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Dokumentenidentifikation DE4007999A1 19.09.1991
Titel Fernlenkbarer Flugkörper
Anmelder Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn, DE
Erfinder Siebert, Hermann, Dipl.-Ing., 8012 Ottobrunn, DE;
Hawlitschek, Lothar, Dipl.-Ing., 8014 Neubiberg, DE
DE-Anmeldedatum 13.03.1990
DE-Aktenzeichen 4007999
Offenlegungstag 19.09.1991
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.09.1991
IPC-Hauptklasse F41G 7/20
IPC-Nebenklasse G01C 21/20   G05D 1/00   
Zusammenfassung Fernlenkbarer Flugkörper, bei dem nach Erreichen einer gewünschten Flughöhe diese bildgestützt gehalten wird und dazu ein optischer Bildsensor (Kamera), der in der Achse des Flugkörpers in Flugrichtung angeordnet ist, auf einer Plattform bezüglich seiner Sollgeschwindigkeit geregelt wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen fernlenkbaren Flugkörper und dessen Lenkung. Dieser hat einen Zielsuchkopf und darin einen abbildenden Sensor, z. B. eine Fernsehkamera, die ihre Bilder zur Bodenstation (Lenkrad) sendet.

Solche Fernlenkverfahren, z. B. für unbemannte Flugkörper sind bekannt (vergleiche EP 01 48 704 A1).

Das erfindungsgemäße Abbildungsverfahren und seine Auswertung soll der verbesserten Höhenhaltung eines Flugkörpers dienen, bei Anwendung einer bekannten inertial stabilisierten Kamera-Plattform.

Gelöst wird diese blitzgestützte Höhenhaltung auf einfache Weise gemäß den Ansprüchen. Dabei kann ein üblicher Lenkrechner für relativ kleine Datenmengen verwendet werden.

Die Erfindung wird in den Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Messung der Bildverschiebung,

Fig. 2 die Höhenhaltung mittels Winkelregler,

Fig. 3 die schematische Darstellung der Höhenhaltung mittels Winkelregler,

Fig. 4 die Bildverarbeitung bei varibaler Sichtentfernung,

Fig. 5 die Bildverarbeitung zu Variante A und

Fig. 6 die Bildverarbeitung zu Variante B.

Die Erfindung geht aus von folgenden Grundlagen:

Aus zwei Verschiebevektoren , , die rechts und links von der Bildmitte aus in zwei aufeinanderfolgenden Bildern durch Korrelation ermittelt werden, lassen sich die entsprechenden Gier-, Nick-, und Rollbewegungen des mittleren Bildteils ermitteln (Fig. 1).

Bei bekannter Fluggeschwindigkeit können aus diesen Vektoren zusätzlich Hilfsgrößen für die Lenkverfahren (Fig. 2) abgeleitet werden, wie z. B.

  • - Sichtentfernung zum Aufpunkt der Sensorachse,
  • - Höhe,
  • - Kurs,
  • - Rollreferenz.


Die im folgenden beschriebenen Verfahren betreffen drei verschiedene Verfahren zur bildgestützten Höhenhaltung, d. h. zum Ersatz eines Höhenmessers im Flugkörper. In allen Fällen wird der vertikale Winkel RP zwischen der FK-Längsachse und der optischen Achse der Kamera durch Steuerung des Flugkörpers so geregelt, daß eine konstante Flughöhe H eingehalten wird (Fig. 3).

Unterschiede bestehen lediglich in der Berechnung der Solldrehgeschwindigkeit QPD der Kamera-Plattform (Fig. 4 bis 6).

Fixiert man nach Erreichen einer bestimmten Flughöhe den Aufpunkt der Kamera manuell oder mit Hilfe eines Hintergrundtracken in einer bekannten Entfernung, so läßt sich über einen Sollwert QPD=f(T) nahezu jedes beliebige Höhenprofil erzeugen. Die Reichweite dieses Verfahrens ist allerdings auf die maximale Sichtweite begrenzt (Fig. 4).

Das folgende Ausführungsbeispiel benötigt keinen festen Haltepunkt und ist daher für beliebige Reichweiten geeignet.

Hat der Flugkörper am Ende der Umlenkphase die gewünschte Flughöhe annähernd erreicht, wird die Solldrehgeschwindigkeit der Kamera-Plattform nach folgender Formel berechnet:



worin bedeutet:

K = Verstärkungsfaktor,

ΔN = gemessene Nickverschiebung,R = aus den Verschiebevektoren (re. und li. von der Bildmittel und aus zwei aufeinanderfolgenden Bildern ermittelte Sichtentfernung und

vorgegeben sind:

HS = Sollflughöhe,

V = Fluggeschwindigkeit,

ΔT = Bildintervall.

Der Vorteil dieses Rechenansatzes besteht darin, daß die Flughöhe ausschließlich von den Toleranzen der Fluggeschwindigkeit abhängt. Die übrigen Fehler beeinflussen nur den Sichtlinienwinkel und die daraus resultierende Sichtenfernung (Fig. 5), wobei diese Abweichungen langfristig über QPD kompensiert werden können.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Patentanspruch 2 wird die Sichtentfernung unmittelbar über die Plattform auf den Sollwert RD ausgeregelt (Fig. 6). Die gewünschte Sichtentfernung wird in diesem Fall schneller erreicht und exakt eingehalten, während Toleranzen des Anstellwinkels zu Abweichungen von der Sollflughöhe führen.


Anspruch[de]
  1. 1. Fernlenkbarer Flugkörper, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichen einer gewünschten Flughöhe dieser bildgestützten gehalten wird und dazu ein optischer Bildsensor (Kamera), der in der Achse des Flugkörpers in Flugrichtung angeordnet ist, auf einer Plattform, die bezüglich ihrer Solldrehgeschwindigkeit (QPD) berechnet wird, nach der Formel:



    worin bedeutet

    K = Verstärkungsfaktor,

    ΔN = gemessene Nickverschiebung,R = aus den Verschiebevektoren (re. und li. von der Bildmitte und aus zwei aufeinanderfolgenden Bildern ermittelte Sichtentfernung und

    vorgegeben sind:

    HS = Sollflughöhe,

    V = Fluggeschwindigkeit,

    ΔT = Bildintervall.
  2. 2. Fernlenkbarer Flugkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenform-Solldrehgeschwindigkeit unmittelbar aus der Sichtentfernung berechnet wird, nach der Formel:

    QPD = K(RD-R).






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