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Dokumentenidentifikation DE4007999C2 06.08.1992
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 der Patenterteilung 06.08.1992
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.08.1992
IPC-Hauptklasse F41G 7/20
IPC-Nebenklasse G01C 21/20   G05D 1/00   

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 (Lenkstand) 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 variabler 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, der den üblichen Höhenmesser ersetzt durch Auswertung einer Bildinformation des im Flugkörper vorhandenen, nach vorne blickenden, abbildenden Sensors (Kamera) im Suchkopf, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Solldrehgeschwindigkeit (QPD) des optischen Sensors berechnet wird nach der Formel:



    worin bedeutet

    K = Verstärkungsfaktor,

    ΔN = gemessene Nickverschiebung,

    R = aus den Verschiebevektoren (re. und li. von der Bildmitte V&sub1; und V&sub2; 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 Plattform-Solldrehgeschwindigkeit unmittelbar aus der Sichtentfernung berechnet wird, nach der Formel:

    QPD = K(RD-R).






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