DE4108057A1

DE4108057A1 - Triggering device for rotating war-head with laser rangefinder(s) - employs passive IR detector to increase probability of impact on target w.r.t. range and rotational speed

Info

Publication number: DE4108057A1
Application number: DE19914108057
Authority: DE
Inventors: Richard Dr Benedikter
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1991-03-13
Filing date: 1991-03-13
Publication date: 1992-09-17
Also published as: DE4108057C2

Abstract

Two AM/CW laser rangefinders (2,3) scan a circular track with beams at different angles to the axial direction. A two wavelength passive infrared radiometer (9) is directed at their point of impact, and connected to combinatorial logic (21) which detects a significant target. The range signals (12,13) are processed for absolute altitude (15) and discontinuity profile (14), centroid location (16) and time difference (17). A delay calculator (19) relates the firing signal (23) to rotational speed and range. ADVANTAGE - With parachute-braked warhead-scanning a spiral target track, point of impact is nearly independent of target distance.

Description

Die Erfindung betrifft eine Auslöseeinrichtung für einen rotierenden Wirkkörper mit einer gerichteten Wirkladung, der einen optischen Sensor aufweist, dessen optische Achse in einem Winkel γ zur Bewegungsrich tung des Wirkkörpers ausgerichtet ist und aufgrund der Eigenbewegung des Wirkkörpers um die Bewegungsrichtung einen bestimmten Erfassungsbereich spiralförmig abtastet, wobei die optische Achse unter einem Vorlaufwin kel zur Wirkachse des Wirkteils angeordnet ist.The invention relates to a triggering device for a rotating Active body with a directed active charge, which is an optical sensor has, whose optical axis at an angle γ to the direction of motion tion of the active body is aligned and due to the natural movement of the Active body around the direction of movement a certain detection area spirally scanned, the optical axis under a Vorwinwin is arranged to the effective axis of the active part.

Aus der DE 40 02 355 A1 ist ein Gefechtskopf bekannt geworden, der eine von einem Fallschirm gebremste, rotierende Sinkbewegung ausführt. Die Auslöseeinrichtung des Gefechtskopfes ist mit einem optischen Sensor ausgerüstet, der aufgrund seiner Anordnung zur Fallrichtung auf einer spiralförmigen Bahn das Zielgebiet absucht. Nachteilig ist bei dieser Anordnung, daß die Ermittlung des Zündzeitpunktes von der Drehgeschwin digkeit und von der Entfernung zum Ziel abhängig sind. Werden diese Größen als Konstante in das Berechnungsverfahren des Zündzeitpunktes aufgenommen, so ergeben sich je nach Konstellation große Abweichungen vom tatsächlich optimalen Auslösezeitpunkt.From DE 40 02 355 A1 a warhead has become known parachute-braked, rotating descent. The The warhead is triggered by an optical sensor equipped, due to its arrangement to the direction of fall on a spiral path searches the target area. The disadvantage of this Arrangement that the determination of the ignition timing of the rotary speed depend on the distance to the target. Will this Quantities as a constant in the ignition timing calculation method recorded, there are large deviations depending on the constellation from the actually optimal triggering time.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Trefferlage der an sich bekannten Waffe unter Vermeidung der genannten Nachteile zu verbessern. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Auslöseeinrichtung zwei AM/CW-Laserentfernungsmesser aufweist, deren Strahlen die gleiche Spur abtasten, und daß der Strahl des ersten Laserentfernungsmessers einen größeren Vorlaufwinkel wie der Strahl des zweiten Laserentfer nungsmessers aufweist, und daß die Ausgangssignale der beiden Laserent fernungsmesser in einer Schaltung ausgewertet werden, die den optimalen Zündzeitpunkt aus der Entfernung zum Ziel und der Sequenz der beiden Signale ermittelt. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Auslöseschaltung sind den kennzeichnenden Teilen der Unteransprüche entnehmbar.The invention is therefore based on the object, the hit position of the known weapon to avoid the disadvantages mentioned improve. The object is achieved in that the trigger device has two AM / CW laser range finders, the beams of which are the same Scan the trace and that the beam of the first laser rangefinder a larger lead angle than the beam from the second laser remover voltage meter, and that the output signals of the two lasers rangefinders can be evaluated in a circuit that the optimal Ignition timing from the distance to the target and the sequence of the two Signals determined. Advantageous embodiments of the trigger circuit can be found in the characterizing parts of the subclaims.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Auslöseeinrichtung ist darin zu sehen, daß die Trefferlage der Wirkladung nahezu unabhängig von der Entfernung vom Ziel und der Drehgeschwindigkeit des Wirkkörpers optimal bestimmbar ist. Bei gleichzeitiger Verwendung eines Infrarot-Sensors verringert sich die Wahrscheinlichkeit einer Fehlauslösung.The particular advantage of the triggering device according to the invention is therein to see that the hit position of the active charge is almost independent of the Distance from the target and the rotational speed of the active body optimal is determinable. When using an infrared sensor at the same time the probability of a false trigger is reduced.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. Show it:

Fig. 1 die Anordnung der Sensoren am Wirkkörper, Fig. 1 shows the arrangement of the sensors on active body,

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Auslöseeinrichtung. Fig. 2 is a block diagram of the trigger device.

Die Fig. 1 zeigt einen Wirkkörper 8, dessen Wirkladung so ausgerichtet ist, daß die Wirkachse 7 in einen Winkel γ zur Bewegungsrichtung 22 angeordnet ist. Der Wirkkörper 8 ist mit aerodynamischen Wirkmitteln 11, beispielsweise einem Fallschirm und einer Einrichtung zur Erzeugung einer Rotationsbewegung, ausgestattet. Somit beschreibt die Wirkachse 7 im Auftreffbereich eine spiralförmige Spur 6. Im Wirkkörper 8 sind zwei AM/CW-Laserentfernungsmesser 2, 3 angebracht, deren Strahlen 4, 5 eben falls in der Spur 6 laufen. Der Strahl 4 des ersten Laserentfernungsmes sers 2 weist dabei einen Vorlaufwinkel α gegenüber der Wirkachse 7 auf, der größer ist als der Vorlaufwinkel β des Strahls 5 des zweiten Laserentfernungsmessers 3. Zusätzlich zu den Laserentfernungsmessern 2, 3 kann ein passiver Infrarotsensor 9 am Wirkkörper 8 angebracht sein, dessen Erfassungsgebiet 10 etwa die Auftreffpunkte der Strahlen 4, 5 umschließt. Fig. 1 shows an active body 8, whose active charge is oriented so that the active axis 7 γ arranged for movement in a direction 22 angle. The active body 8 is equipped with aerodynamic active means 11 , for example a parachute and a device for generating a rotational movement. The active axis 7 thus describes a spiral track 6 in the area of impact. In the active body 8 , two AM / CW laser range finders 2 , 3 are attached, the beams 4 , 5 of which also run in the track 6 . The beam 4 of the first laser range finder 2 has a lead angle α with respect to the active axis 7 , which is larger than the lead angle β of the beam 5 of the second laser range finder 3 . In addition to the laser range finders 2 , 3 , a passive infrared sensor 9 can be attached to the active body 8 , the detection area 10 of which roughly encloses the points of incidence of the beams 4 , 5 .

Die Fig. 2 zeigt die Auswerteschaltung 1 für die beiden Laserentfer nungsmesser 2, 3 und den passiven Infrarotsensor 9. Grundsätzlich ist die alleinige Auswertung der Ausgangssignale 12, 13 der beiden Laserent fernungsmesser 2, 3 ausreichend, die Erweiterung um den Infrarotsensor 9 verringert die Wahrscheinlichkeit einer Fehlauslösung. Fig. 2 shows the evaluation circuit 1 for the two Laserentfer voltmeter 2, 3 and the passive infrared sensor 9. Basically, the sole evaluation of the output signals 12 , 13 of the two laser distance meters 2 , 3 is sufficient, the addition of the infrared sensor 9 reduces the probability of a false trigger.

Aufgrund der Anordnung der stark gebündelten Strahlen 4, 5 der Laserent fernungsmesser 2, 3 erzeugen beide prinzipiell die gleichen Ausgangs signale 12, 13, welche in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit des Wirkkörpers zeitversetzt auftreten. Die gemessenen Höhenprofile werden getrennt und in Kombination miteinander ausgewertet. Aus dem Ausgangs signal 12 des ersten Laserentfernungsmessers 2 wird zunächst die Infor mation über markante Sprünge des Höhenprofils 14 im Bereich von etwa 0,5-2,5 m gewonnen und anschließend die Zielmitte oder der -schwerpunkt 16 berechnet und als Signal 18c bereitgestellt.Due to the arrangement of the highly focused beams 4 , 5 of the laser distance meters 2 , 3 , in principle, both generate the same output signals 12 , 13 , which occur with a time delay depending on the rotational speed of the active body. The measured height profiles are evaluated separately and in combination with each other. From the output signal 12 of the first laser rangefinder 2 , the information about striking jumps of the height profile 14 in the range of about 0.5-2.5 m is first obtained and then the target center or center of gravity 16 is calculated and provided as signal 18 c.

Das Ausgangssignal 13 des zweiten Laserentfernungsmessers 3 wird zuerst bezüglich der absoluten Entfernung (bzw. Höhe) 15 zum Erfassungsgebiet ausgewertet und als Ausgangssignal 18a dargestellt. Weiterhin wird das Ausgangssignal 13 des zweiten Laserentfernungsmessers 3 zusammen mit dem Ausgangssignal 12 des ersten Laserentfernungsmessers 2 hinsichtlich der zeitlichen Differenz 17 und der sich darauf errechenbaren Drehge schwindigkeit des Wirkkörpers ausgewertet und als Ausgangssignal 18b ausgegeben. Aus den drei bei der Auswertung anfallenden Ausgangssignalen 18a, b, c kann nachfolgend die Verzögerungszeit 19 der Auslösung in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit und der Zielentfernung ermittelt und ein Zündsignal 23 erzeugt werden.The output signal 13 of the second laser rangefinder 3 is first evaluated with respect to the absolute distance (or height) 15 to the detection area and shown as output signal 18 a. Furthermore, the output signal 13 of the second laser range finder 3 together with the output signal 12 of the first laser range finder 2 with respect to the time difference 17 and is calculable it Drehge velocity of the active body evaluated and output as an output signal 18 b. From the three output signals 18 a, b, c occurring during the evaluation, the delay time 19 of the triggering can then be determined as a function of the rotational speed and the target distance, and an ignition signal 23 can be generated.

Als zusätzliche Information über das von den Laserentfernungsmessern 2, 3 detektierte Objekt wird das Ergebnis der Auswertung des passiven Infrarotsensor 9 verwendet. Vorzugsweise wird hierbei ein bispektraler Sensor eingesetzt, dessen Meßbereiche zum einen bei 7-12 µm zur Detektion der zieltypischen Temperaturstrahlung und zum anderen bei 0,8-2 µm zur Ermittlung von Flammen oder Täuschkörpern liegen. Erst wenn die Verknüpfung 21 der beiden Spektralbereiche die Bestätigung 24 eines bekämpfungswerten Zieles ergibt, so wird dieses Signal 24 zusammen mit dem Zündsignal 23 von der Laserentfernungsmesserauswertung zur Erzeugung des endgültigen Ausgangssignals 20 verwendet.The result of the evaluation of the passive infrared sensor 9 is used as additional information about the object detected by the laser range finders 2 , 3 . A bispectral sensor is preferably used here, the measuring ranges of which are on the one hand 7-12 μm for detecting the target-typical temperature radiation and on the other hand 0.8-2 μm for determining flames or decoys. Only when the link 21 of the two spectral ranges gives the confirmation 24 of a target worth fighting, is this signal 24, together with the ignition signal 23, used by the laser range finder evaluation to generate the final output signal 20 .

Die beschriebene Auslöseeinrichtung läßt sich nicht nur für senkrecht auf ein Zielobjekt herabfallende sondern in gleiche Weise auch für auf parabelähnlichen Bahnen fliegende Wirkkörper einsetzen.The triggering device described cannot only be used vertically falling on a target object but in the same way for on Use flying active bodies in parabolic-like orbits.

Claims

1.Tripping device for a rotating active body with a directed active charge, which has an optical sensor, the optical axis of which is oriented at an angle γ to the direction of movement of the active body and, based on the inherent movement of the active body about the direction of movement, spirally scans a specific detection area, the optical axis is arranged at a lead angle to the active axis of the active part, characterized in that the triggering device ( 1 ) of the active body ( 8 ) has two AM / CW laser removal meters ( 2 , 3 ), the beams ( 4 , 5 ) of which have the same track ( 6 ) scan and that the beam ( 4 ) of the first laser range finder ( 2 ) has a lead angle α and the beam ( 5 ) of the second laser range finder ( 3 ) has a lead angle β with respect to the active axis ( 7 ), where α <β, and that the output signals ( 12 , 13 ) of the two laser range finders ( 2 , 3 ) in a circuit ( 1 ) for B determination of the optimal ignition timing can be evaluated.

2. Tripping device according to claim 1, characterized in that the output signal of the first laser rangefinder ( 2 ) is evaluated at what time there is a jump in the sensed height profile ( 14 ), from which the center or the center of gravity of the target can be calculated ( 16th ), and that the output signal ( 13 ) of the second laser range finder ( 3 ) is evaluated with respect to the distance ( 15 ) to the point of incidence ( 6 ) of the beam ( 5 ) and that from the output signals ( 12 , 13 ) of both laser range finders ( 2 , 3 ) the rotational speed ( 17 ) is determined from the time offset and that the time delay ( 19 ) and the triggering time ( 20 ) are finally calculated from these data ( 18 a, b, c).

3. Tripping device according to claim 1, characterized in that the laser range finder ( 2 , 3 ) is assigned a passive infrared sensor with the same optical detection direction ( 9 ).

4. tripping device according to claim 3, characterized in that the infrared sensor in two different wavelength ranges (0.8-2.0 µm; 7-12 µm) works.

5. Tripping device according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that at least one of the lead angle α, β with With the help of adjusting devices depending on the measured height above the Floor is set.

6. tripping device according to claim 5, characterized in that the setting of the lead angle or α, β in steps or done continuously.