DE3928244C1 - - Google Patents

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.