DE19543048A1 - Apparatus for generating steering signals for target tracking projectile - Google Patents

Apparatus for generating steering signals for target tracking projectile

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DE19543048A1
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Uwe Krogmann
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Diehl BGT Defence GmbH and Co KG
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Bodenseewerk Geratetechnik GmbH
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Abstract

The apparatus has a searching head (16) which detects an image of a field of view containing the target. It also has an image processing arrangement to generate measurement signals. The search head (16) reproduces the movement of the target (10) relative to the projectile. The device also includes an arrangement to generate steering signals from the measurement parameters. It further includes an inertia reference system responsive to the movement of the projectile. The steering signal generator has a trained, knowledge based signal processor (26). Measurement signals are provided as further inputs to the signal processor (26). These signals represent the state of movement of the projectile and are taken from measurement signals of the inertia reference system of the projectile. The signal processor is automatically trained to generate optimal steering signals taking into account the movement of the target and the state of movement of the projectile.

Description

Technisches GebietTechnical field

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Lenksignalen für zielverfolgende Flugkörper mit einem Suchkopf, der ein Bild eines das Ziel enthaltenden Gesichtsfeldes erfaßt und Bildverarbeitungs-Mittel zur Erzeugung von Meßgrößen enthält, welche die Bewegung des Ziels relativ zu dem Flugkörper wiedergeben, Mitteln zur Erzeugung von Steuersignalen aus diesen Meßgrößen, und einem auf die Bewegungen des Flugkörpers ansprechenden Trägheits-Referenzsystem.The invention relates to a device for generating Steering signals for target-tracking missiles with one Search head that contains an image of a target Field of view and image processing means for Generation of measured quantities containing the movement of the Play target relative to the missile, means for Generation of control signals from these measured variables, and one responsive to the movements of the missile Inertia reference system.

Flugkörper der hier vorliegenden Art haben einen Suchkopf, der ein Gesichtsfeld erfaßt. In dem Gesichtsfeld wird ein zu treffendes Ziel beobachtet. Der Suchkopf liefert Informationen über die Lage und Bewegung des Ziels im Gesichtsfeld. Aus diesen Informationen werden Lenksignale gewonnen, durch welche über Lenkmittel, z. B. aerodynamische Steuerflächen, der Flugkörper auf das Ziel geführt wird. Missiles of the type here have a seeker head, which captures a visual field. In the visual field is a target to be observed observed. The search head delivers Information about the location and movement of the target in the Facial field. This information turns steering signals won, by means of steering means, for. B. aerodynamic Control surfaces, the missile is guided to the target.  

Der Suchkopf kann dabei einen im Flugkörper kardanisch gelagerten Sucher enthalten, der kreiselstabilisiert und so von den Bewegungen des Flugkörpers entkoppelt ist. Der Sucher wird in Abhängigkeit von Ablagesignalen auf das Ziel ausgerichtet gehalten. Es kann aber auch ein strukturfest ("strap-down") im Flugkörper gehalterter Sucher vorgesehen sein, wobei die Bewegungen des Flugkörpers im inertialen Raum durch ein Trägheits-Referenzsystem bestimmt und bei der Signalauswertung berücksichtigt werden. Der Sucher ist üblicherweise ein bilderfassender Sensor, z. B. ein Matrixdetektor. Ein solcher Sucher, auf den das Gesichtsfeld durch ein abbildendes optisches System abgebildet wird, liefert ein Bild des Gesichtsfeldes mit dem Ziel. Dieses Bild wird einer Bildverarbeitung unterworfen. Aus der Bildverarbeitung werden Lenksignale abgeleitet.The seeker head can be gimbaled in the missile stored viewfinder included, the gyro stabilized and so is decoupled from the movements of the missile. Of the Finder is directed to the target depending on filing signals kept aligned. But it can also be a structurally firm ("strap-down") intended finder held in the missile be, the movements of the missile in the inertial Space determined by an inertial reference system and at the signal evaluation are taken into account. The viewfinder is usually an image sensing sensor, e.g. B. a Matrix detector. Such a viewfinder, on which the Field of view through an imaging optical system is shown, provides an image of the visual field the goal. This image is an image processing subject. Image processing turns into steering signals derived.

Stand der TechnikState of the art

Es ist bekannt, den kreiselstabilisierten Sucher ständig dem Ziel nachzuführen. Der Sucher liefert dabei Zielablage­ Signale, welche durch eine Nachführregelung auf praktisch null geregelt werden. Die hierzu erforderlichen Nachführsignale liefern ein Maß für die Drehgeschwindigkeit der Sichtlinie zwischen Suchkopf und Ziel im inertialen Raum. Die Lenksignale werden proportional zu dieser Sichtlinien-Drehgeschwindigkeit gemacht. Man bezeichnet diese Art der Lenkung als "Proportional-Navigation".It is known the gyro-stabilized viewfinder constantly to follow the goal. The viewfinder delivers target placement Signals that are made practical by a tracking control be regulated zero. The necessary for this Tracking signals provide a measure of the speed of rotation the line of sight between seeker head and target in the inertial Room. The steering signals become proportional to this Line of sight rotation speed made. One calls this type of steering as "proportional navigation".

Es ist auch bekannt, bei einem strukturfest im Flugkörper angeordneten "Strap-Down"-Sucher die Nachführung anhand der Signale des ebenfalls strukturfest angebrachten Trägheitsreferenz-Systems zu simulieren und aus der Bewegung des so erhaltenen "virtuellen Suchers" die Sichtlinien-Drehgeschwindigkeit zu bestimmen (US-A- 5,253,823; DE-C-43 39 187).It is also known to be structurally fixed in the missile arranged "strap-down" seekers based on the tracking  Signals of the also structurally fixed To simulate and from the inertial reference system Movement of the "virtual viewfinder" thus obtained Determine line of sight rotation speed (US-A- 5,253,823; DE-C-43 39 187).

Die DE-C-42 18 600 beschreibt eine Einrichtung zur Bestimmung von Bewegungsgrößen eines Flugkörpers, der mit einem bilderfassenden Sensor versehen ist. Dabei werden aus dem optischen Fluß der von dem Sensor erfaßten Bilder durch trainierte neuronale Netze Daten erzeugt, welche die Bewegungsgrößen des Flugkörpers wiedergeben.DE-C-42 18 600 describes a device for Determination of movement quantities of a missile that with is provided with an image-capturing sensor. Doing so the optical flow of the images captured by the sensor trained neural networks generates data that the Play back motion quantities of the missile.

Die DE-A-41 30 164 beschreibt einen Flugregler mit einem neuronalen Netz, welches durch Trainieren als dynamisches Modell des Flugzeugs ausgebildet ist. Auf das Netz sind in jedem aktuellen Zeittakt Vektoren von Zustandsgrößen aufgeschaltet, die dem aktuellen Zeittakt und den vorhergehenden Zeittakten zugeordnet sind, sowie Vektoren, von Stellgrößen, die dem aktuellen Zeittakt und vorhergehenden Zeittakten zugeordnet sind. Ferner sind auf das neuronale Netz Vektoren von Stellgrößen aufgeschaltet, die für zukünftige Zeittakte vorgesehen sind. Das neuronale Netz liefert Schätzwerte der Zustandsvektoren, die nach dem dynamischen Modell für zukünftige Zeittakte zu erwarten sind. Es wird die Differenz dieser Zustandsvektoren für die zukünftigen Zeittakte und der Sollwerte dieser zukünftigen Zustandsvektoren gebildet. Diese Differenzen sind auf einen als neuronales Netz ausgebildeten Optimierer aufgeschaltet. Der Optimierer ist ebenfalls als neuronales Netz ausgebildet und so trainiert, daß er ein inverses Modell der Regelstrecke "Flugzeug" darstellt. Der Optimierer liefert Vektoren der Stellgrößen für zukünftige Zeittakte. Einer der für zukünftige Zeittakte vorgesehenen Vektoren von Stellgrößen ist als aktueller Stellgrößen-Vektor auf das Flugzeug aufschaltbar.DE-A-41 30 164 describes a flight controller with a neural network, which by training as a dynamic Model of the aircraft is trained. On the net are in every current time vector of state variables switched on, the current time and the are assigned to previous time cycles, as well as vectors, of manipulated variables that correspond to the current time cycle and are assigned to previous time cycles. Furthermore are on the neural network switched on vectors of manipulated variables, which are intended for future time cycles. The neural Network provides estimates of the state vectors, which after the dynamic model to be expected for future time cycles are. It will be the difference of these state vectors for that future timings and the target values of these future State vectors formed. These differences are in one trained as a neural network optimizer. The optimizer is also a neural network trained and trained to be an inverse model  represents the controlled system "airplane". The optimizer provides vectors of the manipulated variables for future time cycles. One of the vectors intended for future clock cycles of manipulated variables is the current manipulated variable vector the aircraft can be activated.

Die DE-A-42 40 789 betrifft eine Einrichtung zum Bewerten von Situationen oder Szenarien, die mit einer Mehrzahl von Sensoren beobachtet werden. Aus den Informationen der Sensoren werden unter Verwendung wissensbasierter Regeln Merkmale hergeleitet. Diese Merkmale sind auf die Eingänge eines neuronalen Netzes aufgeschaltet. Das neuronale Netz ist trainiert, aus diesen Informationen an Ausgängen einen Klassifikations-Vektor zu erzeugen. Ein erster Speicher dient zur Festlegung von Zugehörigkeits-Funktionen, die jeweils in einzelnen überlappenden Wertebereichen definiert sind. Diese Zugehörigkeits-Funktionen geben einen Grad der Zugehörigkeit einer Eingangsgröße zu einem dem betreffenden Wertebereich zugeordneten linguistischen Wert (z. B. "groß") an. Der von dem neuronalen Netz erhaltene Klassifikations- Vektor ist auf eine mit dem ersten Speicher verbundene unscharfe Logikschaltung ("Fuzzy Logic") aufgeschaltet zum Umsetzen der Komponenten des Klassifikations-Vektors als Eingangsgrößen in linguistische Werte entsprechend den von dem ersten Speicher vorgegebenen Wertebereichen zu diesen Komponenten und zur Festlegung von Zugehörigkeits-Graden nach Maßgabe der gespeicherten Zugehörigkeits-Funktionen. Ein zweiter Speicher dient als Regel-Basis zur Festlegung und Speicherungen von Regeln zur Verknüpfung von linguistischen Eingangs-Werten. Aus den linguistischen Eingangs-Werten werden nach Maßgabe der gespeicherten Regeln linguistische Ausgangs-Werte gebildet. Eine Korrelations-Logikschaltung dient zur Korrelation der Zugehörigkeits-Grade nach Maßgabe der Regeln für die Verknüpfung der linguistischen Eingangs-Werte zur Bildung von Zugehörigkeits-Graden für die linguistischen Ausgangs- Werte. Aus den so veränderten Zugehörigkeits-Funktionen der für die einzelnen Komponenten angesprochenen linguistischen Ausgangs-Werte wird ein Vektor gebildet, der eine Situations-Bewertung wiedergibt.DE-A-42 40 789 relates to an evaluation device of situations or scenarios involving a plurality of Sensors are observed. From the information of the Sensors are made using knowledge-based rules Characteristics derived. These characteristics are on the inputs a neural network. The neural network is trained to use this information at exits To generate classification vector. A first store is used to define membership functions that defined in individual overlapping value ranges are. These membership functions give a degree of Affiliation of an input variable to the one in question Linguistic value assigned to the value range (eg "large") on. The classification obtained from the neural network Vector is on one connected to the first memory fuzzy logic circuit switched to Implementation of the components of the classification vector as Input variables in linguistic values corresponding to those of to the first memory predetermined ranges of values Components and for defining degrees of membership according to the stored membership functions. A second memory serves as the basis for the rules and storing rules for linking linguistic input values. From the linguistic Input values are saved according to the stored  Rules linguistic output values formed. A Correlation logic circuit is used to correlate the Degree of membership according to the rules for the Linking the linguistic input values for education degrees of affiliation for the linguistic initial Values. From the membership functions changed in this way of those addressed for the individual components A vector is formed from the linguistic output values provides a situation assessment.

Die Entwicklung der Technik geht hin zu immer schnelleren und immer manövrierfähigeren Zielen (Flugzeugen). Solche Ziele erfordern immer schnellere und immer manövrierfähigere Flugkörper: Der Flugkörper muß eine hohe Geschwindigkeit erreichen. Die Flugzeit des Flugkörpers - und damit die für Bahnkorrekturen zur Verfügung stehende Zeit - wird dadurch verkürzt. Der Flugkörper muß daher sehr schnell auf Änderungen der relativen Lage von Flugkörper und Ziel reagieren. Flugkörper nach dem Stand der Technik sind diesen erhöhten Anforderungen nicht gewachsen.The development of technology is moving towards ever faster ones and increasingly maneuverable targets (airplanes). Such Goals require ever faster and always More maneuverable missile: The missile must be high Reach speed. The missile's flight time - and thus those available for path corrections Time - is shortened. The missile must therefore be very quickly to changes in the relative location of missiles and target respond. State-of-the-art missiles are not up to these increased requirements.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zur Erzeugung von Lenksignalen für zielverfolgende Flugkörper so auszubilden, daß sie den Flugkörper mit hoher Trefferquote auch zu sehr schnellen und manövrierfähigen Zielen zu führen gestattet.The invention has for its object a device of the type mentioned above for the generation of steering signals for target-tracking missiles so that they can Missiles with a high hit rate are also very fast and maneuverable targets.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daßAccording to the invention this object is achieved in that

  • (a) die Steuersignale erzeugenden Mittel eine trainierte, wissensbasierte Signalverarbeitungs-Einheit enthalten(a) the control signal generating means a trained knowledge-based signal processing unit included
  • (b) auf die wissensbasierte Signalverarbeitungs-Einheit als weitere Eingänge Meßgrößen aufgeschaltet sind, die den Bewegungs-Zustand des Flugkörpers wiedergeben und aus Meßgrößen des Trägheits-Referenzsystems des Flugkörpers abgeleitet sind, und(b) on the knowledge-based signal processing unit as further inputs are measured variables that the Play the movement state of the missile and off Measured variables of the inertial reference system of the missile are derived, and
  • (c) die Signalverarbeitungs-Einheit zur Erzeugung optimaler Lenksignale unter Berücksichtigung der Bewegungen des Ziels und der Flugzustände des Flugkörpers selbst trainiert ist.(c) the signal processing unit for generating optimal Steering signals taking into account the movements of the Target and the flight conditions of the missile itself is trained.

Übliche Suchköpfe liefern nur Signale, welche die Drehgeschwindigkeit der Sichtlinie vom Flugkörper zum Ziel bezogen auf den inertialen Raum wiedergeben, wobei der Suchkopf real oder virtuell auf das Ziel ausgerichtet gehalten wird. Bei hoch-manövrierfähigen Zielen kann diese Ausrichtung u. U. nicht garantiert werden. Durch die Bildverarbeitung können aber aus der Bewegung und Darstellung des Ziels im Gesichtsfeld des Suchkopfs weitere Meßdaten gewonnen werden, welche Flugmanöver des Ziels erkennen oder vorhersagen lassen. Solche Meßdaten können Abstand und Abstandsänderung des Ziels oder Informationen über die Fluglage eines Ziels bekannter Grundform (Flugzeug) im Raum sein. Aus solchen Meßdaten lassen sich Bewegungen des Ziels vorhersagen. Die Sichtlinie vom Flugkörper zum Ziel wird auch durch die Bewegung des Flugkörpers selbst beeinflußt. Wenn man anhand der Meßgrößen des Trägheits-Referenzsystems diese Bewegungen im Raum bestimmt, kann man daraus Änderungen des Sichtlinien- Vektors im inertialen Raum vorhersagen. Durch Berücksichtigung dieser Meßgrößen wird es möglich, schneller und individueller auf Flugmanöver des Ziels durch geeignete Lenksignale zu reagieren, als wenn nur die Sichtlinien-Drehgeschwindigkeit allein als Meßgröße zur Verfügung steht. Der Zusammenhang zwischen den so gewonnenen Meßgrößen und den sich daraus ergebenden Lenksignalen ist aber sehr komplex und hochgradig nichtlinear. Eine mathematische Behandlung solcher Zusammenhänge ist praktisch nicht möglich. Dieses Problem wird durch Verwendung einer trainierten, wissensbasierten Signalverarbeitungs-Einheit gelöst. Eine solche trainierte, wissensbasierte Signalverarbeitungs-Einheit "lernt" die Zusammenhänge, indem zu einer Vielzahl von Eingangs- Vektoren die zugehörigen optimalen Lenksignale mit den von der Signalverarbeitungs-Einheit gelieferten Lenksignalen verglichen werden und die Signalverarbeitungs-Einheit bei Abweichungen entsprechend modifiziert wird. Das kann z. B. durch Veränderung der Gewichte eines neuronalen Netzes und/oder durch Modifizierung von Regeln einer unscharfen Logik geschehen.Usual search heads only deliver signals which Rotation speed of the line of sight from the missile to the target with respect to the inertial space, the Search head real or virtually aligned to the target is held. In the case of highly maneuverable targets, this can Alignment & May not be guaranteed. Through the Image processing can, however, from the movement and Representation of the target in the field of view of the seeker head Measured data are obtained, which flight maneuvers of the target recognize or predict. Such measurement data can Distance and change in distance of the target or information about the flight position of a target of known basic shape (Plane) be in the room. Such measurement data can be used Predict movements of the target. The line of sight from Missile is also targeted by the movement of the Missile affected itself. If you look at the Measured variables of the inertial reference system these movements in  Space, changes in the line of sight Predict vector in inertial space. By Taking these parameters into account, it becomes possible faster and more individually on flight maneuvers of the target appropriate steering signals to respond as if only the Line-of-sight rotation speed alone as a parameter for Available. The connection between the so Measured variables obtained and the resulting ones Steering signals is very complex and high-level nonlinear. A mathematical treatment of such Connections are practically not possible. This problem is done by using a trained, knowledge-based Signal processing unit solved. Such a trained knowledge-based signal processing unit "learns" the Relationships by connecting to a variety of input Vectors the associated optimal steering signals with those of the steering signals supplied to the signal processing unit be compared and the signal processing unit at Deviations are modified accordingly. That can e.g. B. by changing the weights of a neural network and / or by modifying a fuzzy rules Logic happen.

Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Embodiments of the invention are the subject of Subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.An embodiment of the invention is below Reference to the accompanying drawings explained in more detail.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm und veranschaulicht die Struktur und die Wirkunksweise eines Lenksystems für Flugkörper mit einer Vorrichtung der vorerwähnten Art zur Erzeugung von Lenksignalen. Fig. 1 is a block diagram illustrating the structure and mode of action of a missile guidance system with a device of the aforementioned type for generating guidance signals.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm und zeigt die bei dem Lenksystem von Fig. 1 benutzten Baugruppen. FIG. 2 is a block diagram showing the assemblies used in the steering system of FIG. 1.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung des Flugkörpers, der durch drei verschiedene, in geeigneter Kombination ansteuerbare Lenkvorrichtungen gelenkt wird. FIG. 3 is a schematic illustration of the missile which is steered by three different steering devices which can be actuated in a suitable combination.

Bevorzugte Ausführung der ErfindungPreferred embodiment of the invention

Ein Ziel 10 ist in Fig. 1 durch ein Ziel-Lenksystem 12 und die "Zieldynamik" 14 repräsentiert. Das Ziel-Lenksystem 12 liefert einen Vektor uT(t) von Lenksignalen. Das Ziel 10 führt dementsprechend Bewegungen aus, die durch einen Vektor xT(t) dargestellt sind. Das Ziel 10 ist hoch­ manövrierfähig, so daß sich der Vektor xT(t) u. U. sehr schnell ändern kann.A target 10 is represented in FIG. 1 by a target steering system 12 and the “target dynamics” 14 . The target steering system 12 delivers a vector u T (t) of steering signals. The target 10 accordingly carries out movements which are represented by a vector x T (t). The target 10 is highly maneuverable, so that the vector x T (t) u. U. can change very quickly.

Das Ziel 10 wird von einem Suchkopf 16 erfaßt. Der Suchkopf 16 sitzt strukturfest ("strap-down") in dem Flugkörper. Der Suchkopf 16 bewegt sich daher mit dem Flugkörper. Der Suchkopf 16 weist einen bilderfassenden Sensor in Form eines Matrixdetektors auf. Das von dem Suchkopf 16 erfaßte Bild hängt nicht nur von der Bewegung des Ziels 10 im Raum sondern auch von der Bewegung des Flugkörpers im Raum ab. Diese Bewegung des Flugkörpers ist in Fig. 1 durch einen Vektor xM(t) dargestellt. Der Suchkopf 16 beobachtet die Relativbewegung von Ziel und Flugkörper, d. h. die Differenz der beiden Vektoren xT(t)-xM(t). Das ist in Fig. 1 durch einen Summierpunkt 18 symbolisiert.The target 10 is detected by a search head 16 . The search head 16 sits in a structure-fixed manner ("strap-down") in the missile. The search head 16 therefore moves with the missile. The search head 16 has an image-capturing sensor in the form of a matrix detector. The image captured by the seeker head 16 depends not only on the movement of the target 10 in space but also on the movement of the missile in space. This movement of the missile is represented in FIG. 1 by a vector x M (t). The search head 16 observes the relative movement of the target and the missile, ie the difference between the two vectors x T (t) -x M (t). This is symbolized in FIG. 1 by a summing point 18 .

Der Suchkopf 16 enthält bildverarbeitende Mittel, welche einen Vektor z(t) liefern. Dieser Vektor z(t) enthält Meßgrößen, welche die von dem Suchkopf 16 gewonnene Information über die Bewegungen des Ziels 10 relativ zu dem Flugkörper wiedergeben. Diese Meßgrößen umfassen nicht nur die Richtung und Drehgeschwindigkeit der Sichtlinie sondern auch Informationen über Abstand und Abstands-Änderung des Ziel 10 vom Flugkörper, die z. B. aus der scheinbaren Größe des Ziel in dem vom Sucher erfaßten Bild hergeleitet werden können, oder Informationen über die Fluglage des Ziels 10, die sich aus der Form des Bildes eines nicht-punktförmigen Ziels ergeben.The search head 16 contains image processing means which deliver a vector z (t). This vector z (t) contains measured variables which reproduce the information obtained by the search head 16 about the movements of the target 10 relative to the missile. These measured variables include not only the direction and rotational speed of the line of sight but also information about the distance and change in distance of the target 10 from the missile, which, for. B. can be derived from the apparent size of the target in the image captured by the viewfinder, or information about the attitude of the target 10 , which result from the shape of the image of a non-punctiform target.

Mit 20 ist ein strukturfestes Trägheits-Referenzsystem (IRS) bezeichnet. Das Trägheits-Referenzsystem 20 liefert Meßgrößen, welche in einem Vektor zM(t) zusammengefaßt sind. Diese Meßgrößen umfassen Beschleunigungen und Winkel- Beschleunigungen des Flugkörpers. Der Vektor zM(t) ist auf einen Rechner 22 aufgeschaltet, welcher aus den Meßgrößen zM(t) und der bekannten Kinematik des Flugkörpers einen Vektor xM(t) berechnet, der den Bewegungszustand, nämlich Position, Fluglage, und Geschwindigkeit und deren Änderungen wiedergibt. Dieser Vektor xM(t) von aus Messungen berechneten Meßgrößen entspricht dem Vektor xM(t), der sich aus der durch Block 24 dargestellten Flugkörper-Dynamik ergibt und symbolisch auf den Summierpunkt 18 geschaltet ist. 20 designates a structurally fixed inertia reference system (IRS). The inertial reference system 20 supplies measured variables which are combined in a vector z M (t). These measured variables include accelerations and angular accelerations of the missile. The vector z M (t) is connected to a computer 22 , which calculates a vector x M (t) from the measured variables z M (t) and the known kinematics of the missile, which determines the state of motion, namely position, attitude, and speed and reflects their changes. This vector x M (t) of measured variables calculated from measurements corresponds to the vector x M (t) which results from the missile dynamics represented by block 24 and is symbolically connected to the summing point 18 .

Die Vektoren z(t) von dem Suchkopf 16 und xM(t) von dem Rechner 22 beaufschlagen einen wissensbasierten, optimalen Schätzer 26. Der Schätzer 26 ist durch Lernen so trainiert, daß er optimale Schätzwerte für die Relativbewegung zwischen Ziel und Flugkörper liefert. Diese Schätzwerte sind in einem Vektor x(t) zusammengefaßt. Die Schätzwerte umfassen nicht nur die Drehgeschwindigkeit der Sichtlinie sondern auch noch andere sich aus der Bildverarbeitung (z(t)) oder der Bewegung des Flugkörpers (xM(t)) ergebende Meßgrößen.The vectors z (t) from the search head 16 and x M (t) from the computer 22 act on a knowledge-based, optimal estimator 26 . The estimator 26 is trained by learning so that it provides optimal estimates for the relative movement between the target and the missile. These estimates are summarized in a vector x (t). The estimated values include not only the speed of rotation of the line of sight but also other measured variables resulting from the image processing (z (t)) or the movement of the missile (x M (t)).

Dieser Vektor x(t) wird nach einem durch einen Block 28 dargestellten optimalen Lenkgesetz verarbeitet und liefert kommandierte Beschleunigungen des Flugkörpers. Diese kommandierten Beschleunigungen sind in einem Vektor aMC(t) zusammengefaßt. Die kommandierten Beschleunigungen beaufschlagen einen nichtlinearen Flugregler 30 des Flugkörpers. Der nichtlineare Flugregler 30 liefert Lenkkommandos, die zu einem Vektor uM(t) zusammengefaßt sind. Diese Lenkkommandos wirken auf das Lenksystem des Flugkörpers und erzeugen entsprechend der durch Block 24 dargestellten Flugkörper-Dynamik den durch Vektor xM(t) wiedergegebenen Bewegungszustand des Flugkörpers.This vector x (t) is processed in accordance with an optimal steering law represented by a block 28 and supplies commanded accelerations of the missile. These commanded accelerations are summarized in a vector a MC (t). The commanded accelerations act on a non-linear flight controller 30 of the missile. The non-linear flight controller 30 provides steering commands which are combined to form a vector u M (t). These guidance commands act on the missile guidance system and, in accordance with the missile dynamics represented by block 24 , generate the motion state of the missile represented by vector x M (t).

Der Aufbau des Lenksystems ist in Fig. 2 als Blockdiagramm dargestellt. The structure of the steering system is shown in Fig. 2 as a block diagram.

Der Suchkopf enthält einen bildauflösenden Sensor 32 mit einem in der Brennebene eines abbildenden optischen Systems angeordneten Matrix-Detektors mit einer zweidimensionalen Anordnung von Detektor-Elementen. Der Sensor 32 liefert ein Muster von Helligkeitswerten entsprechend dem von dem abbildenden optischen System auf dem Matri-Detektor erzeugten Bild des Gesichtsfeldes. Der Sensor 32 bildet einen Teil einer Sensor-Baugruppe 34, die zusätzlich eine Baugruppe 36 zur Messung von Bewegungsgrößen (Beschleunigungen und Winkelgeschwindigkeiten) enthält. Die Sensor-Baugruppe 34 enthält eine signalverarbeitende Einrichtung 38 zur Signal-Verarbeitung der von der Baugruppe 36 gemessenen Bewegungsgrößen. Die Ausgangs-Daten der Einrichtung 38 an einem Ausgang 40 sind auf einen Eingang 42 einer signalverarbeitenden Einrichtung 44 geschaltet. Auf einen zweiten Eingang 46 der Einrichtung 44 sind die Ausgangs-Daten des bildauflösenden Sensors 32 geschaltet. Die signalverarbeitende Einrichtung 44 liefert ebenso wie die signalverarbeiende Einrichtung 38 an einem Ausgang 48 Daten, welche die Bewegungsgrößen des Flugkörpers wiedergeben. Die Daten an den Ausgängen 40 und 48 werden durch eine Datenfusions-Einrichtung 50 zur Erzielung optimaler Werte für die Bewegungsgrößen kombiniert. An einem Ausgang 52 der Sensor-Baugruppe 34 erscheinen unmittelbar die Ausgangs-Daten des bildauflösenden Sensors 32. An einem Ausgang 54 der Sensor- Baugruppe 34 erscheinen die optimierten Werte für die Bewegungsgrößen.The seeker head contains an image-resolving sensor 32 with a matrix detector arranged in the focal plane of an imaging optical system with a two-dimensional arrangement of detector elements. The sensor 32 provides a pattern of brightness values corresponding to the image of the field of view generated by the imaging optical system on the matrix detector. The sensor 32 forms part of a sensor assembly 34 , which additionally contains an assembly 36 for measuring movement quantities (accelerations and angular velocities). The sensor assembly 34 contains a signal processing device 38 for signal processing of the movement quantities measured by the assembly 36 . The output data of the device 38 at an output 40 are connected to an input 42 of a signal processing device 44 . The output data of the image-resolving sensor 32 are connected to a second input 46 of the device 44 . The signal processing device 44 , like the signal processing device 38, provides data at an output 48 which represent the movement quantities of the missile. The data at the outputs 40 and 48 are combined by a data fusion device 50 in order to achieve optimal values for the movement variables. The output data of the image-resolving sensor 32 appear immediately at an output 52 of the sensor module 34 . The optimized values for the movement variables appear at an output 54 of the sensor module 34 .

Die Sensor-Baugruppe 34 ist nach Art der DE-C-42 18 600 aufgebaut. The sensor assembly 34 is constructed in the manner of DE-C-42 18 600.

Nach der DE-C-42 18 600 werden aus dem "optischen Fluß" der von dem Sensor erfaßten Bilder durch trainierte neuronale Netze Daten erzeugt, welche die Bewegungsgrößen, also Geschwindigkeits-Vektor v und Winkelgeschwindigkeits-Vektor ω, des Flugkörpers wiedergeben. Zu diesem Zweck wird durch Messung der Zeitverläufe der Intensität an einer bestimmten Zahl von Detektor-Elementen des Sensors 34 ein Vektor c von Bewegungs-Parametern. Der Vektor c ist einerseits mit den durch die Bewegung des Flugkörpers und des Sensors 32 hervorgerufenen Intensitäten und andererseits mit den Bewegungsgrößen v und ω verknüpft. Die Elemente des Vektors c sind nichtlineare Funktionen der Bewegungsgrößen. Aus dem Vektor c werden die Bewegungsgrößen gewonnen.According to DE-C-42 18 600, data are generated from the "optical flow" of the images captured by the sensor by trained neural networks, which represent the movement variables, ie velocity vector v and angular velocity vector ω, of the missile. For this purpose, by measuring the time courses of the intensity at a certain number of detector elements of the sensor 34, a vector c of movement parameters. The vector c is linked on the one hand to the intensities caused by the movement of the missile and the sensor 32 and on the other hand to the movement variables v and ω. The elements of the vector c are nonlinear functions of the quantities of motion. The motion quantities are obtained from the vector c.

Die Signale des Sensors 32 (oder eine bestimmte Anzahl dieser Signale) sind den Eingang 46 der Einrichtung 44 geschaltet. Die Einrichtung 44 enthält zwei neuronale Netze. Ein erstes neuronales Netz erhält als Eingangsdaten die gemessenen Intensitäten von ausgewählten Detektor- Elementen des Sensors 32. Diese Intensitäten sind zu einem Intensitäts-Vektor I zusammengefaßt. Das erste neuronale Netz ist so trainiert, daß es aus dem Intensitäts-Vektor die Bewegungsgrößen v und ω des Flugkörpers erzeugt.The signals from the sensor 32 (or a certain number of these signals) are connected to the input 46 of the device 44 . The device 44 contains two neural networks. A first neural network receives the measured intensities of selected detector elements of sensor 32 as input data. These intensities are combined to form an intensity vector I. The first neural network is trained in such a way that it generates the movement variables v and ω of the missile from the intensity vector.

Die beiden neuronalen Netze sind von unterschiedlichem Typ: Wegen der räumlichen und zeitlichen Abhängigkeit des Vektors c der Bewegungs-Parameter von dem Intensitätsvektor I wird zur Bestimmung des Vektors c der Bewegungs-Parameter aus den Intensitäts-Verläufen ein rückgekoppeltes Netz verwendet. Ein solches Netz ist besonders für zeitliche und räumlich veränderliche Abbildungen geeignet. Zwischen den Bewegungs-Parametern des Vektors c und den Bewegungsgrößen v und ω des Flugkörpers besteht ein assoziativer Zusammenhang. Zu jedem Vektor c gehören bestimmte Werte von v und ω. Zur assoziativen Speicherung dieses Zusammenhangs ist ein mehrschichtiges Netz mit ausschließlich Vorwärts- Verbindungen vorgesehen.The two neural networks are of different types: Because of the spatial and temporal dependence of the Vector c is the motion parameter from the intensity vector I is used to determine the vector c of the motion parameters a feedback network from the intensity profiles used. Such a network is especially for temporal and  spatially changeable images suitable. Between Motion parameters of the vector c and the motion quantities v and ω of the missile are associative Context. Each vector c has certain values of v and ω. For associative storage of this connection is a multilayer network with only forward Connections provided.

Die von der Baugruppe 38 ermittelten Bewegungsgrößen sind auch auf die neuronalen Netze aufgeschaltet. Diese Aufschaltung erfolgt in der Weise, daß Gewichte der beiden neuronalen Netze der signalverarbeitenden Einrichtung 44 im Sinne einer "Vorkenntnis" verändert werden.The movement variables determined by the assembly 38 are also applied to the neural networks. This connection takes place in such a way that the weights of the two neural networks of the signal processing device 44 are changed in the sense of a "prior knowledge".

Die von der bildverarbeitenden Einrichtung 44 erhaltenen Werte der Bewegungsgrößen und die durch Verarbeitung der Signale von der Baugruppe 36 erhaltenen Bewegungsgrößen sind auf die Datenfusions-Einrichtung 50 geschaltet. Die Datenfusions-Einrichtung 50 ist ein Prozessor der ein erweitertes ("extended") Kalman-Filter beinhaltet. Das erweiterte Kalman-Filter wirkt als Bewegungsgrößen- Schätzer. Das Kalman-Filter vergleicht die Bewegungsgrößen- Information von der Baugruppe 36 mit der Bewegungsgrößen- Information von dem Sucher 32 und der signalverarbeitenden Einrichtung 44. Die von dem Kalman-Filter gelieferten Bewegungsgrößen sind optimale Schätzwerte, die sich aus den von der Baugruppe 36 und dem Sucher 32 abgeleiteten Bewegungsgrößen ergeben. Die Bestimmung der Bewegungsgrößen aus der Bildinformation des bilderfassenden Sensors 32 und die Bestimmung der Bewegungsgrößen durch die inertiale Baugruppe 36 stellen zwei einander vorteilhaft ergänzende Meßvorgänge dar. Die Bewegungsgrößen-Information von der Baugruppe 36 verbessert die Funktion der neuronalen Netze. Die Bewegungsgrößen werden auch bei Wegfall der Bild- Information etwa durch Wolken oder ein kontrastloses Bild weiter gemessen.The values of the movement variables obtained by the image processing device 44 and the movement variables obtained by processing the signals from the assembly 36 are connected to the data fusion device 50 . The data fusion device 50 is a processor which contains an extended Kalman filter. The extended Kalman filter acts as a motion quantity estimator. The Kalman filter compares the movement quantity information from the assembly 36 with the movement quantity information from the viewfinder 32 and the signal processing device 44 . The motion quantities supplied by the Kalman filter are optimal estimates which result from the movement quantities derived from the assembly 36 and the finder 32 . The determination of the movement quantities from the image information of the image-capturing sensor 32 and the determination of the movement quantities by the inertial assembly 36 represent two mutually complementary measurement processes. The movement quantity information from the assembly 36 improves the function of the neural networks. The motion quantities are also measured when the image information is lost, for example through clouds or a contrast-free image.

Die inertiale Baugruppe 36 enthält eine Mehrzahl von inertialen Sensoren. Diese sind so angeordnet, daß sie von der gleichen inertialen Meßgröße, z. B. Beschleunigung, beaufschlagt sind. Die inertialen Sensoren sind Quarz- oder Silizium-Beschleunigungsmesser (QAS) und Quarz- oder Silizium-Drehgeschwindigkeits-Sensoren (QRS) . Diese Sensoren sind an sich bekannt und enthalten jeweils einen miniaturisierten Resonator, dessen Resonanzverhalten durch die inertiale Meßgröße beeinflußt ist. Die Signale der Sensoren sind auf Signalverarbeitungs-Mittel mit einem neuronalen Netz geschaltet, das anhand von wirksamen inertialen Meßgrößen und zugeordneten Ausgangs- Meßsignalentrainiert ist. Zur Messung der inertialen Meßgröße über einen ausgedehnten Meßbereich hinweg ist eine Mehrzahl von Sensoren mit unterschiedlichen Meßbereichen vorgesehen, von denen jeder in einem Teilbereich des ausgedehnten Meßbereichs arbeitet. Zur Messung der inertialen Meßgröße in jedem Teilbereich ist ebenfalls eine Mehrzahl von im wesentlichen übereinstimmenden Sensoren vorgesehen, wobei die Meßgröße in dem Teilbereich aus Signalen aller dieser Sensoren ausgebildet ist.The inertial assembly 36 includes a plurality of inertial sensors. These are arranged so that they are of the same inertial quantity, e.g. B. acceleration, are applied. The inertial sensors are quartz or silicon accelerometers (QAS) and quartz or silicon rotational speed sensors (QRS). These sensors are known per se and each contain a miniaturized resonator, the resonance behavior of which is influenced by the inertial measurement variable. The signals from the sensors are connected to signal processing means with a neural network, which is trained on the basis of effective inertial measurement variables and assigned output measurement signals. To measure the inertial measured variable over an extended measuring range, a plurality of sensors with different measuring ranges are provided, each of which operates in a partial area of the extended measuring range. A plurality of essentially identical sensors is also provided for measuring the inertial measured variable in each partial area, the measured variable in the partial area being formed from signals from all of these sensors.

Eine in der beschriebenen Weise aufgebaute Sensor-Baugruppe weist, wie geschildert, besondere Vorteile auf. Die Anwendbarkeit des hier allgemein beschriebenen Lenksystems ist jedoch nicht auf diese Art der Sensor-Baugruppe beschränkt. Statt dessen könnte auch ein einfacher bilderfassender Sensor in Verbindung mit einem konventionellen Trägheits-Referenzsystem verwendet werden.A sensor assembly constructed in the manner described has, as described, special advantages. The Applicability of the steering system generally described here  however, is not on this type of sensor assembly limited. Instead, a simple one could be used image-capturing sensor in connection with a conventional inertial reference system can be used.

Mit 56 ist eine übliche Bildverarbeitung bezeichnet. Die Bildverarbeitung 56 erhält unmittelbar die Bild­ informationen von den Detektor-Elementen des bildauflösenden Sensors 32. Die Bildverarbeitung 56 erkennt ein Ziel und liefert dessen Bildablage. Die Ausgangs-Daten der Bildverarbeitung 56 sind auf eine signalverarbeitende Einrichtung 58 geschaltet, welche eine "virtuelle" Ausrichtung des Sensors 32 auf das Ziel vornimmt. Der Sensor 32 ist strukturfest an dem Flugkörper angeordnet. Der Sucher 32 bewegt sich daher mit dem Flugkörper im Raum. Bewegungen des Flugkörpers führen zu scheinbaren Bewegungen des Ziels in dem vom Sensor 32 erfaßten Bild. Diese scheinbaren Bewegungen werden in der Bildverarbeitung 56 dadurch kompensiert, daß auf die Bildverarbeitung 56 zusätzlich die Bewegungsgrößen von der Datenfusions- Einrichtung 50 aufgeschaltet sind. Es erfolgt dabei eine Koordinaten-Transformation der Koordinaten der verschiedenen Bildelemente (Pixel) nach Maßgabe der Winkelbewegung des Flugkörpers, derart, daß der inertiale Raum im so transformierten Gesichtsfeld stillstehend erscheint. Bewegungen des Ziels in dem transformierten Gesichtsfeld beruhen auf Bewegungen des Ziels im inertialen Raum. Das ist die "Strap-Down"-Analogie zu der Kreisel- Stabilisierung eines den Sensor 32 tragenden Rahmens im inertialen Raum, durch welche der Sensor mechanisch von den Bewegungen des Flugkörpers entkoppelt würde. With 56 a common image processing is designated. The image processor 56 immediately receives the image information from the detector elements of the image-resolution sensor 32 . The image processor 56 recognizes a target and delivers its image storage. The output data of the image processing 56 are connected to a signal processing device 58 which carries out a "virtual" alignment of the sensor 32 with the target. The sensor 32 is structurally arranged on the missile. The viewfinder 32 therefore moves with the missile in space. Movements of the missile lead to apparent movements of the target in the image captured by sensor 32 . These apparent movements are compensated in the image processing 56 in that the movement variables from the data fusion device 50 are additionally applied to the image processing 56 . There is a coordinate transformation of the coordinates of the various image elements (pixels) in accordance with the angular movement of the missile, such that the inertial space appears stationary in the field of view thus transformed. Movements of the target in the transformed visual field are based on movements of the target in the inertial space. This is the "strap-down" analogy for the gyro stabilization of a frame carrying the sensor 32 in the inertial space, by means of which the sensor would be mechanically decoupled from the movements of the missile.

Das Ziel hat üblicherweise eine Zielablage, d. h. es liegt nicht z. B. in der Mitte des transformierten Gesichtsfeldes. Bei einen kreiselstabilisierten Sensor entspräche dies dem Zustand, daß der Sensor nicht genau auf das Ziel ausgerichtet ist, das Ziel also nicht auf der optischen Achse des abbildenden optischen Systems liegt. Es erfolgt dann eine Nachführung eines "virtuellen Rahmens" derart daß der Sensor auf dem "virtuellen Rahmen" dem Ziel nachgeführt wird. Das ist praktisch ein Algorithmus für eine weitere Koordinaten-Transformation die in Abhängigkeit von der Zielablage ständig so erfolgt, daß die Zielablage praktisch auf null gehalten wird. In Fig. 2 ist dieser Algorithmus als Regler 58 dargestellt. Auf den Regler 58 ist als Eingang die Zielablage von dem Ausgang 60 der Bildverarbeitung 56 aufgeschaltet. Der Regler 58 liefert an einem Ausgang 62 Signale, welche den Sensor auf dem "virtuellen Rahmen" auf das Ziel ausgerichtet halten. Diese Signale sind in einer Regelschleife 64 auf die Bildverarbeitung 56 aufgeschaltet. Diese Signale liefern gleichzeitig ein Maß für die Winkelgeschwindigkeit der Sichtlinie zum Ziel.The target usually has a target storage, ie it is not z. B. in the middle of the transformed field of view. In the case of a gyro-stabilized sensor, this would correspond to the state that the sensor is not exactly aligned with the target, that is to say the target is not on the optical axis of the imaging optical system. A "virtual frame" is then tracked such that the sensor on the "virtual frame" is tracked to the target. This is practically an algorithm for a further coordinate transformation which, depending on the target placement, is carried out in such a way that the target placement is kept practically at zero. This algorithm is shown in FIG. 2 as controller 58 . The target deposit from the output 60 of the image processing 56 is connected to the controller 58 as an input. The controller 58 supplies signals at an output 62 which keep the sensor on the "virtual frame" aligned with the target. These signals are applied to the image processing 56 in a control loop 64 . These signals also provide a measure of the angular velocity of the line of sight to the target.

Eine solche "Ausrichtung" eines "virtuellen Rahmens" auf ein Ziel ist beispielsweise bekannt durch die oben erwähnten Dokumente US-A-5,253,823 und DE-C-43 39 187. Das hier beschriebene Lenksystem braucht aber nicht notwendig mit einem solchen Sucher mit "virtueller Plattform" zu arbeiten. Es kann auch eine andere Art der Bildverarbeitung erfolgen. Such an "alignment" of a "virtual frame" a destination is known for example from the above mentioned documents US-A-5,253,823 and DE-C-43 39 187. Das The steering system described here is not necessary with such a viewfinder with "virtual platform" work. It can also be another type of image processing respectively.  

Die Winkelgeschwindigkeit der Sichtlinie und wie im Zusammenhang mit Fig. 1 erläutert wurde - andere Meßgrößen sind auf einen "lernenden Autopiloten" 66 aufgeschaltet. Der lernende Autopilot 66 umfaßt die Blöcke 26, 28 und 30 von Fig. 1. Die von dem Autopilot 66 gelieferten Lenksignale sind auf Stellmotoren aufgeschaltet, durch welche eine Lenkung des Flugkörpers 68 erfolgt. Die Stellmotoren sind in Fig. 2 als ein Block 70 "Stellmotor-Baugruppe" dargestellt.The angular velocity of the line of sight and, as was explained in connection with FIG. 1, other measured variables are connected to a "learning autopilot" 66 . The learning autopilot 66 comprises the blocks 26 , 28 and 30 of FIG. 1. The steering signals supplied by the autopilot 66 are applied to servomotors by means of which the missile 68 is steered. The servomotors are shown in FIG. 2 as a block 70 "servomotor assembly".

Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, wird der Flugkörper auf drei Arten gelenkt: Es erfolgt eine aerodynamische Lenkung durch den Ausschlag von Steuerflächen 72. Der Ausschlag der Steuerflächen 72 bewirkt eine Änderung des Anstellwinkels. Diese Änderung des Anstellwinkels bewirkt wiederum eine Querbeschleunigung. Diese konventionelle Art der Lenkung ist vergleichsweise träge. Weiter erfolgt eine Lenkung durch Änderung des Schubvektors 74. Auch hierdurch wird der Anstellwinkel verändert. Schließlich wird durch seitlich am Flugkörper angeordnete Schubdüsen 76 unmittelbar ein Querschub des Flugkörpers 68 erzeugt. Dieser Querschub ist in Fig. 3 durch einen Vektor 80 dargestellt. Es ergibt sich eine resultierende Querbeschleunigung, die in Fig. 3 durch einen Vektor 82 dargestellt ist.As can be seen from FIG. 3, the missile is steered in three ways: there is an aerodynamic steering by the deflection of control surfaces 72 . The deflection of the control surfaces 72 causes a change in the angle of attack. This change in the angle of attack in turn causes a lateral acceleration. This conventional type of steering is comparatively sluggish. Steering is also carried out by changing the thrust vector 74 . This also changes the angle of attack. Finally, a transverse thrust of the missile 68 is generated directly by thrust nozzles 76 arranged on the side of the missile. This transverse thrust is represented in FIG. 3 by a vector 80 . A resulting transverse acceleration results, which is represented in FIG. 3 by a vector 82 .

Die drei Arten der Lenkung werden so kombiniert, daß der Flugkörper in optimaler Weise auf das Ziel geführt wird. Der Grad der Anwendung jeder der drei Arten von Lenkung ist analytisch praktisch nicht zu bestimmen. Aus diesem Grund ist der Autopilot als lernender Autopilot ausgebildet, der zur Erzeugung optimaler Lenksignale für jede der drei Arten von Lenkung trainiert ist.The three types of steering are combined so that the Missile is guided to the target in an optimal manner. The degree of application of each of the three types of steering is practically impossible to determine analytically. For this reason the autopilot is designed as a learning autopilot that  to generate optimal steering signals for each of the three types is trained by steering.

Durch die beschriebene Lenkung wird die Treffergenauigkeit des Flugkörpers wesentlich verbessert. Die verbesserte Treffergenauigkeit gestattet die Verwendung kleinerer Flugkörper. Die Verkleinerung des Flugkörpers erhöht wiederum die Manövrierfähigkeit des Flugkörpers.Through the described steering, the accuracy of the hit of the missile significantly improved. The improved Hit accuracy allows the use of smaller ones Missile. The reduction in size of the missile increased again the maneuverability of the missile.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Erzeugung von Lenksignalen für zielverfolgende Flugkörper mit
  • - einem Suchkopf (16), der ein Bild eines das Ziel (10) enthaltenden Gesichtsfeldes erfaßt und Bildverarbeitungs-Mittel (56, 58, 64) zur Erzeugung von Meßgrößen (z(t)) enthält, welche die Bewegung des Ziels (10) relativ zu dem Flugkörper (68) wiedergeben,
  • - Mitteln (26, 28) zur Erzeugung von Lenksignalen aus diesen Meßgrößen,
  • - und einem auf die Bewegungen des Flugkörpers ansprechenden Trägheits-Referenzsystem (20),
    dadurch gekennzeichnet, daß
  • (a) die Lenksignale erzeugenden Mittel eine trainierte, wissensbasierte Signalverarbeitungs-Einheit (26) enthalten,
  • (b) auf die wissensbasierte Signalverarbeitungs-Einheit (26, 28) als weitere Eingänge Meßgrößen (xM(t)) aufgeschaltet sind, die den Bewegungs-Zustand des Flugkörpers (68) wiedergeben und aus Meßgrößen (zM(t)) des Trägheits-Referenzsystems (20) des Flugkörpers (68) abgeleitet sind, und
  • (c) die Signalverarbeitungs-Einheit (26,28) zur Erzeugung optimaler Lenksignale (aMC(t)) unter Berücksichtigung der Bewegungen des Ziels (10) und der Bewegungs-Zustände (xM(t)) des Flugkörpers (68) selbst trainiert ist.
1. Device for generating steering signals for target-tracking missiles with
  • - A seeker head ( 16 ), which captures an image of a field of view containing the target ( 10 ) and contains image processing means ( 56 , 58 , 64 ) for generating measured variables (z (t)) which detect the movement of the target ( 10 ) render relative to the missile ( 68 ),
  • - means ( 26 , 28 ) for generating steering signals from these measured variables,
  • and an inertial reference system ( 20 ) which responds to the movements of the missile,
    characterized in that
  • (a) the means generating steering signals contain a trained, knowledge-based signal processing unit ( 26 ),
  • (b) are connected to the knowledge-based signal processing unit ( 26 , 28 ) as further inputs measured variables (x M (t)) which reflect the state of motion of the missile ( 68 ) and from measured variables (z M (t)) of the Inertia reference system ( 20 ) of the missile ( 68 ) are derived, and
  • (c) the signal processing unit (26,28) optimal for generating steering signals (a MC (t)) taking account of the movements of the target (10) and the motion states (x M (t)) of the missile (68) itself is trained.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildverarbeitungs-Mittel (16) einen Vektor (z(t)) von Meßgrößen liefern, welcher außer der Sichtlinie und Sichtlinien-Drehrate Meßgrößen enthält, welche Abstand und Abstands-Änderungen sowie die Lage des Ziels im Raum wiedergeben.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the image processing means ( 16 ) provide a vector (z (t)) of measured variables which, in addition to the line of sight and line of sight rotation rate, contain measured variables, which distance and distance changes as well as the position of the target in the room. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalverarbeitungs-Einheit
  • - einen wissensbasiertern optimalen Schätzer (26) enthält, der aus den Vektoren (z(t); xM(t)) der von den Bildverarbeitungs-Mitteln gelieferten Meßgrößen und den Bewegungs-Zustände des Flugkörpers einen Vektor (x(t)) von Schätzwerten liefert, welche die Relativbewegung von Ziel und Flugkörper wiedergeben, und
  • - trainierte Mittel (28), auf welche der Vektor (x(t)) von Schätzwerten der Relativbewegung aufgeschaltet ist und welche kommandierte Querbeschleunigungen (aMC(t)) zur Lenkung des Flugkörpers liefern.
3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the signal processing unit
  • - Contains a knowledge-based optimal estimator ( 26 ) which, from the vectors (z (t); x M (t)) of the measured variables supplied by the image processing means and the movement states of the missile, has a vector (x (t)) of Provides estimates which reflect the relative movement of the target and the missile, and
  • - Trained means ( 28 ) to which the vector (x (t)) of estimates of the relative movement is applied and which commanded transverse accelerations (a MC (t)) deliver the missile guidance.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kommandierten Querbeschleunigungen (aMC(t)) auf einen nichtlinearen, trainierten Flugregler aufgeschaltet sind, der Lenkkommandos (uM(t)) für Lenkmittel des Flugkörpers (68) erzeugt.4. The device according to claim 3, characterized in that the commanded lateral accelerations (a MC (t)) are connected to a non-linear, trained flight controller, the steering commands (u M (t)) for steering means of the missile ( 68 ). 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Flugkörper (68) eine Mehrzahl von unterschiedlichen Lenkeinrichtungen (72, 74, 78) aufweist und der Flugregler so trainiert ist, daß die verschiedenen Lenkmittel optimal zur Erzeugung der kommandierten Querbeschleunigungen angesteuert werden.5. The device according to claim 4, characterized in that the missile ( 68 ) has a plurality of different steering devices ( 72 , 74 , 78 ) and the flight controller is trained so that the different steering means are optimally controlled to generate the commanded lateral accelerations. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lenkeinrichtungen verstellbare Steuerflächen, eine Schubvektor-Steuerung und seitliche Düsen zur Erzeugung eines Querschubs umfassen.6. The device according to claim 5, characterized in that the steering devices adjustable control surfaces, a thrust vector control and side nozzles Generate a transverse thrust.
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