DE3429410A1 - IR scenario simulator - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41J—TARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
- F41J2/00—Reflecting targets, e.g. radar-reflector targets; Active targets transmitting electromagnetic or acoustic waves
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Abstract
Description
IR-Szenarien-SimulatorIR scenario simulator
Die Erfindung bezieht sich auf einen Simulator, ce- ein zeitvariables, flächenhaftes Infrarotszenarium erzeugt und da-:: :ie Nachbildung von beweglichen Zielen mit IR-Signatur vor'HintergrJ-cei, die strukturiert, im IR strahlen, erlaubt.The invention relates to a simulator, ce- a time-variable, two-dimensional infrared scenario generated and there- ::: ie reproduction of moving targets with IR signature in front of the background, which is structured, Radiate in IR, allowed.
Die Simulation eines IR-Szenariums ist u.a. für c:e experimentelle Untersuchung der Leistungsfähigkeit von IR-Sucr.-.cc-en unter reproduzierbaren Laborbedingungen erforderlich. Da::=- -„S dem IR-Suchkopf *- ein möglichst realistisches IR-BiId dargeboten ν,5··:=η, das die rela- * tiven Bewegungsverhältnisse z.B. zwischen anfl iege^em Flugkörper mitThe simulation of an IR scenario is necessary for c: e experimental investigation of the performance of IR-Sucr .-. Cc-en under reproducible laboratory conditions. Since :: = - - "S IR seeker * - a realistic IR BIId presented ν, 5 ··: = η that the rela- tive motion * conditions eg iege between anfl ^ em missiles with
IR-Sensor, manöverierendem Ziel und Hintergrunc - :.h. , z.B. variabler Hintergrund mit unterschiedlicher Zielabschat":..1" -nd annäherungsabhängige Intensitäts- und Größenzunahme - wiecer:;:-.IR sensor, maneuvering target and background -: .h. , eg variable background with different target areas ": .. 1 " -nd approach-dependent increase in intensity and size - wiecer:;: -.
Bekannt sind Anordnungen, die einfache IR-Zielce:~etrien durch Masken ■' ■ und Blenden vor homogenen thermischen Strahler-- erzeugen und-vor allemArrangements are known that use simple IR targets through masks ■ '■ and screens in front of homogeneous thermal emitters - and above all
_ v ' für Untersuchungen der Ziel hai tu ng bei 'schnei isnVSicht-Wi nkel änderungen, \ z.B. bei Luftzielen, eingesetzt werden. Ebenso leisen sich mit IR-transparenten Bildvorlagen statische Hintergründe generieren. Für variable flächige IR-Szenarien existieren aufwendige,'ärci'dende optische Systeme, die Ziel- und Hintergrunddarstellung bewegt zussnrensetzen. Vorhandene IR-Simulationseinrichtungen sind in AGARD-AG-2~r .1983) kurz erläutert._ v 'can be used for investigations of the aiming at' snow isnV view angle changes, \ for example in the case of aerial targets. Static backgrounds can also be generated quietly with IR-transparent image templates. For variable, two-dimensional IR scenarios, there are complex, 'tricky' optical systems that add the target and background display in a moving manner. Existing IR simulation devices are briefly explained in AGARD-AG-2 ~ r. 1983).
Daneben gibt es Vorschläge, das IR-Szenarium \cn· Ziel und Hintergrund durch gesteuerte Aufheizung von einzelnen Fläc-.e-elementen zu erzeugen. \ Die gezielte Energiezufuhr kann dabei elektrisch. z.B. über aufgedampfte Widerstandsflächenelemente auf ,Isolierfolie oce.- curch Beaufschlagung mit Läserenergie, die auf einer geeigneten Fläche =*·■ Temperaturbild scannend erzeugt, zugeführt werden. Eine SonderkonstnAf.:-. vom letztgeVianntenThere are also suggestions, the IR scenario \ cn · target and background generated by controlled heating of individual surface elements. \ The targeted energy supply can be electric. e.g. via vapor-deposited Resistance surface elements on, insulating film oce.- c by applying Laser energy scanned on a suitable surface = * · ■ temperature image generated, supplied. A special constants :-. from the latter
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Prinzip mit wabenförmigen Einzel strahl em ist in DE 31 16 735 Al beschrieben. The principle with honeycomb single beam em is described in DE 31 16 735 A1.
Generell nachteilig bei den Flächenelementaufheizmethoden sind die thermische Trägheit, das seitliche Zerfließen der IR-Struktur, was DE 31 16 735 Al unterbinden will, die nötige hohe Energiepul sung, damit in kurzer Zeit die Solltenoeratür eingestellt ist,^ sowie die Störanfälligkeit durch Luftbewegung, z.B. Konvektion. Die teuren und voluminösen abbildenden Systeme kranken an der Überlagerung von Hintergrund- und Zielstrahlung, was zumindest bei schwachen Ziel signaturen zu Verfälschungen führt.Generally disadvantageous with the surface element heating methods are thermal inertia, the lateral deliquescence of the IR structure, what DE 31 16 735 Al wants to prevent the necessary high Energiepul solution so the should door is set in a short time, ^ as well as the susceptibility to failure by air movement, e.g. convection. The expensive and voluminous imaging systems suffer from the overlaying of background and target radiation, which at least in the case of weak target signatures Adulteration leads.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit relativ einfachen Mitteln und platzsparend ein dynamisches Ziel-Hintergrund-IR-Szenarium zu simulieren, das frei von o.g. Mängeln ist.The invention is based on the object with relatively simple means and to simulate a dynamic target-background-IR-scenario in a space-saving way, that is free from the above-mentioned defects.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das in eine homogene IR-Strahlung zwischengebrachte Material aus einzelnen Elementen besteht, deren IR-Transparenz steuerbar ist.This object is achieved according to the invention in that the in a homogeneous IR radiation interposed material from individual elements exists whose IR transparency is controllable.
In Ausgestaltung der Erfindung entsteht das gewünschte zeitvariable IR-Szenarium als Mosaikbild im IR-Durchlicht des homogenen Flächenstrahlers durch vorprogrammierte elektrische Signale, die die einzelnen Elemente unabhängig voneinander auf ,die zeitrichtige IR-Graustufe einstellen.In an embodiment of the invention, the desired time-variable arises IR scenario as a mosaic image in the IR transmitted light of the homogeneous surface radiator through preprogrammed electrical signals that the individual elements independently of each other to set the correct time IR gray level.
Die für eine gute geometrische Auflösung erforderliche große Anzahl vor. identischen Einzelelementen wird vorzugsweise matrixförmig, flächig nebeneinander angeordnet. Um mit möglichst wenig Anschlußleitungen auszukommen, kann man zur individuellen Ansteuerung eine sequentielle Matrixadressierung wählen. Sofern das Einzelelement für ein solches Scanver- Λ"- The large number required for good geometric resolution. identical individual elements is preferably in the form of a matrix, flat next to one another arranged. In order to get by with as few connection lines as possible, sequential matrix addressing can be selected for individual control. If the individual element for such a scan- Λ "-
ι -ι -
fahren ungeeignete Ansprach- und Abklingzeiten aufweist, sieht die Erfindung vor, jeweils eine elektronische Anpaß-Schaltung zu integrieren.driving has unsuitable response and decay times, sees the invention before integrating an electronic adapter circuit.
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Ähnlich wie die im sichtbaren Bereich, z.B. für optische Anzeigen gebräuchlichen Flüssigkristall anordnungen (LCD = Liquid Crystal Display) gibt es Flüssigkristalle, die auch im IR aktiv sind. Einige solcher Subastanzen sind in Infrared Phys. 18 (1978) I3 S. 35 mit Meßdaten beschrieben. In einer Ausführungsform der Erfindung wird das o.g. steuerbare IR-Matrix-Filter mit solchen IR-aktiven Flüssigkristalle!! realisiert.Similar to the liquid crystal arrangements (LCD = Liquid Crystal Display) commonly used in the visible range, for example for optical displays, there are liquid crystals that are also active in the IR. Some of these substances are in Infrared Phys. 18 (1978) I 3 p. 35 described with measurement data. In one embodiment of the invention, the above-mentioned controllable IR matrix filter is made with such IR-active liquid crystals !! realized.
Die Physik der unterschiedlichen optischen Feldeffekte (z.B. dynamic scattering, twisted nematic) ist für den sichtbaren und IR-Bereich analog. Ansprech- und Abklingzeiten, Modulationsgrad der Transmission, Steuerspannungen usw. hängen stark von Chemie und Einsatzprinzip ab. Eine weitere Ausbildung der Erfindung sieht die Verwendung von polarisiertem IR-Licht und nachgeschaltetem Polarisationsfilter sowie die Steuerung der Transparenz durch Beeinflussung des Polarisationszustandes in der zwischenliegenden Elementmatrix vor.The physics of the different optical field effects (e.g. dynamic scattering, twisted nematic) is for the visible and IR range analogue. Response and decay times, degree of modulation of the transmission, Control voltages etc. depend heavily on the chemistry and principle of use. Another embodiment of the invention provides the use of polarized IR light and downstream polarization filter as well as the Control of transparency by influencing the polarization state in the intervening element matrix.
Die Vorteile der Erfindung liegen in der Kompaktheit des Aufbaus, der energiearmen Steuerung, einer ausreichenden geometrischen Auflösung und im Unterbinden eines seitlichen thermischen Zerfließens des IR-BiIdes. Die Dynamik der LCD-Anordnung in Intensität und Bewegung ist für mittelschnelle Szenarienveränderungen, wie sie z.B. für den Bodenbereich typisch sind, ausreichend. Es werden bekannte Materialien, z.B. das IR-durchlässige Silizium für die Trägerplatten der IR-Matrixfilter, und bekannte Verfahren, z.B. Planartechnik,sowie gängige LCD-Steuerungsprinzipien verwendet.The advantages of the invention reside in the compactness of the structure, the low-energy control, sufficient geometric resolution and the prevention of lateral thermal dissolution of the IR image. The dynamics of the LCD arrangement in intensity and movement is for medium-fast ones Scenario changes, such as are typical for the floor area, are sufficient. Known materials such as the IR-permeable Silicon for the carrier plates of the IR matrix filter, and well-known Processes, e.g. planar technology, as well as common LCD control principles used.
Sofern man mit polarisierter IR-Strahlung arbeiten will (z.B. bei twisted nematic LCD), findet man in gerichtet erstarrten Eutektika Z. Phys. 176 (1963), S. 399, geeignete IR-Polarisatoren.If you want to work with polarized IR radiation (e.g. at twisted nematic LCD) is found in directionally solidified eutectics Z. Phys. 176 (1963), p. 399, suitable IR polarizers.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown schematically in FIG and is described in more detail below.
Eine metallische oder keramische Platte 2 von guter Wärmeleitung wird durch oben aufgeklebte Heizfolien 1 elektrisch auf einer konstanten Temperatur (z.B. 8O0C) gehalten und bildet mit der Unterseite den homogenen IR-Flächenstrahler. Falls die strahlende Plattenoberfläche im IR-Bereich nur ein geringes Emissionsvermögen besitzt (z.B. bei Metallen) oder zu Inhomogenitäten neigt, wird ein zeitlich stabiler IR-Schwarz-Anstrich (z.B. Nextel Black von 3 M) aufgebracht. Die Aufhängung in einem nach unten sich verjüngenden Seitenrahmen 7 erfolgt wärmeisoliert.A metallic or ceramic plate 2 of good heat conduction is maintained by the above-glued heating foils 1 electrically at a constant temperature (for example, 8O 0 C) and forms with the underside of the homogeneous IR flood lamps. If the radiating plate surface has only a low emissivity in the IR range (eg with metals) or tends to be inhomogeneity, a temporally stable IR black coating (eg Nextel Black from 3 M) is applied. The suspension in a downwardly tapering side frame 7 is thermally insulated.
In einigem Abstand unter IR-Stahler 2 ist ein-IR-Durchlaßfilter 3 angeordnet, das am Seitenrahmen dicht anliegt und nur für den IR-Sensor interessante Stahlung durchläßt. Diese trifft schließlich auf das durch einen Zwischenraum abgesetzte IR-Matrix-Filter 4. Zur Gewährleistung stabiler Temperaturbedingungen trotz zeitvariabler Extinktion in 4 wird der Luftraum zwischen 3 und 4 gut querbelüftet. Alternativ kann 4 in guten Wärmekontakt mit einer dickeren Si-Scheibe gebracht werden, die ihre Temperatur an einer konstanten Wärmesenke stabilisiert. Dadurch werden strukturierte thermische Eigenstahlungsüberlagerungen verhindert. At some distance below the IR beam 2 is an IR transmission filter 3 arranged, which lies close to the side frame and only for the IR sensor interesting radiation lets through. This eventually hits through an intermediate space separated IR matrix filter 4. To guarantee stable temperature conditions despite time-variable extinction in 4, the air space between 3 and 4 is well ventilated. Alternatively, 4 be brought into good thermal contact with a thicker Si wafer, which stabilizes its temperature at a constant heat sink. Through this structured thermal self-radiation superimpositions are prevented.
Bei Anwendung von LCD-Prinzipien mit polarisierter Strahlung tritt anstelle von 3 ein Polarisationsfilter 31 und folgt unter 4 noch ein weiteres IR-PoIarisationsfilter 5.When using LCD principles with polarized radiation, a polarization filter 3 1 is used instead of 3 and a further IR polarization filter 5 follows under 4.
Die öffnung des Zielsuchkopfes 6 schaut nach oben. Die Versuchsbedingungen bestimmen die Einzelgeometrien. Wichtig ist, daß der gesamte Szenarienbereich aus allen Suchkopf-Winkeln den IR-Flächenstrahler 2 im Hintergrund hat.The opening of the homing head 6 looks upwards. The experimental conditions determine the individual geometries. It is important that the entire scenario area from all seeker head angles the IR surface emitter 2 in the background Has.
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Priority Applications (1)
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| DE (1) | DE3429410A1 (en) |
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- 1984-08-09 DE DE19843429410 patent/DE3429410A1/en not_active Withdrawn
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