DE3244879A1

DE3244879A1 - Elektronisches geraet zur herleitung der distanz, insbesondere des kreuzungsabstands, eines punktes einer flugbahn

Info

Publication number: DE3244879A1
Application number: DE19823244879
Authority: DE
Inventors: Giuliano Florenz Marullo
Original assignee: GALILEO SpA OFF; Officine Galileo SpA
Current assignee: GALILEO SpA OFF; Officine Galileo SpA
Priority date: 1981-12-03
Filing date: 1982-12-03
Publication date: 1983-06-16
Anticipated expiration: 2002-12-04
Also published as: IT1168334B; GB2114330A; CH660800A5; IT8109582A0; FR2517824B1; ES8605116A1; DE3244879C2; GB2114330B; ES517811A0; FR2517824A1

Description

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Elektronisches Gerät zur Herleitung der Distanz, insbesondere des Kreuzungsabstands,·eines Punktes einer Flugbahn

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Herleitung der Distanz, insbesondere des Kreuzungsabstands, eines beliebigen Punktes einer Flugbahn. Ein solches Gerät wird im folgenden auch kurz als CRE (Crossing Range Estimator) bezeichnet.

Das Gerät läßt sich vorteilhafterweise mit einem unter der Bezeichnung P 56 bekannten Feuerricht- und -zielsystem zur Luftabwehr kombinieren. Dieses System besitzt einen hydraulischen Servomechanismus, der von einer Knüppelsteuerung steuerbar ist und mit einer -Elektronik zur Berechnung des Läufers kombiniert ist, wobei der Läufer durch eine optische Vorrichtung realisiert ist.

Gegenstand der Erfindung ist ein elektronisches Gerät zur Herleitung der Distanz, insbesondere des Kreuzungsabstands eines Punktes einer geradlinigen gleichförmigen Bewegungsbahn eines im Raum befindlichen Flugkörpers

- mit einer Einrichtung zur Berechnung des Winkels in der Flugebene auf der Grundlage einer Anfangswerts der Elevation und von Werten des Elevationswinkels sowie des des Schwenkwinkels.

Das Gerät ist erfindungsgmäß gekennzeichnet durch

- eine Recheneinheit, die die Informationen über den Winkel in der Flugebene aufnimmt und die - zusammen mit der modularen Geschwindigkeit - die Flugvariablen

sin o( . + k . .sin o(. /3_i+1 = arctg -¹- _Γ ^α-⁺- -^-

i+1 sin c< .

liefert, aus welchen sich die aktuelle Distanz und der Kreuzungsabstand sowie die Zerlegung der Geschwindigkeit relativ zu einem beliebigen ternären Bezugsystem herleiten lassen, - und eine Gruppe von Recheneinheiten zur Optimalfilterung der gewünschten Daten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, auf welche hiermit zur Verkürzung der Beschreibung ausdrücklich verwiesen wird. Zu den Weiterbildungen der Erfindung gehört insbesondere die Kombination des Geräts mit dem genannten System P 56.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert:

Fiq. 1 zeigt ein Blockschaltbild des Geräts gemäß der Erfindung,
Fiq. 2 zeigt ein geometrisches Diagramm einer Flugebene.

In folgenden Beschreibung bedeuten (insbesondere auch unter Bezugnahme auf Fig. Z):

A die Position des Beobachters

B-, Bj.-i r B-T,... die Positionen des Flugkörpers nach der

Zeit i, i+1, i+2,...der Erfassung ΛΒ . = R. Entfernung zur Zeit i

ΛΜ " ' ι 1 Ku I !'t'rinmcj zur· /.eil. ill

Winkel zwischen AB. und AB. Winkel zwischen AB. . und AB. „

Winkel zwischen AB. und B.B. ., d. h. zwischen AB.und r ^χ ι ι+Ί

IO

Winkel zwischen AB. ₁ und B. ^B. „, d. h, zwischen AB und¹^ ¹⁺' ¹^

BAD ORIGJNAL

■ - - 2T--S'-

ν Geschwindigkeit des Geschosses

t. zwischen den von dem Flugzeug zwischen zwei

aufeinanderfolgenden Beobachtungen eingenommenen Positionen verstreichende Zeit ; R™ Kreuzungsabstand.

In dem in Fig. 1 dargestelleten Blockschaltbild sind folgende Bezeichnungen verwendet: Mit 2 sind Eingänge £., £,ß bezeichnet; mit 4 sind Schalter für den Rechenbeginn bezeichnet, (es handelt sich um zwei Arbeits- und einen Ruhekontaktsehalter); mit 6 und 8 sind zwei Integratoren bezeichnet. Hit dem Integrator 6 wird mit Hilfe des Anfangswerts (B) des Elevotionswinkels und £ der Wert S ermittelt. Der zweite Integrator 8 ermittelt den Wert . Mit 10 ist ein Rechenkomplex zur Berechnung des Winkels in der Flugebene nach der Forme]

cos cc = sin £ ' sin B + cos £. · cos £ · cos ß> bezeichnet.

Mit 12 ist eine Recheneinheit für die kontinuierliche" Aktualisierung der momentanen Distanz R. und des Kreuzungsabstands mit Hilfe des Winkels und der Zeit t bezeichnet. Hierzu

dienen folgende Formeln:

V-1. sin (β. _Λ -ex.)

η i 3+1 J

sin ex .

^RT_i+1 ⁼

sin (X- + A. _Λ sino(.

/3 = arctg — ^1±A~ und

cos CX j - A_i+1 coscK_i+1

bedeuten.

.br- (o -

Mit 14 und 16 sind zwei. Rechner bezeichnet, die sich zur Errechnung eines optimalen Schätzwertes für die Eingabedaten nach der KALMAN-Filter-Methode mit folgenden Formeln eignen:

R_T = A. R_T + K. (R_ - C. R_T ) ^{T a T 111 T}

mit K, - A. P c! GT¹ (G.= C.P. .c! +R* und

J. J-X — I XX X XX — IX X

P -ΔΡ Δ -KCP Δ )

ι ~ ^An-1^Ai x°x i-1 ^Ai^;

R_ = Schätzwert des Kreuzungsabstands auf der Ba-^J+ sis der bis zum Zeitpunkt i durchgeführten

Beobachtungen
R. = Kovarianzmatrix des Meßrauschens (Rauschen

bei den Kreuzungsabstandsmessungen) A. = Matrix des Statusübergangs C. = Diffussionsmatrix des Eingangs P = "a priori"-Kovarianzmarix des Kreuzungsab-

stands
■a- #

R
und

= ^Ai «i/i-1 ^{+ K}i ^(Ri₊i - ^i/i-i)

mit K. = A.P. ^IgT¹ (G. = CP. c! +R. und

X 4 X-IJ- -L X jXX~*IX X|

^Pi = ^Ai^Pi-1^Ai - ^Ki^Ci^Pi-1^Ai ^{+ Q}i\

R. ai·- Schätzwert der aktuellen Distanz im Zeitpunkt i+1 auf der Grundlage der Beobachtungen bis zum Zeitpunkt i
R₁ = Kovarianzmatrix des Meßrauschens (Rauschen

beim Messen der aktuellen Distanz) Q. = Kovarianzmatrix des Eingangsrauschens P = "a priori"-Kovarianzmatrix der aktuellen

Distanz
Matrix (
C. = Diffusionsmatrix des Eingangs.

A. = Matrix des Statusübergangs

BAD ORIGINAL

Die beiden Werte R„ und R. können einer Steuereinheit 18 zugeführt werden.'

Mit 20 ist eine Umschalteinrichtung zur Eingabe eines Anfangswertes R_T zu Beginn des Rechenvorgangs bezeichnet. ¹X ¹I

Das mit CRE bezeichnete Gerat wird vorzugsweise mit einem Feuerricht- und -zielsystem P 56 kombiniert, dem es die Werte des Kreuzungsabstands zuführt.

Das Gerät CRE führt eine Schätzung des Kreuzungsabstands eines geradlinigen gleichförmigen Fluges auf der Basis der bekannten Geschwindigkeit und und der Winkelbeobachtungen aus, wobei die Filtermethode nach KALMAN Anwendung findet.

Das Gerät empfängt von dem System P 56 die Geschw.indigkei ts- und Winkelinformationen in analoger Form und liefert eine Spannung an das System, die sich zur Speisung der Läuferberechnung eignet.

Wie erwähnt, besteht das Gerät CRE im wesentlichen aus einem Digitalrechner, einem Analog/Digital- und Digital/Analog-Wandler und einem Stromversorgungsgerät.

Das in Fig. 1 dargestellte Blockschaltbild läßt folgende Funktion erkennen: Von Rechnungsbeginn an liefern die beiden Integratoren 6 und 8 die Elevations- und Schwenkwinkel £ bzw./3>. Der Integrator 8 für den Schwenkwinkel startet mit dem Wert Null, während der Integrator 6 für den Elevationswinkel mit dem im Zeitpunkt des Rechenbeginns maßgebenden Elevationswert (6 ) startet.

Aus den beiden Winkeln £. und fi läßt sich der Winkel <x in der Flugebene ermitteln:

cos« = sin £ sing + cos £. cosf cos ß. Diesen Wert liefert die Schaltungseinheit 10

BAD ORIGINAL

Auf der Basis der bekannten Geschwindigkeit, des Winkels und. der seit Rechenbeginn verflossenen Zeit werden die aktuelle Distanz sowie das Kreuzen errechnet. Mit diesen Werten wird mit Hilfe der Schaltungseinheit 14 der Schätzwert des Kreuzungsabstands durch mathematische Berechnung ermittelt.

Die Schaltungseinheit 16 liefert den aktuellen Schätzwert R. der Distanz, der j η der VA euereinheit 18 verwendet wird.

Die Steuereinheit 18 stellt sicher, daß dem System P56 ein Kreuzungswert zugeführt wird, der zur Berechnung der Läufer in jedem Zeitpunkt verwendbar ist.

In der ersten Phase des Rechnungsbeginns wird dem System P56 über die LJmschalteinrichtung ein Kreuzungswert R~ eingegeben, der derart vorberechnet ist, daß die Betriebsleistung optimiert wird. Wenn die Steuereinheit 18 feststellt, daß die Schätzmethode konvergiert, (wozu die Akkumulierung einer gewissen Anzahl von Beobachtungen notwendig ist), wirkt sie auf die Um.s(;h;i 1 t ei iir i eh t unq ,'MJ ein. Dom System Pt>6 wird dann der geschätzte Kreuzungswert R,„. zugeführt, der sich an den vorangehenden derart anschließt, daß der Richtvorgang nicht gestört wird.

9AD ORIGINAL

Claims

Patentansprüche

1.7 Elektronisches Gerät zur Herleitung der Distanz, insbesondere des Kreuzungsabstands, eines Punktes einer geradlinigen gleichförmigen Bewegungsbahn eines im Raum befindlichen Flugkörpers ^T

- mit einer Einrichtung (1O) zur Berechnung des Winkels ((X) in der Flugebene auf der Grundlage eines Anfangswerts iS ) der Elevation und von Werten des Elevationswinkels (ε) sowie-des des Schwenkwinkels (fi>)

gekennzeichnet durch

- eine Recheneinheit (12), die die Informationen über den Winkel (oO in der Flugebene aufnimmt und die - zusammen mit der modularen Geschwindigkeit - die Flugvariablen

sin (X. + A. .sin oC. . = arctg

R. ^X

i+1 si no< .

liefert, aus welchen sich die aktuelle Distanz und der Kreuzungsabstand sowie die Zerlegung der Geschwindigkeit relativ zu einem beliebigen ternären Bezugsystem herleiten lassen, - und eine Gruppe von Recheneinheiten (14-16) zur Optimalfilterung der gewünschten Daten.

2. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Kombination mit einem Feuerricht- und -zielsystem (P56), welches Geschwindigkeits- und Winkelinformationen (£,£. und fb) in analoger Form aufnimmt und dem das Gerät Daten über den Kreuzungsabstand in Form einer Spannung zur Speisung der Läuferberechnung liefert.

3. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Recheneinheit (12) einen Abstandswert (R.) liefert, der zur Herleitung des Schätzwertes

BAD ORSGINAL

(R.) in einer Filiereinheit (16) gefiltert wird, und daß dieser Schätzwert und der berechnete Wert des Kreuzungsabstands einer Steuereinheit (18) zugeführt werden.

4. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die in der ersten Phase der Berechnung einen fiktiven Eingabewert (R™ ) für den Kreu-

zungsabstand liefern.