DE3918058C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Flughöhe und -lage eines Flugkörpers aus bordeigenen Messungen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Flughöhe und -lage eines Flugkörpers aus bordeigenen MessungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Ermittlung der Flughöhe und -lage eines Flugkörpers
aus bordeigenen Messungen gemäß Oberbegriff der
Patentansprüche 1 und 4. Ein ähnliches Verfahren und eine
ähnliche Vorrichtung sind beispielsweise aus dem Buch von
R. Grabau "Funküberwachung und elektronische
Kampfführung", ISBN 3-440-05667-8, Seiten 388-390 be
kannt.
Das Verfahren und die Vorrichtung der dort beschriebenen
Art (im weiteren Verlauf der Beschreibung Einrichtung ge
nannt) werden beispielsweise in Flugkörpern und Waffen
plattformen eingesetzt.
Dabei erfolgt ihre primäre Anwendung im Bereich der intel
ligenten Munition.
Bei der bekannten Einrichtung emittiert und empfängt ein
Meßsensor, der einerseits nach dem Radarprinzip arbeitet
andererseits sich in einem rollenden drallstabilisierten
Flugkörper befindet, elektromagnetische Wellen.
Durch den Drall des Flugkörpers ändert sich dessen zugehö
riger Rollwinkel. Der Meßsensor sucht dabei den Boden nach
einem Zielobjekt ab. Da dieser Sensor sich mit dem Flug
körper mitbewegt, ändert sich ein abgesuchter Bereich auf
grund der Rollbewegung des Flugkörpers. Ist ein Auslenk
winkel des Meßsensors gegenüber der Flugkörperlängsachse
fest eingestellt, so weist der auf dem Boden abgesuchte
Bereich je nach Lage der Flugkörperachse beispielsweise
Ellipsenform auf.
Mittels der beschriebenen Einrichtung erfolgt ausschließ
lich eine Absuchung des Bodens nach einem Zielobjekt
(Zielsuchphase). Die Bestimmung der momentanen Flughöhe
und -lage des Flugkörpers erfolgt nicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung
der eingangs genannten Art zu schaffen, welche es ermöglichen,
eine momentane lotrechte Entfernung zwischen dem Flugkör
per und dem Boden sowie die jeweilige zum Boden aus der
Sicht des Flugkörpers mittels des oben genannten
Meßsensors zu bestimmen.
Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe ist in den Pa
tentansprüchen 1 und 4 angegeben. In den Unteransprüchen
sind vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sowie bevor
zugte Anwendungen der Erfindung aufgeführt.
Im folgenden wird die Erfindung, unter Berücksichtigung
der Aufgabenstellung, anhand der Figur näher erläu
tert.
Bei endphasengelenkter Munition sucht ein mitgeführter
Meßsensor (auch Zielsuchkopf genannt) in der Zielsuchphase
den Boden 6 nach Zielen ab. Voraussetzung dafür ist, daß
ein Richtungsvektor zum Boden 6 (Bodenrichtungs-
Normalenvektor 4) im körperfesten Koordinatensystem des
rollenden Flugkörpers, bekannt ist. Das heißt, es müssen
an Bord des Flugkörpers 1 die lotrechte Entfernung zum
Boden (Flughöhe über Grund), sowie die Richtung des
Bodenrichtungs-Normalenvektors 4 durch Messung ermittelt
werden.
Da während der Meßzeit im allgemeinen eine Flugkörperge
schwindigkeit des Flugkörpers 1 nicht konstant ist, ist es
zur Erhöhung der Meßgenauigkeit notwendig, die
Annäherungsgeschwindigkeit des Flugkörpers 1 gegenüber dem
Boden 6 zu messen und in der Bestimmung der genannten
Größen zu berücksichtigen.
Die Drehung des Meßsensors um seine Flugkörperlängsachse 2
erfolgt durch eine Rollbewegung des Flugkörpers 1 um die
Flugkörperlängsachse 2. Dabei ist der Meßsensor um einen
Auslenkwinkel 72 ausgelenkt. Alternativ hierzu kann der
Meßsensor selbst eine rollende Bewegung ausführen, die
zusätzlich der Rollbewegung des Flugkörpers 1 überlagert
sein kann.
Der Auslenkwinkel 72 ist vorteilhafterweise durch starre
Ausrichtung des Meßsensors während einer Meßphase kon
stant. Unter dem Begriff Meßphase ist ein Zeitraum zu ver
stehen, in dem der momentane Abstand zwischen dem Flugkör
per 1 und dem (den) jeweiligen Bodenpunkt(en)
(Auftreffpunkt(e) des Antennensichtstrahles auf dem
Boden 6) gemessen wird.
Grundsätzlich kann sich der Auslenkwinkel stetig und/oder
abrupt ändern, falls dies für andere Anwendungsfälle ge
eignet erscheint.
Der Meßsensor besteht aus einem aktiven und/oder halbakti
ven Zielsuchkopf. Dieser ist vorzugsweise als Radarsuch
kopf ausgelegt. Dabei handelt es sich beispielsweise um
einen FM/CW- und/oder Pulsdoppler-Suchkopf. Alternativ
hierzu können Zielsuchköpfe verwendet werden deren Such
strahl aufgespalten ist. Hierdurch können mehrere momen
tane Abstände gleichzeitig ermittelt werden.
Ist der Meßsensor axial in Richtung der Flugkörper
längsachse 2 ausgerichtet, so ist während des Meßvorganges
eine momentane Flugkörpergeschwindigkeit und/oder eine
Zielauffassung möglich. Hierbei kann der Flugkörper wahl
weise rollen oder nicht rollen.
Zur Ermittlung der momentanen Flughöhe des rollenden Flug
körpers 1 mißt der Zielsuchkopf zu einem beliebigen Zeit
punkt beispielsweise während der Zielsuchphase den Abstand
zu einem beliebigen Bodenpunkt. Der gemessene momentane
Abstand zwischen dem Bodenpunkt und dem Flugkörper 1 wird
als ein erster Abstandsvektor 21 interpretiert.
Zu einem späteren Meßzeitpunkt hat sich der Meßsensor um
die Flugkörperachse 2 um einen Rollwinkel 32 gedreht.
Seine Richtung sowie seine Winkelgröße sind beliebig.
Dabei ergibt sich ein neuer Abstand zwischen dem Boden 6
und dem Flugkörper 1. Dieser Abstand wird als ein zweiter
Abstandsvektor 22 interpretiert.
Durch zwei weitere Messungen erhält man die Abstandsvekto
ren 23 und 24. Je nach Lage des Flugkörpers 1 und eventu
ellen Bodenunebenheiten liegen die Bodenpunkte beispiels
weise auf einer Ellipse 5, einer Hyperbel oder einer ande
ren geometrischen Figur.
Anhand der in der Abbildung dargestellten vier gemessenen
momentanen Abstände soll im Weiteren die Ermittlung der
momentanen lotrechten Entfernung betrags- und richtungs
mäßig zwischen dem Flugkörper 1 und dem Boden 6 erläutert
werden.
Ein erster Verbindungsvektor 31 bzw. ein zweiter Verbin
dungsvektor 32 ergibt sich durch vektorielle Subtraktion
eines ersten Abstandsvektors 21 und eines dritten Ab
standsvektors 24 bzw. durch vektorielle Subtraktion eines
zweiten Abstandsvektors 22 und eines vierten Ab
standsvektors 23. Durch eine Kreuzproduktbildung aus dem
erstem Verbindungsvekltor 31 und dem zweiten Verbindungs
vektor 32 ergibt sich ein Bodenrichtungs-Normalenvektor 4
(Vektor in Richtung Boden 6).
Durch Skalarproduktbildung aus dem (auf beispielsweise die
Länge 1 normierten) Bodenrichtungs-Normalenvektor 4 und
einem beliebigen Abstandsvektor (21 bis 24) ergibt sich
die momentane lotrechte Entfernung zwischen dem Flugkörper
1 und dem Boden 6.
Die beschriebene Ermittlung der momentanen lotrechten
Entfernung gilt zunächst nur für den rollenden, im Raum
(Flugraum) jedoch stationären Flugkörper 1. Da sich
jedoch, wie oben genannt, durch Messungen auf übliche Art
und Weise die Flugkörpergeschwindigkeit bestimmen läßt,
ist auch die zwischen den einzelnen Abstandsmessungen
erfolgte Ortsveränderung des Flugkörpers bekannt und kann
somit bei der Berechnung des Bodenrichtungs-
Normalenvektors 4 und der lotrechten Entfernung
berücksichtigt werden. Dadurch steigt die Genauigkeit des
Meßergebnisses.
In der obigen Beschreibung wird die momentane lotrechte
Entfernung sowie der Bodenrichtungs-Normalenvektor 4 aus
vier Abstandsmessungen ermittelt. Alternativ hierzu
ergeben sich diese beiden Größen auch aus drei
Abstandsmessungen, da sich ebenfalls auf übliche Art und
Weise (Vektoralgebra) zwei Verbindungsvektoren
konstruieren lassen. Andererseits ist eine möglichst hohe
Meßrate und die Kenntnis möglichst vieler Bodenpunkte
wünschenswert, da damit die Meßgenauigkeit und die
Vertrauenswürdigkeit des Ergebnisses gleichfalls
gesteigert werden.
Sobald der Boden 6 gefunden ist und der Flugkörper 1
rollstabilisiert ist, d. h. nicht mehr rollt, kann durch
eine geeignete Ausrichtung des Auslenkwinkels 72 der
Meßsensors in bekannter Weise die Zielsuche weiter
durchführen.
Aufgrund der vorliegenden Einrichtung ist es möglich, die
momentane lotrechte Flughöhe gleichzeitig, z. B. während
der Zielsuchphase, mittels des Zielsuchkopfes über einen
längeren Zeitraum bei beliebigen Bahntrajektorien und
Geländeformen ständig quasi-kontinuierlich aufzunehmen und
in einer Meß- und Regeleinheit weiterzuverarbeiten.
Somit ist quasi zu jedem Zeitpunkt die Position und Aus
richtung des Flugkörpers 1 bekannt.
Claims (5)
1. Verfahren zur Ermittlung der Flughöhe und -lage eines
rollenden (drallstabilisierten) Flugkörpers aus bordeige
nen Messungen mittels eines Meßsensors nach dem Radarprin
zip,
dadurch gekennzeichnet,
- 1. daß durch die bordeigenen Messungen mindestens drei momentane Abstände zwischen dem Flugkörper (1) und mindestens einem Boden (6) ermittelt werden;
- 2. daß aus den ermittelten momentanen Abständen - unter Berücksichtigung eines jeweils zugehörigen Roll- (32) und Auslenkwinkels (72) - als Maß für die Flughöhe eine momentane lotrechte Entfernung zwischen dem Boden (6) und dem Flugkörper (1) ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- 1. daß durch vektorielle Subtraktion eines ersten Abstandsvektors (21) von einem dritten Abstandsvektor (24) ein erster Verbindungsvektor (31) ermittelt wird,
- 2. daß durch vektorielle Subtraktion eines zweiten Abstandsvektors (22) von einem vierten Abstandsvektor (23) ein zweiter Verbindungsvektor (32) ermittelt wird,
- 3. daß das Kreuzprodukt aus dem ersten (31) und zweiten (32) Verbindungsvektor zu einem Bodenrichtungs-Nor malenvektor (4) gebildet wird, der in Richtung des Bodens (6) zeigt;
- 4. daß das Skalarprodukt aus dem Bodenrichtungs-Norma lenvektor (4) und einem der Abstandsvektoren (21, 22, 23, 24) als Maß für die lotrechte Entfernung zum Boden (6) gebildet wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Meßsensor bei Ausrichtung
in Flugkörperlängsachse (2) zur Ermittlung der Flugkörper
geschwindigkeit und/oder Zielauffassung eingesetzt wird.
4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach ei
nem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Meßsensor aus einem aktiven und/oder halbaktiven
Suchkopf besteht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Meßsensor aus einem Radarsuchkopf besteht, der um
den Auslenkwinkel (72) ausgelenkt ist oder axial zur Flug
körperlängsachse (2) ausgerichtet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19893918058 DE3918058C2 (de) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Flughöhe und -lage eines Flugkörpers aus bordeigenen Messungen |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3918058A1 DE3918058A1 (de) | 1990-12-06 |
DE3918058C2 true DE3918058C2 (de) | 1998-12-03 |
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Family Applications (1)
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DE19893918058 Expired - Fee Related DE3918058C2 (de) | 1989-06-02 | 1989-06-02 | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Flughöhe und -lage eines Flugkörpers aus bordeigenen Messungen |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3918058C2 (de) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3816053C1 (de) * | 1988-05-11 | 1989-12-07 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8012 Ottobrunn, De |
-
1989
- 1989-06-02 DE DE19893918058 patent/DE3918058C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3816053C1 (de) * | 1988-05-11 | 1989-12-07 | Messerschmitt-Boelkow-Blohm Gmbh, 8012 Ottobrunn, De |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
GRABAU, R.: Funküberwachung und elektronische Kampfführung, Franck'sche Verlagshandung, W. Keller & Co., 1986, S. 387-390 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3918058A1 (de) | 1990-12-06 |
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8127 | New person/name/address of the applicant |
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D2 | Grant after examination | ||
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: EADS DEUTSCHLAND GMBH, 85521 OTTOBRUNN, DE |
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8321 | Willingness to grant licenses paragraph 23 withdrawn | ||
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