DE3831587B3 - Radar seeker system for use with air launched missile, derives correction signal from estimated value of target azimuth sightline rate signal representing deviation of missile from preset flight path - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Radarsystem und betrifft insbesondere einen zum Zielflug dienenden Flugkörper mit einem Radarsucher, und zwar einen Flugkörper, der in erster Linie gegenüber stationären Zielen eingesetzt wird. Ist das Ziel eine Radarinstallation, braucht der Sucher nur ein passiver Sucher zu sein, der auf die Aussendung des Zielradars anspricht. Der Ursprung der Radarsignale ist jedoch nicht relevant für die Erfindung.The This invention relates to a radar system, and more particularly a missile serving a target flight with a radar seeker, and a missile, the first opposite stationary Goals is used. If the target is a radar installation, needs the seeker just to be a passive seeker who is on the broadcast of the target radar responds. However, the origin of the radar signals is not relevant for The invention.
Ein übliches Problem in Suchern ist das Vorhandensein eines einseitigen Fehlers oder einer Versetzung, zu der eine Reihe von Umständen beitragen können, beispielsweise eine durch Unzulänglichkeiten in der Radarhaube hervorgerufene Verzerrung der Visier- oder Sicht linie. Die Wirkung einer solchen Versetzung besteht darin, daß die Differenzcharakteristik, die durch Subtraktion von Signalen beabstandeter oder gewinkelter Antennenelemente hervorgerufen wird, einen Nullpunkt hat, der neben der zum Ziel führenden Visier- oder Sichtlinie liegt, so daß der Sucher effektiv zum Ziel hin "schielt" und ein Lenksteuersignal erzeugt, das die Neigung hat, den Flugkörper von dem erforderlichen Kurs wegzulenken. Der Flugkörper folgt daher einem "gekrümmten" Kurs, wo dieser Kurs an sich in geeigneter Weise geradlinig sein soll, so daß stets (in Abhängigkeit von der Größe der Versetzung) einige Grad neben das Ziel gezielt wird.A common one Problem in viewfinders is the presence of a one-sided error or a transfer to which a number of circumstances may contribute, for example one by imperfections Distortion of the sight or sight caused in the radar hood line. The effect of such displacement is that the difference characteristic, the spaced by subtraction of signals or angled Antenna elements is caused to have a zero point next to the one leading to the goal Visor or line of sight, so that the viewfinder effectively to the target "switches" and a steering control signal generated, which has the tendency of the missile of the required To divert course. The missile therefore follows a "curved" course where this Course should be appropriately straightforward in itself, so that always (dependent on of the size of the transfer) a few degrees next to the target is targeted.
Dieses Versetzungsproblem ist insbesondere in modernen System von Bedeutung, welche verbesserte Lenkgesetze und Sucherverzerrungskorrekturalgorithmen verwenden, da die von solchen Techniken vorgesehenen Verbesserungen beim Vorhandensein von Versetzung beträchtlich geschmälert werden können.This Dislocation problem is particularly important in modern system which improved steering laws and search distortion correction algorithms use as the improvements provided by such techniques be significantly reduced in the presence of displacement can.
Es ist ein Ziel der Erfindung, diese Einschränkung bei den Lenkgesetzverbesserungen und Sucherverzerrungskorrekturen zu beseitigen oder zumindest herabzusetzen.It One object of the invention is this limitation in steering law improvements and eliminate or at least minimize search distortion corrections.
Gemäß der Erfindung wird in einem Radarsuchersystem für einen Flugkörper, in welchem System ein Mal für den von der Flugkörperrollachse abweichenden Zielwinkel abgeleitet und der Flugkörper in Abhängigkeit von diesem Winkel gelenkt wird und im System vorhandene Versetzung eine Diskrepanz zwischen dem wahren und gemessenen Wert dieses Winkels hervorruft, ein Korrektursignal in den gemessenen Wert dieses Winkels einbezogen, wobei dieses Korrektursignal abgeleitet wird von einem geschätzten Wert für ein kursanzeigendes Signal.According to the invention is used in a radar search system for a missile, in which system once for that of the missile roll axis derived deviating target angle and the missile as a function of this angle and dislocation existing in the system is a discrepancy between the true and measured value of this angle, a correction signal included in the measured value of this angle, this correction signal is derived from an estimated Value for a course-indicating signal.
In einem System zur Verwendung mit einem Flugkörper, der zum Herabsinken auf ein stationäres Ziel geeignet ist, hat das kursanzeigende Signal einen Nullwert, wenn sich der Flugkörper in der Azimutebene richtig auf Kurs befindet, wobei das System vorzugsweise Mittel zum Ableiten einer Azimutwinkelkorrekturkomponente aus dem kursanzeigenden Signal zwecks Einbeziehung in die Azimutkomponente des Zielwinkels enthält.In a system for use with a missile that is prone to sinking a stationary destination is suitable, the course indicating signal has a zero value when the missile in the azimuth plane is right on course, the system preferably Means for deriving an azimuth angle correction component from the course indicating signal for inclusion in the azimuth component of the target angle.
Das kursanzeigende Signal kann ein Zielazimutsichtliniengeschwindigkeitssignal sein.The the course-indicating signal may be a destination azimuth line speed signal be.
Die Mittel zum Ableiten einer Azimutwinkelkorrekturkomponente können ein Proportional/Integral-Steuergerät enthalten, das zur Verarbeitung des Sichtliniengeschwindigkeitssignals geeignet ist.The Means for deriving an azimuth angle correction component may be Proportional / integral control unit included for processing the line of sight velocity signal suitable is.
Das System enthält vorzugsweise Mittel zum Schätzen des Wertes des Zielwinkels in Abhängigkeit von dem kursanzeigenden Signal, Mittel zum Ableiten eines Fehlersignals aus einem Vergleich zwischen dem gemessenen und geschätzten Zielwinkelsignal, Mittel zum Quantisieren eines Restfehlersignals auf vorbestimmte Werte, Mittel zum Integrieren des quantisierten Wertes zum Erzeugen eines sich langsam ändernden Korrektursignals zwecks Einbeziehung in den Zielwinkel und Mittel zum Vereinen des Korrektursignals mit dem Fehlersignal zum Gewinnen des Restfehlersignals. Die Quantisierungsmittel können einen vorbestimmten positiven Wert, einen vorbestimmten negativen Wert und einen Nullwert erzeugen, und zwar in Abhängigkeit davon, ob das Restfehlersignal übermäßig positiv, übermäßig negativ bzw. von einem Betrag ist, der innerhalb vorbestimmter positiver und negativer Grenzen liegt.The System contains preferably means for estimating the value of the target angle as a function of the course indicating Signal, means for deriving an error signal from a comparison between the measured and estimated target angle signal, mean for quantizing a residual error signal to predetermined values, Means for integrating the quantized value to produce a slowly changing Correction signal for inclusion in the target angle and mean for uniting the correction signal with the error signal for obtaining the residual error signal. The quantizing means can be one predetermined positive value, a predetermined negative value and generate a zero value, depending on whether the residual error signal is excessively positive, excessively negative or of an amount that is within a predetermined positive and negative limits.
Der von der Flugkörperrollachse abweichende bzw. auf die Flugkörperrollachse bezogene Zielwinkel ist vorzugsweise der Blickwinkel, und das System enthält vorzugsweise Mittel zum Schätzen des Blickwinkels aus der Sichtliniengeschwindigkeit, der noch verbleibenden Flugzeit und dem Flugkörperanstellwinkel zwischen der Rollachse und der Flugbahn.Of the from the missile roll axis deviating or on the missile roll axis Preferred target angles are preferably the viewing angle, and the system contains preferably means for estimating the viewpoint from the line of sight speed, the remaining one Flight time and the missile angle between the roll axis and the trajectory.
Ein Ausführungsbeispiel eines Radarsystems mit einer Versetzungskorrektur gemäß der Erfindung wird im folgenden beispielshalber unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, worin:One embodiment a radar system with a dislocation correction according to the invention in the following by way of example with reference to the accompanying drawings in which:
Die verschiedenen, in Betracht zu ziehenden Parameter sind die folgenden:
- θm = Flugkörperelevationswinkel (d.h. der Winkel zwischen der horizontalen Raumreferenz und der Flugkörperrollachse).
- α = Anstellwinkel (Winkel zwischen der Flugkörperrollachse und der Flugbahn F). Dieser Winkel ist auch als Anströmwinkel bekannt.
- θf = Flugbahnelevationswinkel.
- θs = wahrer Visier- oder Sichtlinienwinkel (bezogen auf die horizontale Raumreferenz).
- θd = Vorhaltwinkel, d.h. Winkel zwischen der Flugbahn F und der Visier- oder Sichtlinie S: = θf – θs.
- Vm = Flugkörpergeschwindigkeit längs der Flugbahn.
- θL (Elevation), ΨL (Azimut) = Blickwinkel, d.h. der Winkel zwischen der Antennenziellinie, entspricht hier der Rollachse, und der zum Ziel führenden Sichtlinie: = θd + α (in der Elevationsebene).
- θ m = missile elevation angle (ie the angle between the horizontal space reference and the missile roll axis).
- α = angle of attack (angle between the missile roll axis and the trajectory F). This angle is also known as the angle of attack.
- θ f = trajectory elevation angle.
- θ s = true sight or sight line angle (relative to the horizontal space reference).
- θ d = lead angle, ie angle between the trajectory F and the sight or sight line S: = θ f - θ s .
- V m = missile velocity along the trajectory.
- θ L (elevation), Ψ L (azimuth) = angle of view, ie the angle between the antenna finish line, here corresponds to the roll axis, and the sight line leading to the target: = θ d + α (in the elevation plane).
Greifen am Flugkörper keine Querkräfte an, müßte der Anstellwinkel gleich Null sein. In der Azimutrichtung kann jedoch ein andauernder Anstellwinkel von Querwinden herrühren, und in der Elevationsrichtung ist dann ein gesteuerter Anstellwinkel erforderlich, um der Schwerkraftwirkung zu begegnen.To grab on the missile no lateral forces on, would the Angle of attack be zero. In the azimuth direction, however, can a persistent angle of attack of cross winds, and in the elevation direction is then a controlled angle of attack required to counteract the effect of gravity.
Im frühen Teil des Fluges, der "Gleitphase", fliegt der Flugkörper auf einer "ökonomischen", sogenannten Marschbahn. In der Elevationsrichtung wird der Vorhaltwinkel auf einen festen vorbestimmten Winkel gesteuert, beispielsweise 30°, so daß der Flugkörper bei diesem Winkel ansteigt und dann ausnivelliert. Während dieser Phase wird kein Versuch unternommen, um in der Elevationsrichtung eine Korrektur gegenüber Versetzung vorzunehmen. Während dieser Gleitphase werden periodische Rechnungen durchgeführt, um denjenigen Vorhaltwinkel zu bestimmen, der bei der gegenwärtigen Flugkörperposition erforderlich ist, um am Ende in ein kreisförmiges Absinken einzumünden, das in einer vertikalen Bahn endet. Anfangs übersteigt dieser Vorhaltwinkel, auf den der Flugkörper bisher gesteuert worden ist, einen Wert von 30°, und es wird von einem Einwirken Abstand genommen. Mit dem Voranschreiten des Fluges nimmt jedoch der berechnete Vorhaltwinkel ab, und bei 30° (beispielsweise beim Punkt P), wird ein glatter Übergang in die Endphase mit kreisförmiger Bahn gestattet. Der Vorhaltwinkel kann natürlich in bezug auf andere Endbahnformen und andere endgültige Absinkwinkel berechnet werden.in the early Part of the flight, the "gliding phase", the missile flies up an "economic", so-called march track. In the elevation direction of the lead angle to a fixed controlled predetermined angle, for example 30 °, so that the missile at this angle rises and then leveled out. During this phase will be no Attempted to correct in the elevation direction across from To carry out a transfer. While In this sliding phase periodic calculations are carried out to determine the lead angle at the current missile position is required to end up in a circular sinking, the ends in a vertical path. Initially, this lead angle exceeds on the missile previously controlled, a value of 30 °, and it is influenced by one Refrained. However, with the progress of the flight is increasing the calculated lead angle, and at 30 ° (for example, at the point P), becomes a smooth transition in the final phase with circular Railway allowed. The lead angle can of course with respect to other Endbahnformen and other final Absinkwinkel be calculated.
Während der Gleitphase wird der Flugkörper derart gesteuert, daß die Azimutsichtliniengeschwindigkeit auf Null abgeglichen wird, die als ein geeignetes Signal zum Anzeigen des Einhaltens des Kurses verwendet wird, so daß der Flugkörper direkt längs der Azimut-Sichtlinie fliegt. Wie noch erläutert wird, findet in dieser Phase in der Azimutebene eine Versetzungskorrektur statt.During the Sliding phase is the missile in such a way controlled that the Azimuth line speed is adjusted to zero, the used as a suitable signal to indicate compliance with the course so that the missile directly along the Azimuth Line of Sight flies. As will be explained, finds in this Phase in the azimuth plane offset correction.
Beim
Erreichen der Endphase wird mit der Azimutversetzungskorrektur fortgefahren,
wie es aus
Bei der Bestimmung der Zielsichtlinie erzeugt eine Versetzung in klarer Weise eine fehlerhafte Steuerung des Fluges während beider Flugstufen in einem Ausmaß, daß der endgültige Absinkwinkel beträchtlich von der Vertikalen abweichen kann und darüber hinaus der Fehlabstand in unannehmbarer Weise erhöht sein kann.at The determination of the target sightline produces a shift in clearer Way a faulty flight control during both flight levels in to an extent that the final Absorbing angle considerably can deviate from the vertical and beyond the missing distance increased in an unacceptable manner can be.
Das
Korrekturschema für
die Gleitphase wird im folgenden an Hand von
Das
Flugkörperwinkelsignal Ψm am Rückführpfad
Dieser
wahre Blickwinkel wird durch verschiedenartige Umstände verfälscht, bevor
er als der gemessene Blickwinkel Ψ ^L in Erscheinung
tritt. Ein Skalierungsfehler
Zur
Durchführung
dieser Korrektur wird ein Signal verwendet, das auf die Abweichung
des Flugkörpers
vom Kollisionskurs anspricht. Bei diesem Beispiel ist es das Sichtliniengeschwindigkeitssignal, welches
die notwendige Anzeige für
die Abweichung liefert. Da in der Azimutebene der Flugkörper längs der
Sichtlinie fliegen sollte, ruft irgendeine Abweichung eine Winkelgeschwindigkeit
der Sichtlinie hervor, d.h. eine endliche Sichtliniengeschwindigkeit. Eine
Schätzung
dieses Signals steht in an sich bekannter Weise leicht zur Verfügung, und
zwar von der Sucherelektronik und Flugkörperinstrumentierung
- ΨC
- das Ausgangskorrektursignal,
- K1
- die Proportionalkonstante,
- K2
- die Integralkonstante,
- S
- der Laplaceoperator (= ^ d/dt) und
- r ~s
- die Sichtliniengeschwindigkeitsschätzung ist.
- Ψ C
- the output correction signal,
- K 1
- the proportional constant,
- K 2
- the integral constant,
- S
- the Laplace operator (= ^ d / dt) and
- r ~ s
- the line-of-sight speed estimation is.
Im betrachteten Fall wird angenommen, daß die Antenne flugkörperfest ist und daß der Blickwinkel bestimmt wird aus den Antennensignalausgängen. Bei einem alternativen System, bei dem die Antenne kardanisch aufgehängt und stabilisiert ist, können die Kardanwinkelausgänge von den Winkelfühlern in Abhängigkeit von der Sichtliniengeschwindigkeit korrigiert werden.in the In the case considered, it is assumed that the antenna is missile-proof is and that the Viewing angle is determined from the antenna signal outputs. at an alternative system in which the antenna is gimbaled and is stabilized the gimbal angle outputs from the angle sensors dependent on be corrected by the line of sight speed.
Das obige Versetzungskorrektursystem wird angewendet auf die Azimutsteuerung während des gesamten Fluges.The The above offset correction system is applied to the azimuth control while of the entire flight.
Das
Korrekturschema, das in der Elevationsebene während der Endphase des Flugkörperfluges verwendet
wird, wird unter Bezugnahme auf
In
der Elevationsebene, d.h. in der in
Vor der Ableitung des Korrektursignals sei bemerkt, daß, obgleich in der Gleitphase die Anforderung bestand, die Sichtliniengeschwindigkeit (in der Azimutebene) auf Null abzugleichen, in dieser Endphase in der Elevationsebene eine Nullabgleichung nicht unmittelbar vorgenommen werden sollte, da der senkrechte Absinkwinkel geopfert werden würde und zusätzlich bei der plötzlichen Anforderung eines längs der Sichtlinie herabgerichteten Kurses das Auftreten von Instabilität wahrscheinlich wäre. Es wird daher gefordert, daß die Sichtliniengeschwindigkeit konstant sein soll (im Falle der kreisförmigen Bahn) und daß sich der Vorhaltwinkel mit einer begrenzten und allmählichen Geschwindigkeit ändern sollte. Dies wird erreicht mit Hilfe einer äußerst lose gekoppelten geschlossenen Schleife, die nahezu eine offene Schleifensteuerung ergibt, wie es erläutert wird.In front It should be noted in the derivation of the correction signal that, although in the glide phase the requirement was the line of sight speed (in the azimuth plane) to zero, in this final phase in the elevation level does not immediately make a null match should be because the vertical Absinkwinkel would be sacrificed and in addition the sudden Request of a longitudinal line-of-sight rate likely to cause instability would. It is therefore required that the Line of sight speed should be constant (in the case of the circular path) and that yourself the lead angle should change at a limited and gradual rate. This is achieved with the help of an extremely loose coupled closed loop, which is almost an open loop control results as explained becomes.
Wie
aus
Die
geschätzte
Sichtlinienrate oder Sichtliniengeschwindigkeit ist somit r ~s = Vmθd/R = θd/T
und θ ~d =
T·r ~s ,
wobei T die
noch verbleibende Flugzeit, d.h. bis zum Aufschlag ist.The estimated line-of-sight rate or line-of-sight speed is thus r ~ s = V m θ d / R = θ d / T
and θ ~ d = T × r ~ s ,
where T is the remaining flight time, ie until the impact.
Aus
Diese
Verarbeitung wird somit vom Block
Somit
wird ein Fehlersignal ε erzeugt,
das mit Hilfe eines Begrenzers
Ein
Restfehlersignal θe wird gebildet aus der Summe (bei
θ ∙C = –0,4 Grad/Sekunde, wenn θe > 0,5
Grad
θ ∙C = 0, wenn θe das
Vorzeichen ändert
θ ∙C = +0,4 Grad/Sekunde, wenn θe < –0,5 Grad.A residual error signal θ e is formed from the sum (at
θ ∙ C = -0.4 degrees / second when θ e > 0.5 degrees
θ ∙ C = 0, if θ e changes the sign
θ ∙ C = +0.4 degrees / second when θ e <-0.5 degrees.
Ein
Integrator
Das
Ausgangssignal θ ∙C des Prozesses
Das oben beschriebene Endsystem wird auf die Elevationsebene angewendet, wird aber auch in derselben Weise auf die Azimutebene angewendet. In dieser Phase des Fluges ist wiederum die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Instabilität gegeben, wenn man versucht, die Sichtliniengeschwindigkeit direkt auf Null abzugleichen. Folglich wird wiederum die offenendige Schleifentechnik angewendet.The end system described above is applied to the elevation plane, however, it is also applied to the azimuth plane in the same way. In this phase of the flight is in turn the probability of Occurrence of instability given when trying to direct the line of sight speed directly to zero. Consequently, in turn, the open-ended looping technique applied.
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Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB8702895 | 1987-02-09 | ||
GB8802859A GB2433368B (en) | 1987-02-09 | 1988-02-09 | Radar system |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3831587B3 true DE3831587B3 (en) | 2007-11-15 |
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ID=37909702
Family Applications (1)
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Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN111190348A (en) * | 2019-11-25 | 2020-05-22 | 西安电子工程研究所 | Radar guidance head angular velocity optimization method |
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DE2300623B2 (en) * | 1973-01-08 | 1976-06-10 | Licenti a Patent-Verwaltung s-GmbH, 6000 Frankfurt | METHOD OF STEERING FOR A BODY STEERED AFTER PROPORTIONAL NAVIGATION |
-
1988
- 1988-02-09 DE DE3831587A patent/DE3831587B3/en not_active Expired - Fee Related
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