DE3928244C1 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Bildübertragungssystem von einem
Lenkflugkörper, der über einen Lichtwellenleiter mit einer Bodenanlage
verbunden ist gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.
Bei solchen Lenkflugkörpern ist es bekannt, von einer in der Spitze des
Flugkörpers eingebauten Kamera eine Echtzeit-Bildübertragung durchzufüh
ren. Mit den Bilddaten können aufgrund der hohen Bandbreite über den
Lichtwellenleiter gleichzeitig Meßwerte der Instrumentierung zur Boden
anlage sowie in Gegenrichtung vom Boden aus die notwendigen Steuer- und
Schaltkommandos zur Lenkung des Flugkörpers - nachfolgend FK genannt -
übermittelt werden. Mit den Bildern der TV- oder IR-Kamera kann der
Schütze den FK in ein bestimmtes Zielgebiet navigieren, aber er kann
damit auch vorhandene Ziele entdecken, identifizieren und somit bekäm
pfen. Da davon ausgegangen werden kann, daß der Flug ins Zielgebiet in
erster Linie nach Karteninformation und Stützung durch die FK-Kreisel
erfolgt, ist zur Orientierung bei der Navigation ein möglichst großes
Sichtfeld erforderlich, denn es erhöht die Chancen, markante Punkte im
Gelände zu erfassen. Für diese Navigationsaufgabe sind bei handelsübli
chen 2/3-Zoll-CCD-Arrays der TV-Kamera vorwiegend Objektivbrennweiten um
28 mm vorzuschlagen.
Demgegenüber benötigt der Schütze zur frühzeitigen Zielerkennung und
Identifizierung große Brennweiten - also Teleobjektive - die jedoch
entsprechend kleine Sichtfelder haben. Bei Verwendung der obengenannten
CCD-Arrays sind Brennweiten zwischen 80 mm und 100 mm empfehlenswert,
denn bei größeren Brennweiten - wie beispielsweise 200 mm und mehr - ist
durch die Stabilisierungsgüte der Plattform, auf der die Kamera sitzt,
eine Grenze gesetzt.
Aus der DE-AS 24 11 791 ist ein Bildübertragungssystem von einem Lenk
flugkörper bekannt, der über einen Lichtwellenleiter mit einer Bodenan
lage verbunden ist, bestehend aus einer in der Flugkörperspitze angeord
neten Kamera, die über den Lichtwellenleiter eine Echtzeit-Bildüber
tragung vornimmt.
Aus DE 31 46 552 C2 ist es weiterhin bekannt, mit zwei Kameras unter
schiedlicher Brennweite, denen jeweils ein Bild-Array zugeordnet ist,
der Bodenanlage zwei Sichtfelder ständig als laufendes Bild zu übermit
teln, wobei ein Trackfenster in das Zentrum des einen Sichtfeldes einge
blendet und zur Identifizierung das Trackfenster auf die zu vergrößernde
Stelle gerichtet ist und das Bild dieser Stelle auf einen Identifizie
rungsmotor sichtbar gemacht wird.
Nun hat die Anmelderin in der DE-OS 39 27 334 eine Echtzeit-Bildüber
tragungseinrichtung für eine Doppelbrennweitenkamera vorgeschlagen, bei
der die Linse für die lange Brennweite und die Linse für die kurze
Brennweite ein einziges Bauelement bilden, wobei von einer Brennweite
zur anderen mittels der Kameraelektronik umgeschaltet werden kann.
Es stehen also mit der so konzipierten Doppelbrennweitenkamera sowohl
die Bilder für die Navigation als auch für die Identifikation gleichzei
tig zur Verfügung. Nun hat es sich gezeigt, daß für eine gleichzeitige
Übertragung beider Bilder der Aufwand im FK - der ja als "Verlustkörper"
zu bezeichnen ist - hierfür sehr hoch ist. So sind mindestens zwei
Kameraelektroniken erforderlich, weiterhin eine Zusatzelektronik, die
die Zeileninformation beider Arrays mit doppelter Frequenz "ineinander
schachtelt" und außerdem wird die doppelte Frequenz für die Übertragung
über den Lichtwellenleiter zum Boden benötigt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aufbauend auf dem
von der Anmelderin bereits konzipierten Bildübertragungssystem, ein
System aufzuzeigen, das diesen Aufwand nicht mehr erfordert und trotzdem
alle taktischen Forderungen wie schnelle Umschaltzeiten, hohe Schwenk
geschwindigkeiten der Kamera und große Schwenkwinkel erfüllt und dabei
noch Raum und Gewicht einspart sowie die Gesamtwirtschaftlichkeit des
Systems erhöht.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgezeigten Maßnahmen
gelöst.
In den Unteransprüchen sind Ausgestaltungen und Weiterbildungen
angegeben und in der nachfolgenden Beschreibung wird ein Ausführungsbei
spiel erläutert, das in den Figuren der Zeichnung skizziert ist. Es
zeigt
Fig. 1 ein Schemabild der Doppelbrennweitenkamera,
Fig. 2 ein Blockschaltbild des Bildübertragungssystems von Flugkörper
und Bodenlenkstation in schematischer Darstellung.
In Fig. 1 sind die optischen Teile der verwendeten Doppelbrennweitenka
mera schematisch dargestellt. Den Aufbau der Gesamtanlage zeigt Fig. 2.
Diese zeigt flugkörperseitig noch zusätzliche Einrichtungen zur vertika
len bzw. horizontalen Kamerasteuerung, sowie Operations- und Telemetrie
systeme des Flugkörpers. Alle Signale laufen über den von einer Spule
abgewickelten Lichtwellenleiter LWL, dem sowohl flugkörperseitig als
auch lenkstandseitig eine entsprechende Übertragungseleketronik O/E bzw.
E/O zur Umwandlung der optischen in elektronische Signale und umgekehrt
zugeordnet ist. Ferner enthält der Lenkstand zwei Bildschirme mit
zugeordneten (Doppel)bildspeichern, den Tracker und den Bildprozessor,
den Lenkrechner und zur Dokumentation einen Datenrecorder.
Das anhand der Figuren nachfolgend beschriebene Ausführungsbeispiel geht
von der Überlegung aus, daß der Bodenanlage während des FK-Fluges das
Navigations-Sichtfeld entsprechend dem kurzbrennweitigen Objektivteil
der Doppelbrennweitenkamera ständig zur Verfügung steht und zum Überprü
fen von in dem Bild entdeckten undefinierten Objekten nun zusätzlich ein
Einzelbild des entsprechenden Objektes über das langbrennweitige Objek
tiv abgerufen und auf einem Identifizierungsmonitor in der Bodenanlage
dargestellt wird. Hierbei muß nun die "Heranholung" des Objektes und die
Rückschaltung auf das große Navigations-Sichtfeld schnell durchführbar
sein, damit das Lenkverfahren nicht gestört bzw. beeinträchtigt wird und
die Gesamtübersicht nicht verloren geht.
Hierbei zeigt sich schon der Vorteil der von der Anmelderin bereits
vorgeschlagenen Objektivkonzeption mit Festbrennweiten gegenüber soge
nannten Zoomobjektiven, die zur entsprechenden Einstellung viel zu lange
Zeiten erfordern und insbesondere mehrere undefinierte Objekte nicht in
optimal kurzer Zeit überprüfen können, da ein Ortswechsel bei engem
Gesichtsfeld zum Auffinden des nächsten Punktes schwierig ist, weil zum
Suchen das Zoom meist zurückgefahren werden und dann wieder ausgefahren
und auf das andere Array umgeschaltet werden muß.
Nachdem die optischen Achsen beider Objektive der Doppelbrennweiten
kamera übereinstimmen - also von der Fertigung her schon harmonisiert
sind - sitzt das vergrößernde Identifizierungs-Sichtfenster im Zentrum
des großen Navigations-Sichtfensters. Dies ist auch der Bereich, in
welchem das Trackfenster des Zieltrackers eingeblendet ist.
Zur Identifikation eines Objektes muß der Schütze also die Kameraachse
bzw. das Trackfenster auf die zu vergrößernde Stelle richten und eine
Umschalttaste drücken. Das vergrößerte Bild erscheint innerhalb von etwa
40 ms auf dem Idenfikations-Monitor der Bodenanlag. Lediglich diese
40 ms - die für das Auge kaum wahrnehmbar sind - unterbrechen die
Beobachtung des Navigations-Sichtfeldes auf dem Schützen-Monitor, das
nach diesen 40 ms entweder automatisch oder durch eine erneute Betäti
gung der Umschalttaste wieder erscheint. Die Kameraachse bleibt aller
dings in der angepeilten Richtung stehen und müßte entweder von Hand
oder automatisch wieder in die Ausgangslage zurückgeführt werden.
Bei diesem Identifizierungsverfahren ist das große Navigations-Sichtfeld
ständig auf dem Schützenmonitor wiedergegeben und das Identifizierungs
fenster bei Abruf - also bei Umschaltung - als stehendes Einzelbild
daneben oder darüber auf einem zweiten Monitor, dem sogenannten Identi
fizierungsmonitor. Hierbei kann der Schütze die Gesamtsituation immer im
Blickwinkel behalten, auch wenn er das angepeilte Objekt auf dem stehen
den Bild analysiert. Diese Analyse bzw. die Identifizierung kann auch
durch eine zweite Person durchgeführt werden.
Da Untersuchungen zeigten, daß zur Identifizierung von Objekten Lauf
bilder nicht erforderlich sind, sondern ein Standbild völlig ausreicht,
ist die vorstehend vorgeschlagene Ausführungsform als optimal anzusehen.
Da die Übertragung des Navigations-Sichtfeldes nur 40 ms für zwei
Halbbilder unterbrochen wird und diese Unterbrechung gewissermaßen mit
dem Tastendruck zum Abruf des Identifizierungsbildes zusammenfällt, ist
die kurzzeitige Wahrnehmung dieser Unterbrechung gleichzeitig eine
Funktionsbestätigung des Gerätes für den Schützen.
Das abgerufene Einzelbild des Identifizierungsfensters wird in einen
Festbildspeicher der Bodenanlage geladen und von dort auf dem Identifi
zierungsmonitor so lange wiedergegeben, bis durch Anpeilung und Umschal
tung ein neues Objekt das nächste Identifizierungsbild zum Boden in den
Festbildspeicher übertragen wird. Der Aufwand für dieses Ausführungsbei
spiel der Navigation mit Laufbild und Identifizierung von Objekten mit
zusätzlichem Fest- bzw. Einzelbild erfordert lediglich einen zusätzli
chen Monitor und einen Festbildspeicher in der Größenordnung für eine
Europakarte in der Bodenanlage.
Beim durch Lichtwellenleiter gelenkten FK werden Bilddaten zur Lenkung
und Regelung und zum Zieltracken beim Endanflug verwendet. Generell
müßten deshalb bei Umschaltung auf ein anderes Sichtfenster die verän
derten Vergrößerungsfaktoren im Lenkgesetz berücksichtigt werden. Bei
der vorbeschriebenen Lösung, bei der nur ein Einzelbild des vergrößerten
Identifikations-Fensters übertragen wird, erübrigt sich die Anpassung
der Rechenfaktoren, weil zur Lenkung im vorliegenden Fall nur das
Laufbild des großen Navigations-Sichtfeldes verwendet wird.
Die aufgezeigte Ausführungsform kann nun noch dadurch erweitert werden,
daß am Identifizierungsmonitor oder am Lenkstand eine Einrichtung zur
Signalanzeige, beispielsweise eine Rot/Grün-Anzeige, angeordnet ist, die
anzeigt, ob das angepeilte Objekt vom FK noch angeflogen werden kann,
oder ob es bereits - beispielsweise wegen zu langer Identifizierungs
dauer - überflogen worden ist. Die Daten für diese automatische Anzeige
kann die Bodenanlage aus der Kameraachsenstellung und Winkeldrehung zum
Zeitpunkt der Identifizierungsbildanforderung und der seitdem verstri
chenen Zeit herleiten.
Claims (5)
1. Bildübertragungssystem von einem Lenkflugkörper, der über einen
Lichtwellenleiter mit einer Bodenanlage verbunden ist, bestehend aus
einer in der Flugkörperspitze angeordneten Kamera die über den Lichtwel
lenleiter eine Echtzeit-Bildübertragung vornimmt und als TV- oder IR-
Doppelbrennweitenkamera ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß
die Doppelbrennweitenkamera mit ihrem Doppellinsensystem für eine lange
und eine kurze Brennweite, denen jeweils ein Bild-Array zugeordnet ist,
der Bodenanlage während eines Flugkörperfluges ein großes Navigations-
Sichtfeld über das kurzbrennweitige Objektiv ständig als laufendes Bild
übermittelt und zur Ziel-Identifizierung von der Bodenanlage über das
langbrennweitige Objektiv der Kamera zusätzlich ein stehendes Einzelbild
als Identifizierbild abgerufen werden kann, ohne daß das bildgestützte
Lenkverfahren dadurch beeinträchtigt wird, wobei ein Trackfenster eines
Zieltrackers in das Zentrum des Navigations-Sichtfeldes eingeblendet ist
und zur Identifizierung das Trackfenster auf eine zu vergrößernde Stelle
gerichtet und mittels einer Umschalttaste das Bild dieser Stelle auf
einem Identifizierungs-Monitor sichtbar gemacht wird.
2. Bildübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß während der Identifikation das große Navigations-Sichtfeld ständig
auf dem Monitor wiedergegeben ist und das Identifizierbild auf dem zuge
ordneten Identifizierungs-Monitor sichtbar gemacht wird.
3. Bildübertragungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Übertragung des Navigations-Sichtfeldes bei der Über
tragung des stehenden Einzelbildes kurzzeitig - etwa im Bereich von 40 ms
für zwei Halbbilder - unterbrochen wird.
4. Bildübertragungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß das stehende Einzelbild in einem Festbildspeicher
der Bodenanlage eingegeben und von dort auf dem Identifizierungs-Monitor
bis zum Wechsel auf ein nächstes stehendes Einzelbild zur Verfügung
steht.
5. Bildübertragungssystem nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß dem Identifizierungs-Monitor eine Signalanzeige zuge
ordnet ist, deren Signal vom Rechner der Bodenanlage aus der Kameraach
senstellung und der Winkeldrehung zum Zeitpunkt einer Identifizierbild-
Anforderung und der seitdem verstrichenen Flugzeit des Flugkörpers er
mittelt wird.
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