DE3128761C2

DE3128761C2 - Feuerleiteinrichtung für ein Flugabwehrsystem

Info

Publication number: DE3128761C2
Application number: DE3128761A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl.-Ing. 8000 München Weisbrich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-07-21
Filing date: 1981-07-21
Publication date: 1986-01-02
Also published as: DE3128761A1; EP0070541A3; ATE49654T1; EP0070541B1; EP0070541A2

Abstract

Der Waffenvorhalt wird aus der Zielortvorhersage in einem Vorhalterechner ermittelt. Die Zielortvorhersage, die aus den durch Sensoren (z.B. Radargerät) erhaltenen Flugzieldaten abgeleitet wird, ist aus verschiedenen Gründen (z.B. Zielmanöver) fehlerbehaftet. Zur Verringerung des Vorhersagefehlers wird die berechnete Vorhersage des Zielortes laufend mit dem bei Ablauf der Vorhersagezeit durch Messung ermittelten tatsächlichen Zielort verglichen. Mit der durch den Vergleich ermittelten Abweichung (Fehler) wird die jeweils berechnete aktuelle Vorhersage des Zielortes korrigiert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ei & Feuerleiteinrichtung für ein Flugabwehrsystem, bei der mit den durch 35 Darin bedeutet Tv (t) die Vorhersagedauer. Sensoren (z. B. Radargerät) erhaltenen Fiugzieidaten in Der zum Zeitpunkt i-t-Tv (t)) rrhäiiene MeBwert des einem Rechner eine Zielortvorhersage und der Waffen- Zielortes beträgt: vorhalt berechnet wird.

Die Abwehr von Flugzielen unter Verwendung einer Χι+τ*(ι) Feuerleiteinrichtung ist auf die laufende Verfolgung der 40

Flugziele mit Hilfe geeigneter Sensoren, 2. B. mit Radar- Der zum Zeitpunkt (t+Tv(t)) durch Vergleich ergeräten, angewiesen. Die von den Sensoren erhalten«.- kannte Fehler zwischen Vorhersage und Messung beDaten liefern nicht nur den aktuellen Zielort sondern trägt: sind auch zur Vorhersage des Zielortes für einen zukünftigen Zeitpunkt erforderlich. Die Zielortvorhersage 45 e₍+7vrr; - -ft+TVfr; — X/^+Tr<0 wiederum ist Voraussetzung fOr die Bestimmung des

Waffenvorhaltes, der in einem Vorhalterechner berech- Nach der Entscheidung, ob der Fehler größer ist als

net ist Die Zielortvorhersage ist prinzipiell fehlerbehaf- eine maximal zulässige Fehleramplituds bei geradlinitet so daß ein vorhergesagter Zielort und der nach Ab- gen unbeschleunigten Zielbewegungen, erfolgt gegebe-

lauf der Vorhersagezeit tatsächlich vorliegende Zielort so nenfalls eine additive Korrektur der Vorhersage mit nicht übereinstimmen. Für eine schnelle erfolgreiche dem Fehler: Abwehr von Flugzielen ist die Verringerung des Vorhersagefehlers ausschlaggebend. _ml+Ty(l+Tr(t» t+Tr(t+Tv(lff ■

Verfahren, die unter Verwendung einer bestimmten X₁ ~~%ι+η(0 + έι+ττ(ο

Anzahl zurückliegender Sensor-Meßdaten versuchen, 55

durch geeignete Mittelwertbildung oder durch Filter- _{Die Erfindung und} vorteilhafte Ausgestaltungen der

verfahren, z. B. Kaiman-Filterung, den wahrschemhch- _Erflndung werden anhand der Figuren näher erläutert sten Zustandsvektor des Zieles (Ort Geschwindigkeit jj_{s Z}eigt

Beschleunigung) überder Zeit t zu ermitteln, liefern _Fig. j _ein Blockschaltbild einer Einrichtung für ein

nicht die gewünschte Genauigkeit, wenn das Ziel Flug- 60 Flugabwehrsystem gemäß der Erfindung, manöver ausführt, die nur mit einer gewissen Zeitkon- _F j _g. _{2 ein} Blockschaltbild mit einer detaillierten Aufstante nachyollzogen werden können. Selbst bei mathe- _gi_iederung des Vorhaltekorrekturteils aus F i g. 1, mansch optimalen und sehr rechenintensiven Verfahren _{Fig-3 eine} Darstellung eines Zeitdiagramms der

mit automatischer Zeitkonstantenanpassung an das Funktionen der Anordnung nach F i g. 1 und 2.

Zielverhalten ist das Ergebnis bei Flugmanövern in der 65 _Das Blockschaltbild nach F i g. 1 zeigt den prinzipiel-Praxis meistens unbefriedigend, da die Zeitkonstanten- _{len Aufbau eines} bekannten Vorhalterechners VHR mit anpassung zu langsam erfolgt dem Schaltungsteil WC zur Korrektur des Vorhaltes

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ge- _{gemäß der} Erfindung. Der Vorhalterechner VHR be-

3 4

steht aus einer Stufe KT zur Koordmatentransforma- jeweils eine Vorhalteberechnung durchgeführt und tion und Glättung der Daten für dsn Zielort, einer Stufe nacheinander Treffpunkt (Ort) und der zugehörige BZ zur Berechnung der Zieigeschwindigkeit und Be- Treffzeitpunkt im Ortsspeicher OSP bzw. Zeitspeicher schleunigung und einer Stufe VO zur Vorhersage eines ZSP der Vorhaltekorrekturschaltung VK abgespei-Ortswertes für den Zeitpunkt (t+Tv). Dem Vorhalte- 5 chert. Diese Vorgänge wiederholen sich gemäß Fig.3 rechner werden die polaren Radardaten zum Zeitpunkt in der angegebenen Reihenfolge so lange, bis der Zeit- T zugeführt Die Transformations- und Glättungsstufe geberstand größer oder gleich der ersten Treffzeit wird. KT liefert an ihrem Ausgang geglättete kartesische Nach Erfüllung dieser Bedingung schließen sich die fol-Ortsdaten, die auf den Zeitpunkt t zurückgerechnet sind, genden beschriebenen Schritte an. Im Zeitkomparator sowohl an die nächste Stufe J?Zzur Berechnung der io ZK wird festgestellt, ob die aktuelle Zeit ί+π ■ Takt des Zielgeschwindigkeit und Beschleunigung als auch an Zeitgebers und der erste Vorhersagezeitpunkt Tv1 den Schaltungsteil VK zur Korrektur des Vorhaltes. Der gleich groß sind. Ist dieser Fall eingetreten, gibt der Ausgang der Stufe BZ liefert die ebenfalls auf den Zeit- Zeitkomparator ZK eine Vergleichserlaubnis des verpunkt t zurückgerechneten geglätteten Orts- und Ge- messenen aktuellen Ortes mit dem vorhergesagten erschwindigkeitsdaten für die nachfolgende Stufe VO, in 15 sten gespeicherten Treffpunktort im Ortskomparator der die Vorhersage eines Ortswertes für den Zeitpunkt OK Mit der Differenz zwischen dem Vorhersagewert (t+ Tv) berechnet wird. Das Ergebnis der Vorhalterech- (erster Treffpunkt) und dem Meßwert wird die Sollposinung der Stufe VO wird einem zweiten Eingang des tion der zu steuernden Waffe korrigiert Danach werden Schaltungsteils VK zur Korrektur des Vorhaltes züge- der erste Treffpunkt im Ortsspeicher OSP und die erste föhrt Der Vorhaltekorrekturteil VK besteht aus dem 20 Treffzeit im Zeitspeicher ZSP durcs einen vom Zeit-Schaltungsteil SP zur Speicherung der Vorhersagewer- komparator ZK gelieferten Speicherriicksetzbefehi gete und aus einer Vergleichsschaltung zum Vergleich der löscht, so daß der zweite Treffpunkt (Ort) und der zwei-Vorhersagewerte mit dem tatsächlichen Zielort nach te Treffzeitpunkt zum ersten und der dritte Treffpunkt der Vorhersagezeit In einer weiteren Stufe FK des Vor- (Ort) und der dritte Treffzeitpunkt zum zweiten wird haltekorrekturteils VK erfolgt in einem Additionsvor- 25 usw.

gang die Korrektur der Ortsvorhersagen mit den in der Der Zähltakt für den Zeitgebermechanismus ist in

Vergangenheit gemachten Fehlern. Im Vorhaltekorrek- einem synchron getakteten System gleich dem Zeittakt,

turteil VK wird somit der vom Vorhalterechner VHR mit dem die Radardaten geliefert werden, während der

zum Zeitpunkt t ermittelte Treffpunkt für die Treffzeit Takt in einem asynchron freilaufenden System nach der

(t+ Tv) mit dem vermessenen Zielort zur Zeit ff+ Tv) 30 gewünschten Zeitauflösung gewählt wird,

verglichen und durch Addition des Korrektlirwertes das Bei einem synchron getakteten System können meh-

Ergebnis der Vorhalterechnung verbessert Die Vorhai- rere aufeinanderfolgend abgespeicherte Treffzeiten auf

tewinkel der mit der Feuerleiteinrichtung zu steuernden absolute Treffzeitpunkte führen, die zeitlich geringer

Waffen werden mit den Ausgangsdaten des Vorhalte- auseinander liegen als die Taktzeit Entsprechendes gilt

korrekturteils korrigiert 35 in einem asynchron freilaufenden System für die größt-

im Biockschaitbiid nach F i g. 2 ist die Funktion des mögliche Schrittweite des Zählers. Dieser Vorgang ist in

Speichers und der Vergleichsschaltung SPdes Vorhalte- F i g. 3 im zweiten Vergleich dargestellt In diesem Falle

korrekturteils VK weiter aufgeschlüsselt Die Korrek- ist nicht nur der erste Treffpunkt und Treffzeitpu! kt aus

turstufe FK des Vorhaltekorrekturteils VK bedarf kei- den Speichern zu eliminieren, sondern auch alle folgen-

ner weiteren Ausführungen, da sie aus einer bekannten 40 den Treffpunkte und Treff Zeitpunkte, die zeitlich zu nah

Additionsschaltung besteht am ersten Treffpunkt liegen. Andernfalls würde der

Der zum Zeitpunkt ί vom Vorhalterechnev ermittelte Zählvorgang auf der linken Seite der F i g. 3 nicht mehr Treffpunkt wird in einem Ortsspeicher OSP und der mit den Treffzeiten auf der rechten Seite dieses Zeitdiazugehörige Treffzeitpunkt in einem Zeitspeicher ZSP gramms übereinstimmen.

abgespeichert Der Treffzeitpunkt ergibt sich bei der 45 Wird eine Anzahl von π Treffpunkten und Treffzeit-Vorhalterechnung aus der Summe der Zeit t und der punkten gleichzeitig aus dem Speicher eliminiert, so Geschoßflugzeit Bei den Speichern ZSPund OSPhan- wird der (n+\)te Treffpunkt und Treffzeitpunkt zum delt es sich um bekannte Speicherschaltungen, die Spei- ersten Treffpunkt und Treffzeitpunkt
cherplätze für 1 bis π Vorhersagezeitpunkte bzw. vor- Wie aus der F i g. 3 ersichtlich, ist eine völlige zeitliche hergesagte Ortswerte aufweisen. Mit Beginn der Ein- 50 Gleichheit zwischen Meßpunkten und Treffpunkten speicherung wird ein bekannter Zeitgeber ZG gestartet, nicht gegeben. Diese wird durch Interpolation der Treffder eine Zeitmessung bezüglich der Startzeit ί durch- punktdaten auf die Zeh der Meßpunktdaten korrigiert,
führt

Weitere Schalteingsteile der Speicher- und Ver- Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

gleichsschaltung SP sind ein Zeitkomparator ZK und 55

ein Ortskomparator OK Eingangsseitig ist der Zeitkomparator ZK mit dem Zeitgeber ZG, der die aktuelle
Zeit liefert und mit dem Ausgang des Zekspeichers ZSP,
der den ersten Vorhersagezeitpunkt liefert, verbunden.

Vom Zeitkomparator ZK gelangt ausgangsseitig ein Si- 60
gnal an den Ortskomparator OK, das eine Vergleichserlaubnis für die Daten des ersten gespeicherten Ortes
und die Daten des vermessenen aktuellen Zielortes beinhaltet Der im Ortskomparator OK ermittelte Fehier

der Zielortvorhersa^e wird der Korrekturstufe FK zu- 65
geführt und zum Ergebnis der Vorhalterechnung hinzuaddiert

Von den nacheinander eintreffenden Zieldaten wird

Claims

nauigkeit der Zielortvorhersage mit vertretbarem Auf-Patentansprüche: wand weiter zu verbessern. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die berechnete Vor-

1. Feuerleiteinrichtung für ein Ffeigabwehrsystem, hersage des Seiortes laufend mh dem bei Ablauf der bei der mit den durch Sensoren (z. B. Radargerät) 5 Vorhersagezeit durch Messung ermittelten tatsächlierhahenen Flugzieldaten in einem Rechner eine chen Seiort verglichen wird und daß die durch den Zielortvorhersage und der Waffenvorhalt berechnet Vergleich ermittelte Abweichung (Fehler) zur Korrekwird, dadurch gekennzeichnet, daß die tür der jeweils berechneten aktuellen Vorherige des berechnete Vorhersage des Zielortes laufend mit Zielortes verwendet wird.

dem bei Ablauf der Vorhersagezeit durch Messung 10 Ist der Fehler größer als eine empirisch ermittelte,

ermittelten tatsächlichen Zielort verglichen wird von der Gflte des Radargerätes abhängige maximale

und daß die durch den Vergleich ermittelte Abwei- Fehleramplitude für geradlinige unbeschleunigte Ziel-

chung (Fehler) zur Korrektur der jeweils berechne- bewegungen, so wird at'f ein Flugmanöver des Zieles

ten aktuellen Vorhersage des Zielortes verwendet geschlossen. Bei der Abgabe der aktuellen Zielortvor-

wird. 15 hersage ist dann dem unkorrigierten Vorhersagewert

2. Feuerleiteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch der erkannte Fehler hinzuzuaddieren. Gemäß einer vorgekennzeichnet, daß die Korrektur des Zielortes ei- teilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Korner aktuellen Vorhersage durch Mittelwertbildung rektur des Zielortes einer Vorhersage durch Mittelwertaus mehreren errechneten Fehlern gebildet ist bildung aus mehreren errechneten Fehlern gebildet

3. Feueristeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, 20 sein. Ebenso kann es vorteilhaft sein, die durch Verdadurch gekennzeichnet, daß die durch Vergleich gleich aufeinanderfolgender Fehler erkennbare Tenaufeinanderfolgender Fehler erkennbare Tendenz denz einer Fehleränderung zur Korrektur der Vorhereiner Fehleränderung zur Korrektur der aktuellen sage des Zielortes heranzuziehen.

Vorhersage des Zielortes herangezogen ist Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin-

4. Feuerleiteinrichtung nach einem der vorherge- 25 dung wird die Vorhersagedauer so gewählt, daß die henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wahrscheinlichkeit pines Flugmanövers innerhalb der Vorhersagedauer so gewählt ist, daß die Wahr- Vorhersagedauer gering ist

scheinlichkeit eines Flugmanövers innerhalb der FOr die durch Vergleich ermittelte Abweichung läßt Vorhersagedauer gering ist sich ein Korrekturwert wie folgt errechnen.

30 FDr die zum Zeir^enkt t abgegebene Zieiortvorhersage fflr den Zeitpunkt (t+ Tv (φ gilt: