CN106716050B - 用于车辆和活动目标的导弹制导系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种装甲车，包括：具有炮筒(6)的炮塔(5)；安装在炮塔(5)中并装有日间频道、夜间或热频道和激光测距仪的瞄准系统(3)；用于控制炮塔(5)在方位角(8)移动和炮筒(6)在仰角(7)移动的动力控制系统(2)；产生激光制导线(13)的导弹激光制导装置(1)；和确定导弹制导模式的炮塔控制器(4)，其特征在于，炮塔(5)包括使激光制导线(13)陀螺稳定的部件。

Description

用于车辆和活动目标的导弹制导系统
技术领域
本发明涉及在活动单元和/或坦克内并针对活动目标的导弹制导系统的技术领域。
背景技术
知道用于“波束制导导弹(beamrider)”型导弹的激光制导系统，在所述系统中，处于导弹后部的激光信号接收器检测、分析激光信号，并确定导弹的位置。激光信号接收器自动地相对激光束对准。两个交替的模式保证导弹的水平位置和垂直位置的编码。
该制导系统被认为在静态模式中是非常精确的。但是，例如当导弹在真实操作条件下从装甲车的炮塔发射时，即车辆或目标在运动中时，并且特别是在起伏的地面上或有风时，制导精确度会降级。
另外，已经知道，现在装甲车的炮塔一般包括瞄准系统或瞄准器(sight system)，它可以为炮手和指挥员提供日间频道或夜间(或热)频道以及激光测距仪。炮手和指挥员中的每个具有带有操纵杆及控制屏的工作站，所述操纵杆允许向瞄准器给出方位角和仰角(高度或海拔高度)命令，并因此允许改变瞄准线。指挥员的瞄准器另外提供全景视野。瞄准器中的图像借助集成陀螺仪系统相对地面陀螺稳定。这就意味着，无论车辆的运动如何，瞄准线自身保持水平。根据瞄准器传输的值，借助控制炮塔的方位角和炮筒的仰角的动力控制系统，瞄准线和开火线互相平行。
包括完全协调即光学对齐或一致的激光线和控制摄像机的制导系统以纳入或不纳入车辆的瞄准系统的方式固定在发射器或车辆上，或者甚至所述制导系统在与车辆分离的站上。根据现有技术，用于改变激光制导线方向的部件是初级的，并且不允许精细、流畅且规则的瞄准活动目标。现在，制导线的改变都是通过移动炮塔或者移动导弹制导系统来手动进行的，而没有光学帮助。这导致性能相当平庸，并且还几乎不能提供发射的可能。
文件DE 42 03 474 A1公开了一种针对装甲车炮手的瞄准装置，其中炮手通过安装在炮塔中的日间/夜间潜望镜来观察目标，潜望镜的光学轴与根据脉冲返回原理工作的集成激光测距仪的轴相协调。为了优化发射的范围和精确度，在激光测距仪的工作范围内设置了作为分离实体的制导激光发射器，后部中装有接收器的发射体在制导束中飞行，并且制导束的光学轴以与日间/夜间潜望镜的光学轴相协调的方式产生。制导激光发射器设置在坦克的炮塔中，在日间/夜间潜望镜与位于瞄准站后的装甲反应模块之间的区域中。此类装置装在Leopard II坦克上。
在文件DE 41 37 843 A1中，武器系统包括装有集成激光测距仪的瞄准模块。激光束在瞄准模块外被调制，并经由反射镜与激光测距仪的光学路径耦合，以便充当远距离制导发射体的制导束。
在现有技术方案的情况下，导弹发射的稳定性和精确度的统计限制与发生以下情况有关：
-车辆内的运动(乘员、发动机、风等)；
-针对运动目标进行发射的情况；
-移动的车辆；在这种情况下，可以考虑使用光学系统，但这不是真正提倡的，因为有许多要满足的条件(平坦的地面等)。
发明内容
发明目的
本发明旨在提供在发射器处于运动车辆上、经受风或振动、可能地在起伏地面上、或目标移动时的情况下，一种使激光制导线非常稳定的方案。
发明的主要特征元素
本发明的第一方面涉及一种装甲车，包括：具有炮筒的炮塔；安装在炮塔中并装有日间频道、夜间或热频道和激光测距仪的瞄准系统；用于控制炮塔在方位角移动和炮筒在仰角移动的动力控制系统；产生激光制导线的导弹激光制导装置；以及确定导弹制导模式的炮塔控制器，瞄准系统相对惯性参考系陀螺稳定，炮塔包括使激光制导线陀螺稳定的部件，所述部件是使激光制导线伺服于由陀螺稳定的瞄准系统提供的瞄准线的伺服部件，使得激光制导线始终与瞄准线平行，其特征在于，导弹激光制导装置与瞄准系统机械独立，并包括按照在仰角和方位两个轴的伺服机动平台。
根据本发明优选实施方式，所述装甲车包括以下特征中的至少一个或甚至适当的组合：
-伺服机动平台包括分别在仰角和方位角的两个轴的镜系统，或者万向悬架系统；
-装甲车包括用于选择LOS模式或ALOS模式激光制导的部件；
-所述部件包括由炮塔控制器将针对仰角和方位角的偏移参数传输给炮塔和炮筒的机动装置以及导弹激光制导装置，偏移参数的值在LOS模式和ALOS模式中不相同；
-相对于惯性参考系，经由分别在仰角和方位角的两个伺服回路，导弹激光制导装置伺服于瞄准线的位置信号。
本发明的第二方面涉及一种借助如上述的装甲车发射导弹的方法，其特征在于包括以下步骤：
-炮手或指挥员确定瞄准参数，以便利用陀螺稳定的瞄准系统的日间频道或夜间频道，或者甚至利用激光制导系统的摄像机瞄准目标，并指定希望的导弹制导模式，LOS或ALOS；
-将针对炮筒的仰角和针对炮塔的方位角的值提供给动力控制系统；
-动力控制系统将炮塔和炮筒定位于发射位置；
-炮塔控制器向导弹激光制导装置指示制导模式，LOS或ALOS；
-通过伺服于瞄准参数来使制导激光定向，因此激光制导线与瞄准线平行；
-炮手或指挥员发射导弹，并且通过制导激光引导导弹。
本发明的第三方面涉及与如上述的装甲车相关联的导弹激光制导装置的用途，所述用途是在对运动目标发射、装甲车受控行驶、振动或强风情况下的用途。
附图说明
图1示意性地表示根据本发明的改进精确度的导弹制导系统。
具体实施方式
本发明的基本思路是利用光学瞄准系统的精确度以伺服导弹的制导线，并因此对制导和光学瞄准得到相同的精确度。图1示意性地表示根据本发明的系统。
尤其是在车辆运动时，希望利用惯性参考系的设置，在这种情况下，例如经由伺服机动平台12使激光制导线13伺服于该惯性参考系。所使用的陀螺仪系统(未示出)则通常可以与瞄准系统3相关联，或者可以纳入到所述平台12中。
但是，作为优选的方案，在该方案可以保持与光学器件提供者独立的情况下，发明人考虑瞄准系统3与制导系统1完全独立的实施方式。因此制导系统1可以得益于由稳定的光学瞄准器提供的信息精确度，而无需被纳入到光学瞄准器中，并且因此以后例如在升级制导系统1时，可以添加或替换制导系统1，而不改变现有瞄准器。
根据本发明的该实施方式，通过使制导线改变部件伺服于陀螺稳定的瞄准系统3来稳定制导激光11。例如，这些制导线改变部件是具有分别在方位角和仰角可活动的两个镜的固定平台12。该系统的优点是较小的惯性和大反应度。例如制导线改变部件甚至还可以是分别按照方位角和仰角两个轴的机动的万向(gimbal)悬架类型的活动平台12。因此，激光制导线13恒定保持与瞄准线14平行，并且始终指向目标，而无论装甲车炮塔5或车厢如何运动。
动力控制系统(PCS)2控制炮塔5的方位角8和炮筒6的仰角7。由炮手或指挥员提供给陀螺稳定的瞄准系统3的瞄准参数允许经由镜(未出示)的控制更改瞄准线14。因此摄像机(未出示)在炮手或指挥员的控制屏上回射改变的瞄准线。这些参数还作为炮筒6的仰角7和炮塔5的方位角8的值提供给PCS 2。有利地，此处存在根据炮筒6的仰角的角度传感器的控制回路。将弹道校正被注入到炮筒仰角的伺服回路(未示出)中。
根据本发明，瞄准镜相对于炮塔的绝对位置信号被复制并被注入到制导激光镜的控制系统中(或替代地，被注入到“万向”类型的机动平台12的控制系统中)。因此瞄准镜相对于炮塔的绝对位置被传送给激光镜。因此结果是，经由瞄准镜相对于炮塔的绝对位置在地面(惯性)参考系中使制导激光镜(或制导激光的机动平台)伺服，所述炮塔充当相对于惯性参考系的中间参照。最后，激光制导线13自动并恒定地保持与瞄准线14平行。
例如，炮手利用极狭窄视野的热频道或狭窄视野的日间频道瞄准其目标，并确定其希望的制导模式：
-在“瞄准线上方”或ALOS(above line of sight)模式；
-“瞄准线”或LOS(line of sight)模式。
具体地，在ALOS模式，导弹在瞄准线14上方飞行，在LOS模式，导弹在瞄准线14上飞行。因此借助ALOS模式和LOS模式不同的偏移系统，以对操作者是完全透明的方式，动力控制系统2的仰角7的角度在LOS模式和ALOS模式中将不相同。这样允许不利用可能被一些目标(例如，坦克)检测到的制导激光束13来照亮目标。炮塔控制器4(turret networkcontroller，TNC)设置应处于特定模式中的PCS 2。
机动制导平台12(RMP，remotely motorized platform远程机动平台)不知道是在ALOS模式还是LOS模式，因为无论使用何种模式它都伺服于瞄准系统3。在一个模式和另一个模式中，日间或夜间瞄准始终指向目标。
根据本发明，导弹的路径被自动校正。激光响应于具体指令。炮塔系统控制激光，使其根据所处的制导阶段运行，并且允许瞄准线保持十分稳定。RMP使它的瞄准镜定位，使得激光在瞄准的方向上定位。
因此，本发明在优选实施方式中的独创性在于，能够利用日间摄像机(黑白或彩色)、或夜间(热)摄像机、和/或激光制导的黑白摄像机中的一个高性能瞄准摄像机来准瞄准目标。
本发明的优点如下：
-激光瞄准的精细度和精确度远大于现有技术的系统：更好的稳定性和更精细的调节，对活动目标的更好概率；
-相对瞄准系统完全机械独立：因此可以选择可以与炮塔需求手册相符的任何瞄准系统；
-与将全部部件提出并纳入到设计用于接收制导的瞄准器(其可能将体积更大)中相比，本发明具有更大的灵活性；
-在受控环境中以“行驶”模式进行发射的可能性。
但是，本发明的缺点是具有要纳入到炮塔中的附加系统(制导平台的控制系统)。
参考符号表
1 导弹制导单元
2 动力控制系统
3 陀螺稳定的瞄准系统
4 炮塔控制器
5 炮塔
6 炮筒
7 仰角角度
8 方位角角度
9 炮手(或指挥员)操纵杆
10 开火线
11 制导激光
12 伺服机动平台(具有或不具有镜)
13 LOS或ALOS制导线
14 瞄准线

Claims (7)

1.一种装甲车，包括：具有炮筒(6)的炮塔(5)；安装在炮塔(5)中并装有日间频道、夜间或热频道和激光测距仪的瞄准系统(3)；用于控制炮塔(5)在方位角(8)移动和炮筒(6)在仰角(7)移动的动力控制系统(2)；产生激光制导线(13)的导弹激光制导装置(1)；以及确定导弹制导模式的炮塔控制器(4)，瞄准系统(3)包括用于使瞄准线(14)相对惯性参考系陀螺稳定的部件以及最后用于使激光制导线(13)陀螺稳定的部件，所述用于使激光制导线(13)陀螺稳定的部件是使激光制导线(13)伺服于由陀螺稳定的瞄准系统(3)提供的瞄准线(14)的伺服部件，使得激光制导线(13)始终与瞄准线(14)平行，其特征在于，导弹激光制导装置(1)具有激光制导线改变部件，所述激光制导线改变部件包括按照在仰角(7)和方位角(8)两个轴的伺服机动平台(12)，瞄准线的陀螺稳定部件与激光制导线改变部件是分离的。
2.如权利要求1所述的装甲车，其特征在于，伺服机动平台(12)包括分别在仰角(7)和方位角(8)的两个轴的镜系统，或者万向悬架系统。
3.如权利要求1所述的装甲车，其特征在于，装甲车包括用于选择LOS模式或ALOS模式激光制导的部件。
4.如权利要求3所述的装甲车，其特征在于，所述用于选择LOS模式或ALOS模式激光制导的部件包括由炮塔控制器(4)将针对仰角(7)和方位角(8)的偏移参数传输给炮塔和炮筒的机动装置以及导弹激光制导装置(1)，偏移参数的值在LOS模式和ALOS模式中不相同。
5.如权利要求1所述的装甲车，其特征在于，相对于惯性参考系，经由分别在仰角(7)和方位角(8)的两个伺服回路，导弹激光制导装置(1)伺服于瞄准线的位置信号。
6.一种借助根据权利要求2-5中任一项所述的装甲车发射导弹的方法，其特征在于包括以下步骤：
-炮手或指挥员确定瞄准参数，以便利用陀螺稳定的瞄准系统(3)的日间频道或夜间频道，或者利用激光制导系统的摄像机瞄准目标，并指定希望的导弹制导模式LOS或ALOS；
-将针对炮筒(6)的仰角(7)和针对炮塔(5)的方位角(8)的值提供给动力控制系统(2)；
-动力控制系统(2)将炮塔(5)和炮筒(6)定位于发射位置；
-炮塔控制器(4)向导弹激光制导装置(1)指示制导模式LOS或ALOS；
-通过伺服于瞄准参数来使制导激光(11)定向，因此激光制导线(13)与瞄准线(14)平行；
-炮手或指挥员发射导弹，并且通过制导激光(11)引导导弹。
7.一种与根据权利要求1-5中任一项所述的装甲车相关联的导弹激光制导装置(1)的用途，所述用途是在对运动目标发射、装甲车受控行驶、振动或强风情况下的用途。
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