DE4124428A1

DE4124428A1 - System zur Erkennung und zur Beantwortung einer Luftbedrohung

Info

Publication number: DE4124428A1
Application number: DE4124428A
Authority: DE
Inventors: Joseph Bensimon
Original assignee: Airbus Group SAS
Current assignee: Airbus Group SAS
Priority date: 1990-07-23
Filing date: 1991-07-23
Publication date: 1995-08-10
Also published as: GB2284653B; GB9115755D0; FR2711806B1; FR2711806A1; GB2284653A

Description

Die Erfindung betrifft ein System zur Erkennung und zur Be antwortung einer Luftbedrohung.

Ein solches System kann am Boden, auf einem Bodenfahrzeug, einem Schiff oder auch an Bord eines Flugzeugs oder Flugkör pers installiert werden und ermöglicht es, die Bodenstation, das Bodenfahrzeug, das Luft- oder Wasserfahrzeug insbesonde re vor Flugkörpern zu schützen, durch die sie bedroht werden.

Dieses System zur Erkennung und zur Beantwortung einer Luft bedrohung ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt:

- eine um eine Achse drehbare Einheit;
- Mittel zum Antreiben dieser Einheit mit einer Drehbewegung um diese Achse;
- fotoempfindliche Mittel, die im Inneren der Einheit ange ordnet sind und imstande sind, die Umgebung des Systems durch wenigstens ein Beobachtungsfenster hindurch zu beob achten, das in der äußeren Umfangswandung der Einheit an gebracht ist;
- Entfernungsmessungs-Mittel zum Messen der Entfernung zwi schen dem System und der Bedrohung sowie Mittel für einen Angriff auf die Bedrohung, wobei die Entfernungsmessungs- Mittel und die Angriffsmittel in der Einheit untergebracht sind;
- Meßeinrichtungen, die jederzeit die Winkelposition der Einheit angeben; und
- Verarbeitungsmittel, welche die von den fotoempfindlichen Mitteln, von den Meßeinrichtungen und von den Entfernungs messungs-Mitteln abgegebenen Informationen empfangen und an die Angriffsmittel Befehle abgeben.

Aufgrund des Erfassungsfeldes der fotoempfindlichen Mittel in einer Ebene, die durch den Mittelpunkt des Beobachtungs fensters und die Drehachse der Einheit verläuft, kann eine Erfassung beispielsweise über den Seitenwinkel erfolgen. We gen der Drehung dieser Ebene um die Drehachse der Einheit kann ferner eine Höhenwinkel-Erfassung erfolgen. Die Lokali sierung des Angreifers wird durch die Entfernungsmessungs- Mittel in der Genauigkeit gesteigert, so daß die Angriffs mittel den Angreifer neutralisieren können.

Für eine Erfassung in Höhenwinkel und Seitenwinkel ist es somit ausreichend, wenn die fotoempfindlichen Mittel wenig stens das Feld erfassen, welches in der rotierenden Ebene enthalten ist, die durch den Mittelpunkt des Beobachtungs fensters und durch die Drehachse der Einheit verläuft.

Zur Erfassung einer Bedrohung, die sich an beliebiger Stelle in bezug auf das erfindungsgemäße System befindet (wenn es an Bord eines Flugkörpers mitgeführt wird), ist es vorteil haft, wenn die Einheit kontinuierlich um ihre Drehachse ro tiert. Wenn jedoch die Bedrohung sich notwendigerweise von einer einzigen Seite des Systems nähert, kann es ausreichen, wenn die Einheit um ihre Drehachse beiderseits einer Mittel stellung verschwenkt wird. Dies trifft beispielsweise für ein System zu, das am Boden oder auf einem Schiff angebracht ist, oder auch an Bord eines Flugkörpers, der auf sehr gro ßer Höhe fliegt und feindliche Flugkörper erfassen und neu tralisieren soll, die von unten ankommen.

Vorzugsweise sind die fotoempfindlichen Mittel aus mehreren einzelnen Detektoren gebildet, und jedem einzelnen Detektor wird ein Beobachtungsfenster zugeordnet.

Vorzugsweise bestehen die Entfernungsmessungs-Mittel aus einem Laser-Entfernungsmesser und/oder die Angriffsmittel bestehen aus einem Blendungs-Laser.

Insbesondere kann der Mechanismus zur Winkeleinstellung des Laser-Entfernungsmessers oder des Blendungs-Lasers ein Bau teil mit einem Zahnsektor aufweisen, dem eine Endlos-Schnecke zugeordnet ist, welche durch einen Schrittmotor betätigt wird; in diesem Falle können die optischen Einrichtungen des Laser-Entfernungsmessers oder des Blendungs-Lasers in diesem Bauteil des Winkel-Einstellmechanismus enthalten sein.

Vorzugsweise wird die bewegliche Einheit als drehbarer Hohl kranz ausgebildet.

Wenn das erfindungsgemäße System an Bord eines Flugzeugs oder Flugkörpers angebracht wird, stimmt die Drehachse des Kranzes vorzugsweise mit der Rollwinkel-Achse des Flugkör pers überein.

Insbesondere kann der Kranz um eine Welle rotieren, die fest mit dem Flugkörper verbunden ist.

Vorzugsweise ist ferner die Außenwandung des Kranzes im we sentlichen bündig mit der Außenwandung des Flugkörperrumpfes.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Perspektivansicht einer Ausfüh rungsform des Systems;

Fig. 2 einen diametralen Schnitt der beweglichen Einheit des Systems in Fig. 1 durch eine Ebene, die durch die Rotationsachse der Einheit verläuft;

Fig. 3 eine Schnittansicht der beweglichen Einheit des Sy stems nach Fig. 1 durch eine Ebene, die senkrecht zur Drehachse der Einheit steht;

Fig. 4, 5 und 6 Schnittansichten entlang Linie IV-IV bzw. V-V bzw. VI-VI in Fig. 3;

Fig. 7a bis 7d eine Ausführungsform des Laser-Entfernungsmessers;

Fig. 8a bis 8d eine Ausführungsform des Blendungs-Lasers;

Fig. 9 die Anordnung des erfindungsgemäßen Systems an einem Fluggerät, insbesondere Flugkörper;

Fig. 10 eine Ansicht zur Erläuterung der Funktionsweise des Systems;

Fig. 11 eine Ansicht zur Erläuterung der Beurteilung der Geschwindigkeit eines Angreifers; und

Fig. 12 ein Übersichtsschema zur Erläuterung der Funktions weise des Systems.

Das in Fig. 1 veranschaulichte System zur Erfassung und Be antwortung einer Luftbedrohung enthält eine Einheit 1, die bei dieser Ausführungsform allgemein die Gestalt eines Hohl kranzes aufweist und um eine Achse X,X drehbar ist, die sich in einer ersten Richtung erstreckt, so daß die Einheit eine Verschwenkungsbewegung über den Höhenwinkel ausführen kann, wie durch einen Pfeil in Fig. 2 veranschaulicht. Zu diesem Zweck enthält die Einheit 1 in der Nähe ihrer Mitte Wälzla ger 3, während Wellenlager 4 für die Montage der Einheit 1 in Fig. 1 symbolisch dargestellt sind.

Wie bereits erwähnt, kann die Einheit 1 am Boden oder auf einem Bodenfahrzeug, an Bord eines Wasserschiffes oder auch an Bord eines Fluggerätes, beispielsweise eines künstlichen Satelliten, an Bord eines Beobachtungsflugzeugs oder Kampf flugzeugs oder auch in einem Flugkörper mitgeführt werden. Am Boden oder an Bord eines Schiffes erfolgt die Verschwen kung um die Achse X,X alternierend über einen Winkel von we nigstens etwa 90° beiderseits einer Mittelstellung, so daß ein gesamter Abtastwinkel von etwa 180° überdeckt wird. An Bord eines Fluggerätes wird hingegen ein Verschwenkungswin kel von 360° abgedeckt, was beispielsweise durch eine konti nuierliche Drehung der Einheit 1 um die Achse X,X um 360° erfolgt (in diesem Falle um die Rollwinkel-Achse des Flugge räts), oder durch Hin- und Her-Drehung um eine Mittelstel lung mit einer Winkelauslenkung von jeweils 180°.

In ihrer äußeren Umfangswandung 5 enthält die Einheit 1:

- ein erstes Beobachtungsfenster 6, welches den vorderen Sektor A1 des Beobachtungsfeldes im Seitenwinkel über bei spielsweise 50° überdeckt, wobei diesem Fenster erste fo toempfindliche Mittel 22 zugeordnet sind (Fig. 3 und 4);
- ein zweites Beobachtungsfenster 7, welches den mittleren Sektor A2 des Beobachtungsfeldes im Seitenwinkel über bei spielsweise 60° überdeckt, wobei diesem Fenster zweite fo toempfindliche Mittel 23 zugeordnet sind (Fig. 3 und 5);
- ein drittes Beobachtungsfenster 8, welches den hinteren Sektor A3 des Beobachtungsfeldes im Seitenwinkel über bei spielsweise 50° überdeckt, wobei diesem Fenster dritte fo toempfindliche Mittel 24 zugeordnet sind (Fig. 3 und 6);

Ferner sind in der Umfangswandung 5 ein Fenster 9 für einen Laser-Entfernungsmesser 25 (Fig. 3) und ein Fenster 10 für einen Blendungs-Laser 26 vorgesehen (Fig. 3).

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist die Einheit 1 drehbeweg lich über Wälzlager 3 auf einer Welle 11 gelagert, die fest mit ihrer Montagehalterung verbunden ist (Bodenstation, Was serfahrzeug oder Fluggerät). Bei dem gezeigten Beispiel ent hält die Einheit 1 für ihren Antrieb um die Welle 11 einen Motor 12, der drehfest an die Einheit angeschlossen ist und ein Ritzel 13 in Drehung versetzt, welches in Kämmeingriff mit einem Zahnrad 14 steht, das fest an die Welle 11 ange schlossen ist. Die Welle 15 des Motors 12, worauf das Ritzel 13 befestigt ist, ist in einem fest mit der Einheit 1 ver bundenen Gestell 16 drehbar gelagert. Die Welle 15 ist fer ner fest mit einer Indexierscheibe 17 verbunden, die mit einem Winkelstellungscodierer 18 zusammenwirkt, der fest an die Einheit 1 angeschlossen ist.

Ferner sind eine elektrische Stromversorgungsvorrichtung 19 und eine Informationsverarbeitungsvorrichtung 20 fest an der Montagehalterung angebracht.

Eine Drehkupplungs- oder Kollektor-Vorrichtung 21 ist ferner vorgesehen, um die elektrische Stromversorgung der foto empfindlichen Mittel, des Laser-Entfernungsmessers, des Blendungs-Lasers und des Motors 12 ausgehend von der Strom versorgungsvorrichtung 19 zu ermöglichen und an die Verar beitungsvorrichtung 20 Informationen weiterzuleiten, die von den fotoempfindlichen Mitteln, dem Laser-Entfernungsmesser und dem Codierer 18 herrühren.

Die Fig. 3 zeigt im Schnitt senkrecht zur Achse X,X die Ein heit 1, in deren Innerem die ersten, zweiten und dritten fo toempfindlichen Mittel angebracht sind, die mit 22, 23 bzw. 24 bezeichnet sind und den Beobachtungsfenstern 6, 7 bzw. 8 zugeordnet sind, sowie den Laser-Entfernungsmesser 25, der dem Fenster 9 zugeordnet ist, und den Blendungs-Laser 26, der dem Fenster 10 zugeordnet ist.

Wie besser aus den Fig. 4 bis 6 ersichtlich ist, ist die aus dem Fenster 6 und den fotoempfindlichen Mitteln 22 be stehende Gruppe zur Vorderseite (gemäß Vereinbarung) der Montagehalterung orientiert, um einen Teil A1 des Beobach tungsfeldes einzunehmen. Ferner ist die aus dem Fenster 8 und den fotoempfindlichen Mitteln 24 bestehende Gruppe zur Rückseite der Montagehalterung orientiert, um einen Teil A3 des Beobachtungsfeldes zu erfassen. Schließlich ist die aus dem Fenster 7 und den fotoempfindlichen Mitteln 23 bestehen de Gruppe in solcher Weise orientiert, daß der mittlere Teil A2 des Beobachtungsfeldes erfaßt wird. Auf diese Weise wird ein Beobachtungsfeld von nahezu 160° abgetastet, indem die Informationen aus den fotoempfindlichen Mitteln 22, 23 und 24 einander hinzugefügt werden.

Da ferner die fotoempfindlichen Mittel und folglich auch das Beobachtungsfeld (A1 + A2 + A3) um die Achse X,X rotieren, zugleich mit der Einheit 1, wird durch das Beobachtungsfeld ein großer Teil der Umgebung der Montagehalterung der Ein heit 1 abgetastet.

Die fotoempfindlichen Mittel sind beispielsweise als Detek torzeilen oder Matrix von fotoempfindlichen Elementen vom CCD-Typ ausgebildet, die für Infrarotstrahlung empfindlich sind.

Der Impuls-Laser-Entfernungsmesser soll die Entfernung des Angreifers liefern und eventuell eine Abschätzung seiner Ge schwindigkeit durch zwei aufeinanderfolgende Messungen lie fern. Der Laser-Entfernungsmesser kann benutzt werden, um die Entfernung zu ermitteln, ab welcher der Blendungs-Laser eingesetzt werden kann, dessen Reichweite geringer ist als die des Laser-Entfernungsmessers. Er kann auch eingesetzt werden, um den gegnerischen Bildaufnehmer zu stören, jedoch bei seiner Betriebswellenlänge von beispielsweise 1,06 µm.

Der Mechanismus zur Einstellung des Weisungswinkels für die Sendeachse des Laser-Entfernungsmessers 25 ist in den Fig. 7a bis 7d gezeigt. Das Bauteil oder der Block 27 weist eine zylindrische äußere Gestalt auf und ist fest an eine Wiege 28 angeschlossen, an deren Außenseite ein Zahnsektor 29 in einer Nut 30 der Wiege 28 angebracht ist, worin eine Endlosschraube 31 aufgenommen wird, die für eine Winkelaus lenkung der Emissionsachse des Laserstrahls über den Seiten winkel sorgt. Im Inneren des Blocks sind die beiden Optik- Gruppen 32 sowie die Sende/Empfangs-Untergruppen und die Zeitmessungs-Gruppe integriert.

Durch zwei Drehzapfen 33 ist die zur Achse X,X senkrechte Drehachse Y,Y des Entfernungsmessers gebildet, wobei diese Drehzapfen durchbohrt sind, um den Durchgang der Versor gungsleitungen und Steuerleitungen für die Laserstrahlen zu ermöglichen.

Der Block 27 ist von der inneren Struktur der Einheit 1 durch zwei Lager (nicht dargestellt) entkoppelt, die auf den zwei Drehzapfen 33 angebracht sind. Die Winkelbewegung der optischen Emissionsachse des Laserstrahls wird durch einen Schrittmotor 34 erzeugt, der über die Endlosschraube 31 den Zahnsektor 29 antreibt, und der Drehwinkel wird durch einen Inkremental-Generator 35 über eine Steuerkarte 36 gesteuert.

Die Winkelauslenkung D1 des Einstellmechanismus hängt natür lich vom Winkelbereich des Zahnsektors 29 ab und kann bei spielsweise etwa 110° betragen.

Der Blendungs-Laser weist seinerseits eine variable Wellen länge oder ein abstimmbares Spektralband auf, damit die von ihm ausgehende Strahlung in das Detektionsband des Infrarot- Zielsuchgerätes des Angreifers gelegt werden kann. Die Fo kussierung der energetischen Laserstrahlung durch die Optik des gegnerischen Bildaufnehmers führt dazu, daß dieser vor übergehend geblendet wird, indem seine fotoempfindlichen Elemente gesättigt oder sogar beschädigt werden. Das Ziel suchgerät wird daher geblendet, und die Lenkung des Angrei fers gestört, so daß dieser sein Ziel verfehlen wird.

Der Mechanismus zur Einstellung des Weisungswinkels der Ach se des Blendungs-Lasers 26 ist in den Fig. 8a bis 8d ver anschaulicht und analog dem des Entfernungsmessers 25 der Fig. 7a bis 7d, abgesehen davon, daß bei letzterem nur eine Emissionsoptik vorgesehen ist. Er benötigt daher weni ger Raum.

Man findet also wieder einen zylindrischen Block 37, der fest mit einer Wiege 38 verbunden ist, welche einen Zahn sektor 39 aufweist, in dessen Nut 40 eine Endlosschraube 41 eingreift. Die Optik 42 ist in den Block 37 integriert. Fer ner sind zwei durchbohrte Drehzapfen 43 vorhanden, auf denen die Lager angeordnet sind und die den Durchgang der Versor gungs- und Steuerdrähte für die Laser-Kanonen ermöglichen. Gleichfalls wird die Winkelbewegung der Emissionsachse des Lasers durch einen Schrittmotor 44 erzeugt, und der Dreh winkel wird durch einen Inkremental-Generator 45 über eine Steuerkarte 46 gesteuert.

Die Winkelauslenkung B2 des Weisungswinkel-Einstellmechanis mus kann gleichfalls etwa 110° betragen.

Wie in Fig. 9 gezeigt, kann die Einheit 1 insbesondere an einem Fluggerät wie ein Flugkörper 47 angebracht werden, wo bei dann die Achse X,X die Rollwinkel-Achse bildet. Die Ein heit 1 besteht aus einem drehbaren Hohlkranz, der mit der Außenwandung des Flugkörper-Rumpfes bündig ist und um die Achse X,X kontinuierlich oder abwechselnd in beiden Richtun gen drehbar ist. Der Zusammenbau des Kranzes 1 mit dem Flug körper 47 kann auf verschiedene Weise erfolgen. Der Flugkör per kann aus zwei Teilen zusammengesetzt sein, die mittels der den Kranz durchquerenden Welle zusammengebaut werden, oder er ist einstückig, während der Kranz aus zwei Halbkrän zen besteht, die in Diametralrichtung zusammengefügt werden.

Wie in Fig. 10 gezeigt, kann die Verarbeitungsvorrichtung 20, welche die Informationen der fotoempfindlichen Mittel 22, 23 und 24 sowie des Winkelcodierers 17, 18 empfängt, die Koor dinaten eines jeglichen Flugkörpers bestimmen, der sich um den Flugkörper 47 herum befindet, beispielsweise in Form von Winkelkoordinaten α und β, die in Fig. 10 gezeigt sind. Die fotoempfindlichen Mittel geben nämlich die Position des Flugkörpers M in ihrem Beobachtungsfeld (A1, A2, A3) an, während der Winkelcodierer 17, 18 die Position dieses Feldes um die Achse X,X angibt.

Der Laser-Entfernungsmesser gestattet eine Abschätzung der Geschwindigkeit eines angreifenden Flugkörpers. Die Geschwin digkeit V des Angreifers wird aus zwei aufeinanderfolgenden Messungen von Entfernung und Richtung (α, β) bestimmt, zwi schen denen ein Zeitintervall Δt = t₁ - t₀ liegt.

Die Fig. 11 zeigt die Flugbahn des Flugkörpers 47 relativ zu der des Angreifers 48 in der Abfangphase.

Zum Zeitpunkt t₀ mißt das System die Entfernung d₁ zwischen Flugkörper und Angreifer in der Richtung, welche durch den Seitenwinkel α1 und den Höhenwinkel β1 gegeben ist. Zur Zeit t₁ wird dieselbe Entfernung d₂ zwischen Flugkörper und An greifer in der Richtung gemessen, die durch die Winkel α₂ und β₂ bestimmt ist.

Es seien d₀ und d₄ die vom Flugkörper bzw. der Bedrohung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messungen zurückgelegten Wegstrecken. Man nimmt an, daß während der Zeitspanne Δt, 166 ms r 250 ms, die Bewegungen der beiden Flugkörper linear sind, was wie folgt ausgedrückt werden kann:

d₀= V₁ Δt und d₄ = V Δt.

Man kennt die Geschwindigkeit V₁, nicht jedoch V:

Zur Abschätzung der Entfernung d₄ wird die folgende verein fachte Annahme getroffen:
der Höhenwinkel β ändert sich während der Zeitspanne Δt we nig, d. h.

β₁ = β₂.

In der gleichen Ebene liegen die drei folgenden Winkel, für die gilt:

OO′N + NO′K + KO′J≃ 180°
Θ₃ + ϕ + Θ₂ ≃ 180°.

Die von dem Angreifer zurückgelegte Strecke kann also aus dem Dreieck KO′N ermittelt werden:

d₄² = d₂² + d₃² - 2 d₂ d₃ cos ϕ (2)

Aus dem Dreieck O′ON leitet man ferner folgende Beziehung ab:

d₃² = d₀² + d₁² - 2 d₀ d₁ cos Θ₁ (3)

Wenn die beiden Vektoren und in dem aus drei Rechtecken bestehenden Dreiflach , und ausgedrückt werden, so er hält man:

Ihr Skalarprodukt ist:

Hiervon ausgehend kann folgender Ausdruck angegeben werden:

cos Θ₁ = cos α₁ cos β₁ (4).

Ferner kann man schreiben:

cos Θ₂ = cos α₂ cos β₂
woraus:

Θ₂ = Arccos (cos α₂ cos β₂ (5).

Aus dem Dreieck OO′N leitet man folgende Beziehung ab:

Durch Einsetzen der Gleichung (3) in obigen Ausdruck erhält man nach Vereinfachung

Die von dem Angreifer zurückgelegte Wegstrecke kann schließ lich folgendermaßen angegeben werden:

Die Ausdrücke (5), (6) und (8) ermöglichen eine Beurteilung der von dem Angreifer zurückgelegten Wegstrecke und schließ lich des Parameters V.

Man stellt fest, daß die genaue Berechnung dieser Geschwin digkeit schwierig ist, denn es gehen Meßfehler von acht Pa rametern in den drei oben angegebenen Gleichungen ein, und zwar sogar mehrfach. Dies führt zu einer Kumulierung von Fehlern bei der Abschätzung der Geschwindigkeit.

Wenn auch keine genaue Messung des Parameters V erfolgt, so ist doch durch die annähernde Kenntnis desselben das System bei der Wahl des optimalen Zeitpunktes für die Auslösung von Gegenmaßnahmen unterstützt, für die Auslösung von Ausweich manövern oder für die Aktivierung des Blendungs-Lasers.

Die Fig. 12 ist ein Übersichtsschema zur Erläuterung der Funktionsweise des Systems.

Die elektrische Stromversorgungsvorrichtung 100 speist unter anderem den Antriebsmechanismus 101 für die bewegliche Ein heit (Kranz) 102, insbesondere deren Optik-Gruppen 103 und Detektoren 104, sowie den Inkremental-Codierer 105, der In formationen an die Verarbeitungsvorrichtung 106 abgibt (Win kelposition für Höhenwinkel und Seitenwinkel, α, β). Nach Be stätigung der Bedrohung 107 wird unter Berücksichtigung einer Verwaltung 108 der verschiedenen Bedrohungen die Winkelein stellung 109 des Entfernungsmessers 110 über den Inkremen tal-Generator 111 (α) und den Inkremental-Generator 112 (β) vorgenommen. Eine Steuerung 113 der Winkelauslenkung ist zwischen die Verarbeitungsvorrichtung 106 und die Einheit 102 eingefügt, ebenso wie eine Steuerung 114 der Laser-Akti vierung zwischen der Einheit und dem Entfernungsmesser. Der Entfernungsmesser 110 ermöglicht eine Abschätzung der Ge schwindigkeit des Angreifers 115 und eine Lokalisierung der Bedrohung 116, und mittels dieser Parameter kann die Winkel einstellung des Blendungs-Lasers 117 über den Inkremental- Generator 118 (α) und den Inkremental-Generator 119 (β) er folgen, ebenso wie die Auslösung der Laser-Aktivierung 120, bevor zu einer Erfassung der darauffolgenden Bedrohung 121 übergegangen wird. Die Parameter 115 und 116 werden ferner an eine Schnittstelle 122 überführt, die nach Analyse (bei 123) eine Auswahl zwischen einer Köderung 124, einer Tarnung 125 oder einer Blendung (117) trifft.

Das erfindungsgemäße System gewährleistet die Funktionen der Überwachung, Erfassung und gegebenenfalls Verfolgung, der Lokalisierung sowie der Blendung des Angreifers.

Jede Bedrohung, die innerhalb der Überwachungszone liegt, kann einen Vorgang der Entfernungsmessung sowie anschießend die Blendung der gegnerischen Infrarot-Ziellenkung auslösen.

Die Reichweite des Entfernungsmessers liegt deutlich unter halb der Infrarot-Signalerfassung. Man beginnt daher mit einer Abschätzung der Richtung der Bedrohung, bevor versucht wird, die Entfernung zwischen Flugkörper (beispielsweise) und Angreifer zu messen, um anschließend die Geschwindigkeit der Bedrohung zu extrapolieren.

In der Überwachungs- und Erfassungsphase gibt das System die Winkelposition des Angreifers aus. In der Lokalisierungspha se wird die Richtung der Bedrohung durch Informationen über Entfernung und Geschwindigkeit vervollständigt. Die Kenntnis der nahen Vergangenheit des Angreifers ermöglicht ferner eine verfeinerte Lokalisierung.

In einer Entfernung, die größer als die blinde Entfernung des gegnerischen Zielsuchgeräts ist, kann das System eine Blendung des Bildaufnehmers des Angreifers auslösen.

Es werden nachstehend zwei Funktionsbeispiele dieses Systems erläutert, für den Fall, daß dieses an einem Fluggerät wie einem Flugkörper angebracht ist. Bei dem ersten Beispiel wird angenommen, daß die bewegliche Einheit oder der Kranz kontinuierlich rotiert, während bei dem zweiten Beispiel an genommen wird, daß diese Einheit abwechselnd in entgegenge setzten Richtungen rotiert.

1. Kontinuierliche Drehung der Einheit Überwachungsmodus

Es wird davon ausgegangen, daß die Überwachungsvorrichtung (fotoempfindliche Mittel) im Verlaufe ihrer Umdrehung und nach Abspeicherung des Hintergrundes verschiedene Signale wahrnimmt. In diesem ersten Stadium darf angenommen wer den, daß diese Punkte noch keine potentielle Bedrohung darstellen. Es kann sich um Fehlalarme oder aber um einen oder mehrere Angreifer in einer mit Rauschen behafteten Umgebung handeln.

Nach Identifikation der Signale mit signifikantem Pegel werden diejenigen berücksichtigt, die einen bestimmten Schwellwert überschreiten. Nach einer zweiten Abtastung wird die Richtung (α₂, β₂) der für den zweiten Durchlauf wahrgenommenen Punkte abgespeichert. Dann wird zum Detek tionsmodus übergegangen.

Detektionsmodus

Durch eine digitale Filterung kann eine erste Eliminie rung bestimmter natürlicher Störquellen erfolgen. Man unterscheidet dann zwischen den Angreifern und ungefil terten Ködern auf zweierlei Weise:

a) durch Software-Verarbeitung, wobei verschiedene Algo rithmen in Betracht kommen und ein erster Ansatz darin bestehen kann, nach der dritten Abtastung diejenigen Signale zu berücksichtigen, deren Intensität, Form und Richtung (α₃, β₃) im Sinne einer Annäherung an das das System tragende Fluggerät evoluieren;
b) durch spektrale Diskriminierung der von den Detektor zeilen aufgenommenen Strahlung können feindliche Flug körper von in der Umgebung befindlichen Ködern getrennt werden.

Nach Bestätigung der Anwesenheit einer oder mehrerer Be drohungen geht man zur Lokalisierungsphase über. In die sem zweiten Stadium ist die Anzahl von bestätigten Bedro hungen deutlich vermindert.

Lokalisierungsmodus

Es können zwei Konfigurationen in Betracht gezogen werden:

1) Die erfaßten Angreifer befinden sich in der durch den Entfernungsmesser nicht überdeckten Zone. Die Entfer nung kann dann nicht abgeschätzt werden, noch weniger die Geschwindigkeit der Bedrohung. Das System muß dann auf der Grundlage der Winkellokalisierung (α₃, β₃) allein den Zeitpunkt der Auslösung von Gegenmaßnahmen oder von Ausweichmanövern bestimmen.
2) Die erfaßten Angreifer befinden sich in der durch den Entfernungsmesser abgedeckten Zone. Die bezeichneten Bedrohungen werden dann sequentiell verarbeitet, in der Reihenfolge ihres Erscheinens in Drehrichtung der Einheit (des Kranzes).

Nach Bestätigung der Bedrohungen wird dem Inkremental- Generator des Entfernungsmessers der Seitenwinkel der ersten Bedrohung zugeführt, um eine sofortige Einstel lung der optischen Achse des auszusendenden Laser strahls auf den Winkel α₃ auszulösen; anschließend wird die Steuerung der Laser-Aktivierungen mit dem Durchgangszeitpunkt der Emissionsachse durch den Dreh winkel β₃ synchronisiert. Es können dann zwei Situa tionen auftreten:

a) Der Entfernungsmesser mißt keinerlei Entfernung, entweder weil der Angreifer sich außerhalb seiner möglichen Reichweite befindet oder weil die Laser- Impulse ihr Ziel verfehlt haben.
In diesem Falle geht man auf die darauffolgende Be drohung über und arbeitet wie zuvor weiter.
Am Ende der vierten Abtastung und nach Neuaktuali sierung der Richtung (α₄, β₄) wird die Entfernungs messung für die erste Bedrohung erneut vorgenommen. Wenn die Entfernungsmessung weiterhin nicht möglich ist, gelangt man zu der im vorausgehenden Absatz beschriebenen Situation zurück.
b) Dem Entfernungsmesser gelingt es, die Entfernungs information d₁ auszugeben. Wenn der Angreifer sich in gefährlicher Nähe des Fluggeräts (Flugkörpers) befindet, müssen eine Tarnung oder Gegenmaßnahmen sofort ausgelöst werden.
Wenn sich hingegen der Angreifer in ausreichender Entfernung befindet, wird die nächste Abtastung ab gewartet, um eine zweite Messung der Entfernung d₂ vorzunehmen, woraus die angenäherte Geschwindigkeit der Bedrohung über die zuvor angegebenen Formeln abgeleitet wird.

Nach Analyse der Parameter d₂, V, α₅ und β₅ kann eine Ent scheidung über eine Blendungsmaßnahme getroffen werden.

In diesem Falle wird die Einstellung der Laser-Emissions achse in den Winkel α₅ vorgenommen, und beim Durchgang dieser Achse durch den Drehwinkel β₅ werden Laser-Impulse ausgelöst, um das Zielsuchgerät des Angreifers zu blenden.

Anschließend geht man zur Verarbeitung der zweiten Bedro hung über usw.

2. Einheit mit alternierender Drehung

Die Überwachungs- und Erfassungsprozeduren sind analog denen, die zuvor beschrieben wurden.

Lokalisierungsmodus

Die bestätigten Bedrohungen werden hier in der Reihen folge ihrer Dringlichkeit verarbeitet. Die alternierende Drehbewegung des Kranzes ist auf eine Auslenkung der be troffenen Detektionsmittel reduziert und beträgt einige Milliradian beiderseits des Winkels β₃ unter dem der An greifer mit erster Priorität erfaßt wurde.

Nach Verfeinerung seiner Lokalisierung und Bestimmung der neuen Richtung (α₄, β₄) wird der Seitenwinkel der Bedro hung dem Inkremental-Generator des Entfernungsmessers zu geführt. Die optische Emissionsachse liegt dann von dem Winkel α₄ ab, und der Kranz wird anschließend um den Dreh winkel β₄ bewegt, so daß die optische Laser-Emissionsach se mit der angenommenen Richtung des Angreifers zusammen fällt, woraufhin eine Reihe von Laser-Impulsen sofort ausgelöst wird. Es können zwei Situationen auftreten:

a) Der Entfernungsmesser mißt keinerlei Entfernung, ent weder weil die Bedrohung sich außerhalb seiner Reich weite befindet, oder weil die Laser-Impulse ihr Ziel verfehlt haben. Je nach der relativen Dringlichkeit der Prioritäten 1 und 2 kann entschieden werden, die Bestimmung der Richtung der Bedrohung der Priorität 1 zu verfeinern und anschließend die Entfernungsmessung erneut vorzunehmen, oder direkt auf die Lokalisierung der Bedrohung der Priorität 2 überzugehen und den An greifer mit der ersten Priorität später zu verarbeiten.
b) Dem Entfernungsmesser gelingt die Messung der Entfer nung des Angreifers d₁ sowie anschließend d₂, so daß die Geschwindigkeit des letzteren annähernd bestimmt werden kann.
Je nach der Amplitude der Parameter d₂ und V kann es als nützlich angesehen werden, weitere, zusätzliche Messungen vorzunehmen, um die Lokalisierung zu verfei nern, oder aber eine Tarnung oder eine Störung des An greifers vorzunehmen. Im letzteren Falle wird die Ach se des Blendungs-Lasers in die Richtung (α₄, β₄) des Angreifers eingestellt, und Laser-Impulse werden aus gelöst, um das gegnerische Zielsuchgerät zu blenden.
Dann geht man zur Verarbeitung der Bedrohung mit der Priorität 2 (oder 1) über usw.

Claims

1. System zur Erfassung einer Luftbedrohung und Beantwor tung derselben, dadurch gekennzeichnet, daß es umfaßt:

- eine Einheit (1), die um eine Achse (X, X) drehbeweglich ist;
- Mittel (12) zum Antreiben der Einheit (1) mit einer Dreh bewegung um diese Achse (X, X);
- fotoempfindliche Mittel (22, 23, 34), die im Inneren der Einheit (1) angeordnet und geeignet sind, die Umgebung des Systems durch wenigstens ein Beobachtungsfenster (6, 7, 8) zu beobachten, welches in der äußeren Umfangswandung (5) der Einheit (1) angebracht ist;
- Entfernungsmessungs-Mittel (25) zur Messung der Entfernung zwischen dem System und der Bedrohung sowie Mittel (26) zum Angreifen der Bedrohung, wobei diese Entfernungsmes sungs-Mittel (25) und die Angriffsmittel (26) in der Ein heit (1) angebracht sind;
- Messungs-Mittel (17, 18), die jederzeit die Winkelposition der Einheit (1) angeben; und
- Verarbeitungsmittel (20), welche die von den fotoempfind lichen Mitteln (22, 23, 24), den Messungs-Mitteln (17, 18) und den Entfernungsmessungs-Mitteln (25) abgegebenen In formationen empfangen und Befehle an die Angriffsmittel (26) ausgeben.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (1) kontinuierlich um ihre Drehachse (X, X) rotiert.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (1) eine Schwingbewegung um ihre Drehachse (X, X) beiderseits einer Mittelstellung ausführt.

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die fotoempfindlichen Mittel (22, 23, 24) wenigstens das Feld beobachten, welches in der rotierenden Ebene enthalten ist, die durch den Mittelpunkt des Beobach tungsfensters (6, 7, 8) und die Drehachse (X, X) der Einheit (1) verläuft.

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die fotoempfindlichen Mittel (22, 23, 24) aus mehreren einzelnen Detektoren bestehen und daß ein Beob achtungsfenster (6, 7, 8) jedem der einzelnen Detektoren zugeordnet ist.

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Entfernungsmessungs-Mittel durch einen Laser-Entfernungsmesser (25) gebildet sind.

7. System nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß die Angriffsmittel durch einen Blendungs- Laser (26) gebildet sind.

8. System nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellmechanismus für den Winkel des Laser-Entfer nungsmessers (25) oder des Blendungs-Lasers (26) ein Bauteil (27, 37) mit einem Winkelsektor (28, 38) aufweist, dem eine Endlosschraube (31, 41) zugeordnet ist, welche durch einen Schrittmotor (3 4, 44) aktivierbar ist.

9. System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Mittel (32, 42) des Laser-Entfernungsmessers (25) oder des Blendungs-Lasers (26) in dem Bauteil (27, 37) des Mechanismus zur Winkeleinstellung angeordnet sind.

10. System nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß die Einheit als drehbarer Hohlkranz (1) ausgebildet ist.

11. System nach Anspruch 10, welches an Bord eines Flug gerätes wie eines Flugkörpers angebracht ist, dadurch ge kennzeichnet, daß die Drehachse des Kranzes (1) mit der Rollwinkel-Achse (X, X) des Fluggeräts (47) übereinstimmt.

12. System nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kranz (1) um eine Welle (11) rotiert, die fest mit dem Fluggerat (47) verbunden ist.

13. System nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, dadurch ge kennzeichnet, daß die äußere Umfangswandung (5) des Kranzes (1) zumindest annähernd mit der Außenwandung des Flugkörper- Rumpfes (47) bündig ist.