen über t:in Reliefbild verwertet werden. Abtastung und Abbildung des Zieles 3 erfolgen genau wie zu F i g. 1 beschrieben, nur wird entsprechend den gemessenen Einzelentfernungen eine Reliefabbildung 5 aufgewertet, um hieraus die optimalen Nachsteuerbzw. Zündsignale abzuleiten. Der gerätemäßige Aufbau ist in der F i g. 5 dargestellt.

Wie eingangs schon erwähnt, kann mit einer Optik oder mit Hochfrequenzsensoren gearbeitet werden.

iü Hier ist das Ausführungsbeispiel auf dem optischen Verfahren aufgebaut. Mittels eines Taktgenerator 13 wird eine Sendesteuerung 12 betrieben, die ihrerseits beispielsweise eine Haltleiter-Laserdiode so ansteuert, daß sehr kurze Lichtimpulse — beispielsweise mit einer Halbwertzeit von 20-30 ns — abgegeben werden. Diese Lichtimpulse werden über den Lichtleiter 11a zugleich zur Synchronisation in den Signalverarbeitungsblock 14 bzw. in die entsprechende Zeitdifferenzauswerteinheit 142. Das vom Ziel reflektierte Signal gelangt über die Abbildungsoptik 2a auf ein entsprechendes Empfänger-Array 141, das beispielsweise aus flächenmäßig angeordneten Avalache-Dioden besteht, deren Signale in an sich bekannter Weise parallel oder seriell einer mit dem Pulslaser 11 synchronisierten Zeitdifferenzauswerteeinheit 142 zugehen. Nach dieser Zeitdifferer.zauswertung liegt nun ein in Digitalsignaie umgesetztes Reliefbild 5 mit den Verwundbarkeitsinformationen 5a der Umgebung bzw. des zu bekämpfenden Zieles 3 vor, wobei sich die Reliefentfernungen jeweils

jo auf den Abstand der Flächenelemente des Zieles zum Sensor 2a bzw. 2b beziehen. Diese Signale gehen nun einer Fehleraustastungseinheit 144 zu, die z. B. Störungen aufgrund der vorher vorhandenen Informationen oder uninteresssante Entfernungen (sog. Festzeichen-

ü unterdrückung) austastet.

Vom Reliefbildspeicher geht nun ein Signal auch dem Relief-Vorgabe-Speicher 146 zu, um Lage und Maßstab des aufgenommenen Zieles mit den dort gespeicherten Informationen zu korrelieren. Die Signale dieses Speichers 146 und die Signale aus der Einheit 144 gehen einer digitalen Vergleichseinheit 145 zu, in der über eine nachgeschaltete Auswerteinheit 147 die gespeicherten und die empfangenen Signale zu Steuersignalen 69 für das Bekämpfungsgeschoß 1 verarbeitet werden. Diese ausgewerteten Informationen gehen ganz oder teilweise, d. h. soweit sie interessant und erforderlich sind, einem Vorgabespeicher 148 zu, der durch Vergleich dieser Daten mit dem aktuell aufgenommenen Reliefbild Steuersignale oder Zündsignale 601 ableitet. Diese Information wird parallel verarbeitet, da die zur Verfugung siehenden Zeiten mit abnehmendem Abstand ja kürzer werden. Es ist schon erwähnt worden, daß die vorbeschriebenen Ausführungsbeispiele auch mit entsprechenden Hochfrequenzsensoren realisierbar sind, anstelle der Optik treten dann Antennen- oder Arrayausführungen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erhöhung der Trefferwirkung von Flugkörpern, Flugkörperwirkteilen und Geschossen bei automatischer Zielverfolgung und Zielabtastung mit Erstellung eines Zielbildes, das über eine Korrelationsschaltung mit einem gespeicherten Impulsbild des Zieles verglichen wird, wobei die Ausgangsspannung der Schaltung für die Nachsteuerung des Geschosses dient, dadurch gekennzeichnet, daß das abgetastete Zielbild zusätzlich mit einem weiteren, vorher gespeicherten Bild des zu bekämpfenden Zieles, welches markierte Verwundbarkeitsschwerpunktflächen aufweist, verglichen wird und die hieraus gewonnenen Informationen für eine optische Nachsteuereng und Zündpunkteinstellung in einer Einheit korreliert und ausgewertet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die markierten Verwundbarkeitsschwerpunktflächen enthaltende Bild ein Kontrastoder Schattenbild des Zieles ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die markierten Verwundbarkeitsschwerpunktflächen enthaltende Bild ein Reliefbild des Zieles ist.

4. Einrichtung zur Durchführung der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer Empfangsoptik (2a) eine statische Array-Einheit oder eine ladungsgekoppelte Schaltung (CCD) (61) nachgeschaltet und die Einheit (61) durch einen Zeittaktgenerator (7) ansteuerbar ist und die empfangenen Signale einem Informationsspeicher (62) mit einer Einheit zur Fehlerabtastung (63) zugeführt werden, der eine Einrichtung zum Bildvergleich (64) und ein Bildspeicher (65) zugeordnet sind und deren Signale zur Umwandlung in Steuer- und Zündsignale einer Auswerteinheit (66), einer Vorgabeeinheit (67) und einer Vorhalte- und Vorgabevergleichseinheit (68) eingegeben werden.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Sendeoptik (2b) mit einem Lichtsender (8) angeordnet ist, wobei der Lichtsender (8) über einen Taktgenerator (10) und eine Sendesteuerung (9) gesteuert wird.

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgenerator (10) stochastisch betrieben wird und seinerseits den Signalverarbeitungsblock (6) über eine Steuerleitung (602) synchronisiert.

7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 — 3, dadurch gekennzeichnet, daß einer Sendeoptik (2b) zur Zielausleuchtung ein Taktgenerator (13) mit einer Sendesteuerung (12) und einem Lichtimpulssender (11) zugeordnet ist, wobei der Lichtimpulssender (11) über einen Lichtleiter (Wa) mit der Zeitdifferenzauswerteinheit (142) des Signalverarheitungsblockes (14) verbunden ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdifferenzauswerteinheit (142) des Signalverarbeitungsblockes (14) ein Reliefbildzwischenspeicher (143) zugeordnet ist, dessen Signale sowohl zur Fehleraustastungseinheit (144) als auch einem Relief-Vorgabe-Speicher (146) zur Korrelation von Lage und Maßstab des Zieles eingegeben werden.

9. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Sender und Empfänger (2a, 2b) Hochfrequenzsensoren verwendet werden, denen entsprechende Antenneneinrichtungen oder Arrays zugeordnet sind.