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Dokumentenidentifikation DE4416885A1 16.11.1995
Titel Vorrichtung zur Lenkung eines Flugkörpers
Anmelder Daimler-Benz Aerospace Aktiengesellschaft, 80804 München, DE
Erfinder Niederhofer, Karl-Heinz, Dr.-Ing., 85635 Höhenkirchen-Siegertsbrunn, DE
DE-Anmeldedatum 13.05.1994
DE-Aktenzeichen 4416885
Offenlegungstag 16.11.1995
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.11.1995
IPC-Hauptklasse F41G 7/20
Zusammenfassung Verfahren zur Lenkung eines Flugkörpers mit mindestens einer vorzugsweise am Heck des Flugkörpers angeordneten Strahlungsquelle, die von zwei in der Abschußrampe nebeneinander angeordneten Sensoren geortet wird. Aus den Ortungssignalen werden an die Lenkeinrichtung des Flugkörpers übertragene Lenkkommandos abgeleitet, die den Flugkörper auf der Visierlinie eines ein Ziel erfassenden Sensors halten. Zur Schaffung eines störungsfesten Lenkverfahrens ist vorgesehen, daß die beiden Sensoren (1, 2) in der Abschußrampe mit ihren optischen Achsen in einem vorgegebenen seitlichen Versatz (a) zueinander derart angeordnet werden, daß die Sehfelder beider Sensoren (1, 2) sich überdecken. Ein in die Sehfelder beider Sensoren (1, 2) eintretendes Ziel (6) wird von einem Sensor (2) auf einer Visierlinie (5) anvisiert und ist von dem anderen Sensor (1) auf dessen Sichtlinie (8) erfaßbar.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lenkung eines Flugkörpers mit mindestens einer vorzugsweise am Heck des Flugkörpers angeordneten Strahlungsquelle, die von zwei in der Abschußrampe nebeneinander angeordneten Sensoren geortet wird, wobei aus den Ortungssignalen an die Lenkeinrichtung des Flugkörpers übertragene Lenkkommandos abgeleitet werden, die den Flugkörper auf der Visierlinie eines ein Ziel erfaßenden Sensors halten.

Ein derartiges Verfahren ist in einem Prospekt der Firma Messerschmitt-Bölkow-Blohm mit dem Titel "HOT Panzerabwehr- Waffensystem" beschrieben. Dieses Waffensystem zeichnet sich durch hohe technische Zuverlässigkeit und hohe Trefferwahrscheinlichkeit aus, welches durch eine halbautomatische Lenkung des Flugkörpers ermöglicht wird. Hierbei kommt dem Schützen nur eine einzige Aufgabe zu, nämlich das Fadenkreuz seines Visiers auf das Ziel auszurichten und auf dem Ziel zu halten (Zieldeckungsverfahren). Ein Infrarotgoniometer ortet den Flugkörper und mißt den Abstandswinkel zwischen Flugkörperachse und Visierachse. Die Elektronik der Ortungsanlage wandelt diesen Winkel in eine metrische Ablage um, wobei eine Lenkelektronik die Korrektur berechnet und diese über den Lenkdraht an den Flugkörper weitergibt. Durch Betätigung seines Strahlruders wird automatisch der Lenkflugkörper wieder auf die Visierlinie gebracht.

Um eine zuverlässige Ortung auch bei künstlichen und natürlichen Störern zu erreichen, wurden bisher die folgenden Möglichkeiten angewendet:

  • - Ausblendung der Störer durch Fensterbildung,
  • - Unterscheidung von Leuchtsatz und Störern,
  • - Flugbahnvorausberechnung bei Störerkreuzung und Ortungsausfall und
  • - Multisensorik, d. h. die Verwendung von zwei Sensoren zur Ausblendung von Störern, die nur mit einem Sensor sichtbar sind.


Wie aus Bild 1 zu ersehen ist, hat man bei der letztgenannten Methode üblicherweise versucht, die verschiedenen Sensoren 1 und 2 (z. B. Goniometer und Wärmebildgeräte) mit ihren optischen Achsen mit möglichst geringem Versatz anzuordnen, um die Ortungsfehler gering und entfernungsunabhängig zu halten. Dies hat allerdings den Nachteil, daß sich von einem Hindernis 3 oder einem Störer 4 hervorgerufene Verdeckungen und Störungen auf der Visierlinie 5 zwischen den Sensoren 1 und 2 und dem Ziel 6 für beide Sensoren gleich auswirken, was aus den Darstellungen der Bilder für die Sensoren 1 und 2 zu ersehen ist und was im Extremfall zu einem Verlust des Flugkörpers 7 führen kann.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein störungsfestes Verfahren zur Lenkung eines Flugkörpers zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Sensoren in der Abschußrampe mit ihren optischen Achsen in einem vorgegebenen seitlich Versatz zueinander derart angeordnet werden, daß die Sehfelder beider Sensoren sich überdecken, und daß ein in die Sehfelder der Sensoren eintretendes Ziel von einem Sensor auf seiner Visierlinie anvisiert wird und von dem anderen Sensor auf dessen Sichtlinie erfaßbar ist.

Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß sich von Hindernissen oder Störern hervorgerufene Störungen und Verdeckungen auf die Sensoren unterschiedlich auswirken. Bei intelligenter Verknüpfung der von den beiden Sensoren erhaltenen Ortungsergebnisse ergibt sich vorteilhafterweise effektiv eine kürzere Störung.

Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 8 beschrieben.

Das erfindungsgemäße Verfahren und seine Ausgestaltungen werden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert, und zwar zeigt:

Bild 2 eine Anordnung mit seitlichem Versatz der Sensoren,

Bild 3 eine Darstellung zur Ermittlung der Störerentfernung,

Bild 4 eine Darstellung zur Ermittlung der Zielentfernung,

Bild 5 eine Anordnung zur Lenkung eines Flugkörpers bei Trennung von Abschußrampe und Visier, sowie

Bild 6 eine Anordnung mit einem von der Abschlußrampe abgesetzten Visier.

In Bild 2 sind die Sensoren 1 und 2 in einer zeichnerisch nicht dargestellten Abschußrampe für den Flugkörper 7 mit ihren optischen Achsen in einem vorgegebenen seitlichen Versatz zueinander angeordnet, welcher in den Bildern 3 und 4 mit "a" bezeichnet ist. Neben den Voraussetzungen, daß die Sehfelder der beiden Sensoren 1 und 2 sich ausreichend überdecken müssen und daß die Sensoren 1 und 2 den Flugkörper 7 erfassen können, wenn dieser in ihre Sehfelder eintritt, ist als weitere Voraussetzung anzusehen, daß das in die Sehfelder der Sensoren 1 und 2 eintretende Ziel 6 von dem Sensor 2 auf seiner Visierlinie 5 anvisiert wird und vom Sensor 1 auf seiner Sichtlinie 8 erfaßt wird. Die Auswirkungen von Hindernis 3 und Störer 4, die sich zwischen den Sensoren 1 und 2 und dem Ziel 6 und Flugkörper 7 befinden, ist aus den Bildern für die Sensoren 1 und 2 ersichtlich. Auch ist es möglich, daß die Visierlinie 5 des das Ziel 6 anvisierenden Sensors 2 mit der Sichtlinie eines Visiers exakt harmoniert ist. Hierbei kann ab dem Zeitpunkt, in dem der Flugkörper 7 von beiden Sensoren 1 und 2 erfaßt und identifiziert wird, die gemessene Position in den Sensoren angeglichen werden, so daß der Harmonisierungsfehler eliminiert ist. Als Bezug dient Sensor 2, mit dem das Ziel 6 anvisiert wird, oder der mit dem Visier harmonisiert ist.

In den Bildern 3 und 4 sind neben den aus Bild 2 ersichtlichen Bauelementen 1, 2 und 4 bis 8 noch weitere Zeichen für folgende Größen eingezeichnet:

a = seitlicher Versatz der Sensoren 1 und 2,

s = Entfernung zwischen den Sensoren 1 und 2 und dem Störer 4,

f = nach dem Weg-Zeit-Gesetz ermittelte Entfernung zwischen den Sensoren 1 und 2 und dem Flugkörper 7,

b&sub1; = Abweichung zwischen Flugkörper 7 und Störer 4 im Bild von Sensor 1,

b&sub2; = Abweichung zwischen Flugkörper 7 und Störer 4 im Bild des zweiten Sensors 2,

b&min;&sub1; = Abweichung zwischen Flugkörper 7 und Ziel 6 im Bild von Sensor 1,

b&min;&sub2; = Abweichung zwischen Flugkörper 7 und Ziel 6 im Bild von Sensor 2, und

z = Entfernung zwischen den Sensoren 1 und 2 und dem Ziel 6.

Die Entfernung s eines Störers 4 von den Sensoren 1 und 2 ist gemäß Bild 3 angenähert nach der Formel



ermittelbar. Wie aus Bild 4 zu entnehmen ist, kann die Entfernung zwischen den Sensoren 1 und 2 und dem Ziel 6 angenähert durch folgende Formel ermittelt werden:



In Bild 5 ist eine Abschußrampe 9 mit einem Hilfssensor 10 ausgerüstet, dessen Sichtlinie zum Flugkörper 7 mit 11 bezeichnet ist. Von der Abschußrampe 9 und dessen Hilfssensor 10 versetzt angeordnet ist ein Visier 12 mit einer Visierlinie 13 zum Ziel 6, wobei die Visierlinie 13 von der Sichtlinie 11 in einer Entfernung geschnitten wird, die einen sicheren Übergang der Flugkörperlenkung von einem Sensor zum anderen ermöglicht. Unmittelbar nach dem Abschuß des Flugkörpers 7 von der Abschußrampe 9 wird die Ortung des Flugkörpers 7 von dem Hilfssensor 10 durchgeführt, und zwar solange bis der Abstand b zwischen dem Flugkörper 7 und der Visierlinie 13 im Bild des Visiers 12 sehr klein wird, d. h. einen vorgegebenen kleinen Grenzwert unterschreitet. Sobald dieses der Fall ist, wird die Flugkörperlenkung von dem Visier 12 übernommen. Somit wirken sich Störungen durch andere Lichtquellen oder durch Hindernisse unterschiedlich auf die Sensoren aus, so daß Flugkörper 7 und Störer 4 oder Hindernisse 3 durch Triangulation unterschieden werden können. Wie aus Bild 5 ersichtlich ist, läßt sich eine Abschußanlage realisieren, bei der die Abschußrampe 9 auf einem Fahrzeug 14 montiert ist. Während der Hilfssensor 10 zusammen mit der Abschußrampe 9 unmittelbar auf dem Fahrzeug angeordnet ist, ist das Visier 12 von dem Fahrzeug 14 abgesetzt, beispielsweise befindet es sich auf einer nicht gezeichneten elevierbaren Plattform. Vorteilhafterweise ergeben sich einfachere Konstruktionen der Waffenanlage und ein höhere Flexibilität des Einsatzes.

Bezugszeichenliste

1 Sensor

2 Sensor

3 Hindernis

4 Störer

5 Visierlinie von Sensor 2

6 Ziel

7 Flugkörper

8 Sichtlinie von Sensor 1

9 Abschußrampe

10 Hilfssensor

11 Sichtlinie des Hilfssensors 10

12 Visier

13 Visierlinie des Visiers 12

14 Fahrzeug.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Lenkung eines Flugkörpers mit mindestens einer vorzugsweise am Heck des Flugkörpers angeordneten Strahlungsquelle, die von zwei in der Abschußrampe nebeneinander angeordneten Sensoren geortet wird, wobei aus den Ortungssignalen an die Lenkeinrichtung des Flugkörpers übertragene Lenkkommandos abgeleitet werden, die den Flugkörper auf der Visierlinie eines ein Ziel erfassenden Sensors halten, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sensoren (1, 2) in der Abschußrampe mit ihren optischen Achsen in einem vorgegebenen seitlichen Versatz (a) zueinander derart angeordnet werden, daß die Sehfelder beider Sensoren (1, 2) sich überdecken, und daß ein in die Sehfelder beider Sensoren (1, 2) eintretendes Ziel (6) von einem Sensor (2) auf seiner Visierlinie (5) anvisiert wird und von dem anderen Sensor (1) auf dessen Sichtlinie (8) erfaßbar ist.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Visierlinie des das Ziel (6) anvisierenden Sensors (2) mit der Sichtlinie eines Visiers exakt harmonisiert wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ab dem Zeitpunkt, in dem der Flugkörper (7) von beiden Sensoren (1, 2) erfaßt und identifiziert wird, zur Eliminierung von Harmonisierungsfehlern die Position des Flugkörpers (5) von beiden Sensoren (1, 2) meßtechnisch ermitteln wird und die gemessenen Positionen in den Sensoren (1, 2) angeglichen werden.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Bezugspunkt derjenige Sensor (2) herangezogen wird, mit dem das Ziel (6) anvisiert bzw. der mit dem Visier harmonisiert wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung eines Störers (4), der sich zwischen den Sensoren (1, 2) und dem Flugkörper (7) befindet, angenähert nach der Formel



    ermittelt wird, wobei den einzelnen Formelzeichen folgende Bedeutung zugeordnet werden:

    s = Entfernung zwischen den Sensoren (1, 2) und dem Störer (4)

    a = seitlicher Versatz der Sensoren (1, 2) zueinander,

    f = nach dem Weg-Zeit-Gesetz ermittelte Entfernung zwischen den Sensoren (1, 2) und dem Flugkörper (7),

    b&sub1; = Abweichung zwischen Flugkörper (7) und Störer (4) im Bild des ersten Sensors (1), und

    b&sub2; = Abweichung zwischen Flugkörper (7) und Störer (4) im Bild des zweiten Sensors (2).
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung des Zieles (6) von den Sensoren (1, 2) angenähert nach der Formel



    ermittelt wird, wobei den einzelnen Formelzeichen folgende Bedeutung zugeordnet werden:

    z = Entfernung zwischen den Sensoren (1, 2) und dem Ziel (6),

    a = seitlicher Versatz der Sensoren (1, 2) zueinander,

    f = nach dem Weg-Zeit-Gesetz ermittelte Entfernung zwischen den Sensoren (1, 2) und dem Flugkörper (7),

    b&min;&sub1; = Abweichung zwischen Ziel (6) und Flugkörper (7) im Bild des ersten Sensors (1), und

    b&min;&sub2; = Abweichung zwischen Ziel (6) und Flugkörper (7) im Bild des zweiten Sensors (2).
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 unter Verwendung eines an der Abschußrampe (9) des Flugkörpers (7) angeordneten Hilfssensors (10) und eines von der Abschußrampe (9) räumlich entfernt abgesetzten Visiers (12) dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar nach dem Abschuß des Flugkörpers (7) die Ortung des Flugkörpers (7) mittels des Hilfssensors (10) durchgeführt wird, daß die Visierlinie (13) des ein Ziel (6) erfassenden Visiers (12) von der den Flugkörper (7) erfassenden Sichtlinie (11) des Hilfssensors (10) in einer einen sicheren Übergang der Flugkörperlenkung von dem Hilfssensor (10) auf das Visier (12) ermöglichenden Entfernung geschnitten wird, und daß die Flugkörperlenkung von dem Visier (12) übernommen wird, wenn im Visierbild der Abstand (b) zwischen Flugkörper (7) und Visierlinie (13) einen vorgegebenen kleinen Grenzwert unterschreitet.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Flugkörper (7) von Störern (4) durch Triangulationsberechnungen unterschieden wird.






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