DE60019251T2 - Hochgenauer weitreichender optisch gestützter inertial gelenkter flugkörper - Google Patents

Hochgenauer weitreichender optisch gestützter inertial gelenkter flugkörper Download PDF

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    • F41G7/00Direction control systems for self-propelled missiles
    • F41G7/20Direction control systems for self-propelled missiles based on continuous observation of target position
    • F41G7/30Command link guidance systems
    • F41G7/301Details
    • F41G7/306Details for transmitting guidance signals

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die gegenwärtige Erfindung bezieht sich auf Raketen. Genauer gesagt betrifft die gegenwärtige Erfindung optisch unterstützte Raketen
  • Beschreibung des zugehörigen Standes der Technik
  • Aus Rohren abgeschossene, optisch verfolgte, drahtgeführte Raketenarten (TOW), Raketen des Stinger-Typs und andere derartige Raketen des optisch unterstützten Typs, die heutzutage verwendet werden, benutzen typischerweise am Abschussrohr befestigte optische Instrumente zur Raketenführung. Typischerweise platziert die Abschussperson ein Fadenkreuz des optischen Leitsystems (OGS) auf dem Ziel und betätigt den Abzug. In Bruchteilen einer Sekunde gelangt die Rakete in den Sichtbe reich des OGS und die Leitalgorithmen des OGS beginnen das Verfolgen der Rakete und das Messen des winkelmäßigen Versatzes der Rakete zu dem Fadenkreuz des OGS. Die Messung des winkelmäßigen Versatzes wird dann in Übereinstimmung mit einem Führungsgesetz durch ein Navigationssystem und einen Autopilot verwendet, um die Rakete zu dem Ziel zu lenken.
  • Herkömmliche optische Leitsysteme wurden für kurze Raketen-Zielentfernungen entwickelt. Die Genauigkeit von herkömmlichen Raketen verschlechtert sich, wenn sich die Entfernung zum Ziel vergrößert. Dies beruht auf der Tatsache, dass ein kleiner winkelmäßiger Fehler in der OGS-Messung bei großen Entfernungen einen großen Positionsfehler erzeugt. Die winkelmäßigen Messfehler werden durch OGS-Ausrichtungsfehler als auch durch Rauschen des Verfolgers und durch Bewegungen der Bedienungsperson verursacht. Die OGS-Ausrichtungsfehler werden durch optische Fehlausrichtungen verursacht und können nur mit Aufwand vermindert werden. Folglich ist die Leistungsfähigkeit des Waffensystems von herkömmlichen optischen Raketen bei großen Zielabständen durch die Positionsfehlerauswirkungen des OGS-Verfolgerrauschens und durch Bewegungen der Bedienungsperson begrenzt.
  • Das US-Patent 5 042 742 offenbart ein Waffensystem, bei dem eine Rakete während ihres Fluges zwei modulierte Infrarotsignale von Infrarot-Leitstrahlen zurücksendet, die von Infrarotsensoren am Ort der Abschusseinrichtung empfangen werden. Eine Raketenleiteinheit an der Abschusseinrichtung berechnet aus dem modulierten Infrarotstrahl Raketenpositionsinformation und erzeugt Korrektursteuersignale, um die Rakete zurück zu einem Weg zu dem Ziel zu bringen. Die Korrektursteuersignale, die von der Raketenleiteinheit gesendet werden, werden zu einer Elektronikeinheit an der Rückseite der Rakete übertragen. Die Raketenelektronikeinheit koppelt intern erzeugte Fluglage-Positionsinformation aus ihren Gyrometern mit den Korrektursteuersignalen von der Leiteinheit und erzeugt Steuersignale, um die Raketenflugsteuerung zu betätigen.
  • Die US-Patente Nr. 5 253 823 und 4 589 610 und das britische Patent mit der Anmeldenummer 2 123 935 offenbaren ein Leitsystem zur Veränderung des Geschwindigkeitsvektors einer Rakete unter Verwendung eines Kalman-Filters und eines Trägheitssensors.
  • Unglücklicherweise werden in der Zukunft größere Zielentfernungen erforderlich sein, und es wird nicht erwartet, dass herkömmliche Leitsysteme deren Anforderungen an die projektierte Zielführungsgenauigkeit (Verfehlungsabstand) erfüllen können.
  • Ein anderer Nachteil der oben beschriebenen Waffensysteme besteht darin, dass die Abschusseinrichtung kontinuierlich messen und die Sichtlinienmessungen zu der Rakete weitergeben muss, um die Stabilität des Leitwerks und das Treffen des Ziels sicherzustellen. Diese Systeme weisen eine geringe Toleranz gegenüber Ausfällen der Abschusseinrichtung auf. Dies bedeutet erhebliche Anforderungen an das optische Verfolgungssystem und an das Uplink-System. Ferner setzt es die abschießende Person unnötigerweise Gefahren während des Auftrages aus.
  • Demnach besteht ein Bedürfnis im Stand der Technik nach einem Raketendesign der optisch geführten Art, das eine verbesserte Leistungsfähigkeit bei großer Reichweite aufweist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Das Bedürfnis im Stand der Technik wird durch die optisch unterstützte, trägheitsmäßig geführte Rakete gemäß der gegenwärtigen Erfindung erfüllt. Die erfindungsgemäße Rakete umfasst eine Rakete; ein optisches Messmittel, das sich an einer Quelle an einem unabhängigen Referenzrahmen in Bezug auf die Rakete, wenn diese im Flug ist, befindet; ein Empfängermittel an der Rakete, um optisch unterstützte Befehle von der Quelle zu erhalten, das sich an dem unabhängigen Referenzrahmen in Bezug auf die Rakete befindet und ein erstes Signal als Antwort darauf bereitstellt; gekennzeichnet durch: eine Trägheitssensoranordnung, die die Position der Rakete während des Fluges in Bezug auf das optische Messmittel schätzt; ein Filtermittel, das auf der Rakete aufgenommen ist, um das erste Signal zu verarbeiten, um Referenzfehler und Schätzfehler in der Trägheitssensoranordnung zu korrigieren und um ein zweites Signal als Reaktion darauf bereitzustellen; und ein Navigationsmittel, das an der Rakete aufgenommen ist, um Raketenleitbefehle als Reaktion auf das zweite Signal bereitzustellen, wobei das Navigationsmittel eine Navigationsroutine aufweist, die beim Start eine Leitreferenzposition Ziel-zu-Rakete initialisiert und diese Leitreferenzposition direkt auf der Basis von Input von der Trägheitssensoranordnung und indirekt auf der Basis von Input von dem Filter beibehält.
  • Bei der dargestellten Implementierung ist das Filter ein Kalman-Filter, das dazu konfiguriert ist, die Effekte von Zittern der Abschussperson und Rauschen des optischen Leitsystems zu eliminieren, um dadurch die Raketentreffergenauigkeit bei großen Reichweiten erheblich zu verbessern. Das Navigationssys tem gibt als Antwort auf Outputs von der Sensoranordnung und dem Filter ein Signal aus, das repräsentativ für die Querverfolgungsposition Rakete-zu-Ziel und die Geschwindigkeit ist. Das Kalman-Filter ist auch dazu konfiguriert, Fehler der Trägheitssensoranordnung, Navigationsquerverfolgungspositionsfehler und Geschwindigkeitsfehler zu kalibrieren und zu eliminieren. Von dem System wird ein Steueralgorithmus verwendet, um als Antwort auf die Querverfolgungsposition Rakete-zu-Ziel und die Geschwindigkeit Raketenbeschleunigungsbefehle zu berechnen. Danach werden Leitwerksteuersignale von einem Autopilot als Antwort auf die Raketenbeschleunigungsbefehle auf eine herkömmliche Weise erzeugt.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist ein Diagramm, das den Betrieb eines typischen, optisch geführten Raketenwaffensystems zeigt;
  • 2 ist ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Leitsystems, das an einer optisch geführten Rakete befestigt ist;
  • 3 ist ein Blockdiagramm des verbesserten Raketenleitsystems gemäß der gegenwärtigen Erfindung;
  • 4 ist ein Diagramm, das die Koordinatenachsen des Trägheitsleitsystems zeigt, das bei einem optisch geführten Raketenwaffensystem gemäß der Lehre der gegenwärtigen Erfindung verwendet wird;
  • 5 ist ein Diagramm, das den Betrieb des Kalman-Filters gemäß der Lehre der gegenwärtigen Erfindung verdeutlicht;
  • 6 ist ein Diagramm, das die Positionsfehlerreste verdeutlicht, die von dem Trägheitsleitsystem eliminiert werden, das bei einem optisch geführten Raketenwaffenleitsystem verwendet wird, das gemäß der Lehre der gegenwärtigen Erfindung ausgebildet ist.
  • BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Es werden nun beispielhafte Ausführungen und beispielhafte Anwendungen unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung beschrieben, um die vorteilhafte Lehre der gegenwärtigen Erfindung zu offenbaren.
  • Obwohl die gegenwärtige Erfindung hier unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungen für besondere Anwendungen beschrieben wird, versteht es sich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist. Die Fachleute im Stand der Technik, die Zugang zu der hier offenbarten Lehre haben, werden zusätzliche Modifikationen, Anwendungen und Ausführungen innerhalb des Rahmens derselben erkennen, sowie zusätzliche Bereiche, in denen die gegenwärtige Erfindung von erheblicher Nützlichkeit wäre.
  • 1 ist ein Diagramm, das den Betrieb eines typischen, optisch geführten Raketenwaffensystems zeigt. Das System 100 umfasst ein Abschussrohr (oder Launcher) 10, von dem aus eine Rakete 20 in der allgemeinen Richtung eines Ziels 30 abgeschossen wird. Wie oben erwähnt, platziert die Abschussperson typi scherweise ein Fadenkreuz auf einem optischen Leitsystem (OGS) 50, das sich an dem Launcher 10 befindet, auf das Ziel und betätigt den Abzug. In Bruchteilen einer Sekunde gelangt die Rakete 20 in das Sichtfeld des OGS 50. An diesem Punkt beginnen Verfolgungsalgorithmen in dem OGS 50 das Verfolgen der Rakete 20 und das Messen des winkelmäßigen Versatzes der Rakete zu dem Fadenkreuz des OGS 50. Eine Messung des winkelmäßigen Versatzes wird von dem OGS 50 zu der Rakete 20 über eine Funkverbindung 40 gesandt. Ein Onboard-Leitsystem und ein Navigationssystem auf der Rakete erhält die Messung des winkelmäßigen Versatzes und berechnet eine Raketen-Trajektorie gemäß einem Führungsalgorithmus. Ein Autopilot leitet dann die Rakete 20 zu dem Ziel 30.
  • 2 ist ein Blockdiagramm eines herkömmlichen Leitsystems, das auf einer optisch geführten Rakete onboard befestigt ist. Wie in 2 gezeigt, weist das herkömmliche Onboard-Führungssystem 500' eine HF-Antenne 510', einen HF-Empfänger 520' und einen Onboard-Flugcomputer 530' auf. Der Empfänger 520' gibt gemessene Ziel-zu-Rakete-Versatzwinkel, die von dem OGS 50 empfangen und demoduliert wurden, an den Flugcomputer 530' aus. Der Computer 530' berechnet dann eine Raketen-Trajektorie unter Verwendung eines Steueralgorithmus, der Software 540' verwendet, und versorgt eine Steuerung mittels einer Autopilot-Routine 550'. Das heißt, der Autopilot 550' erhält Raketenbeschleunigungsbefehle von der Führungsroutine 540' und gibt Leitwerk-Befehle aus, um Leitwerk-Aktuatoren der Rakete zu steuern (nicht dargestellt).
  • Wie oben erwähnt, wurden herkömmliche optische Leitsysteme, wie etwa das in 2 Gezeigte, für kurze Zielentfernungen von Raketen entworfen. Die Genauigkeit solcher Raketen neigt dazu abzunehmen, wenn sich der Entfernungsbereich zum Ziel vergrößert. Dies beruht auf der Tatsache, dass ein kleiner winkelmäßiger Fehler in der OGS-Messung einen großen Positionsfehler bei großen Reichweiten erzeugt. Die winkelmäßigen Messfehler werden durch Ausrichtungsfehler des OGS, als auch durch Verfolger-Rauschen und Bewegung der Abschussperson verursacht. Die OGS-Ausrichtungsfehler werden durch optische Fehlausrichtungen verursacht und sind nur aufwändig zu vermindern. Folglich ist die Leistungsfähigkeit des Waffensystems bei herkömmlichen, optisch geführten Raketen bei großen Reichweiten durch die Positionsfehlereffekte des OGS-Verfolgungsrauschens und durch Bewegungen der Abschussperson bedingt. Unglücklicherweise werden in der Zukunft größere Zielentfernungen notwendig sein, und es wird nicht erwartet, dass die gegenwärtigen Leitsysteme die Genauigkeitsanforderungen derselben in Bezug auf die projektierte Zielverfolgung (Verfehlungsabstand) erfüllen werden.
  • Ein anderer Nachteil des oben beschriebenen Waffensystems besteht darin, dass der Launcher die Sichtlinienmessungen kontinuierlich ausführen muss und zu der Rakete senden muss, um die Stabilität des Leitwerks und die Treffgenauigkeit sicherzustellen. Diese Systeme haben eine geringe Toleranz gegenüber Launcher-Ausfällen. Dies bedeutet erhebliche Anforderungen an das optische Verfolgungssystem und an das Uplink-System. Es setzt den Launcher auch nicht notwendigen Gefahren während des Auftrags aus.
  • Demnach besteht ein Bedürfnis im Stand der Technik nach einem Raketendesign der optisch geführten Art, das eine verbesserte Leistungsfähigkeit bei großer Reichweite aufweist. Das Bedürfnis im Stand der Technik wird durch das verbesserte Leitsystem gemäß der gegenwärtigen Erfindung befriedigt.
  • 3 ist ein Blockdiagramm des verbesserten Raketenleitsystems der gegenwärtigen Erfindung. Das Leitsystem 500 gemäß der gegenwärtigen Erfindung umfasst eine Antenne 510, einen HF-Verbindungsempfänger 520 und einen Flugcomputer 530, der Leit-Berechnungen und Autopilot-Funktionen wahrnimmt, wie sie bei dem herkömmlichen, in 2 gezeigten System vorhanden sind. Gemäß der Lehre der gegenwärtigen Erfindung weist das erfindungsgemäße Leitsystem 500 jedoch ferner ein Navigationssystem 560 mit einem Kalman-Filter 600, eine Routine 700, die einen Navigationsalgorithmus ausführt, und eine Trägheitssensoranordnung (ISA) 800 auf (oft als ein „Trägheitsinstrument" oder eine „inertiale Messeinheit" (IMU) bezeichnet). Das Kalman-Filter 600 und die Navigationsroutine 700 sind zur Implementierung durch den Flugcomputer 530 geeignet.
  • Wie nachfolgend genauer erläutert wird, ist bei der gegenwärtigen Ausführung das Kalman-Filter ein Filter mit 10 Zuständen, das gemessene Sichtlinienwinkel von dem HF-Verbindungsempfänger 520 und Navigationsdaten von dem ISA 800 über die Navigationsberechnungsroutine 700 erhält und Navigationskorrekturen an die Navigationsroutine 700 ausgibt. Die Navigationsroutine enthält eine trägheitsmäßige dreidimensionale Referenzposition Ziel-zu-Rakete (Position, Geschwindigkeit und Fluglage), die beim Abschuss initialisiert wird. Die Navigationsroutine 700 gibt Daten betreffend die Querverfolgungsposition Rakete-zu-Ziel und Geschwindigkeitsdaten an die Führungsroutine 540 des Flugcomputers aus, zur weiteren Verarbeitung auf eine herkömmliche Weise.
  • Das Kalman-Filter 600 bewertet die Zuverlässigkeit der OGS-Messungen mit den Navigationsschätzungen und vorheriger Kenntnis der Zielgeschwindigkeitsgrenzen, um Trägheitsreferenzfehler zu korrigieren und um Trägheitsinstrumentabweichungen zu schätzen. Die Rakete 10 wird dann entlang der korrigierten dreidimensionalen Trägheitsführungsreferenz zu dem Ziel 30 geführt (vgl. 1). Anders als bei dem herkömmlichen Leitsystem 50' verwendet das Leitsystem 500 der gegenwärtigen Erfindung ein Trägheitsnavigationssystem 560, um die Rakete direkt zu führen, wobei das OGS 50 indirekt zur Kurskorrektur und zur Kalibrierung von Trägheitsinstrumenten (ISR) verwendet wird.
  • 4 ist ein Diagramm, das die Koordinatenachsen des Trägheitsleitsystems zeigt, das bei einem optisch geführten Raketenwaffensystem verwendet wird, das gemäß der Lehre der gegenwärtigen Erfindung konstruiert ist. Im Betrieb wird angenommen, dass die dreidimensionale Trägheitsreferenz entlang der OGS-Referenz ist, wie in 4 gezeigt, in der die Bezugsziffern identisch zu denjenigen von 1 sind und zum Zwecke der Klarheit weggelassen wurden. Das Navigationsverfahren gemäß der gegenwärtigen Erfindung ist wie folgt. Vor dem Abschuss ist die Rakete 20 in dem Abschussrohr 10, und die OGS-zu-ISA-Position und die Fluglage ist innerhalb gewisser Ungenauigkeitsgrenzen bekannt. Diese Position und die Fluglage werden verwendet, um das Navigationssystem zu initialisieren. Ferner wird vor dem Abschuss die durchschnittliche Raketenabschussgeschwindigkeit verwendet, um das Navigationssystem zu initialisieren. Während des Fluges verwendet der Navigationsalgorithmus die ISA-Messungen von Geschwindigkeit und Beschleunigung als auch wohlbekannte Navigationsalgorithmenverfahren (wie Quaternationsal gebra, Richtungskosinus, Matrix-Orthonormalisation und Adams-Bashforth-Integration), um die Raketenposition, die Geschwindigkeit und die Fluglage in Bezug auf das OGS zu berechnen.
  • Die geschätzte 3-D-Position, Geschwindigkeit und Fluglagenreferenz sind typischerweise durch anfängliche Ausrichtungsfehler, anfängliche Raketengeschwindigkeitsfehler und ISA-Instrumentenfehler beeinträchtigt. Diese Fehler bewirken, dass die Trägheitsreferenz driftet.
  • Gemäß der gegenwärtigen Lehre werden die durch das Kalman-Filter geschätzte Position, Geschwindigkeit und Fluglagenfehler verwendet, um die Querverfolgungspositionen, die Querverfolgungsgeschwindigkeiten, die Neigung und die Gierung der Fluglage zu korrigieren. Auch werden die von dem Kalman-Filter geschätzten ISA-Gyro-Abweichungen verwendet, um die ISA-Querverfolgungs-Gyro-Messungen zu korrigieren, und die geschätzten Beschleunigungsabweichungen werden verwendet, um die ISA-Querverfolgungs-Beschleunigungsmessungen zu korrigieren. Die Rakete wird dann entlang der x-Achse der 3-D-Referenz zu dem Ziel geführt, wie in 4 gezeigt.
  • 5 ist ein Diagramm, das den Betrieb des Kalman-Filters gemäß der Lehre der gegenwärtigen Erfindung darstellt. In 5 werden die folgenden Definitionen verwendet:
    σc1,az – OGS-Messungen von Winkelabweichung bezüglich Höhe und Azimut.
    τup-OGS – OGS-Zeit der Messaufnahme (mit OGS- und Up-Link-Verzögerungen.
    Rnav x,y,z – Raketen-Reichweitenvektor von dem Abschusspunkt im Navigationsrahmen.
    Rx,y,z – Korrigierter Raketenbereichsvektor.
    Vx,y,z – Korrigierter Raketen-Geschwindigkeitsvektor.
    ΔTnav – Nav-Update-Geschwindigkeit.
    Δ – Verzögerung eines Frames.
    Ry,z error – Fehlerreste der Raketenquerposition.
    Ry,z err – Kalman-Filter-Schätzung des Querachsen-Bereichsfehlers (y, z).
    Vy,z err – Kalman-Filter-Schätzung des Querachsen-Geschwindigkeitsfehlers (y, z).
    abias-y,z – Kalman-Filter-Schätzungen von y- und z-Beschleunigungsabweichungen.
    θpitch, yaw – Kalman-Filter-Schätzung von Winkelfehlern bezüglich Neigung und Gierung.
    gbias-y,z – Kalman-Filter-Schätzung von Gyro-Fehlern bezüglich Neigung und Gierung.
  • Die zehn Zustände des Kalman-Filters 600 sind wie folgt:
    Ry err – Geschätzter y-Achsen-Positionsfehler.
    Rz err – Geschätzter y-Achsen-Positionsfehler.
    Vy err – Geschätzter y-Achsen-Geschwindigkeitsfehler.
    Vz err – Geschätzter z-Achsen-Geschwindigkeitsfehler.
    abias-y – Geschätzter y-Beschleunigungsfehler.
    abias-z – Geschätzter z-Beschleunigungsfehler.
    θpitch – Geschätzter Neigungswinkelfehler.
    θyaw – Geschätzter Gierungswinkelfehler.
    gbias-y – Geschätzte y-Gyro-Abweichung.
    gbias-y – Geschätzte z-Gyro-Abweichung.
  • Das Kalman-Filter verarbeitet Daten mit zwei Geschwindigkeiten, wie in 5 gezeigt. Eine Zustands-Kovarianz-Matrix P wird mit der Update-Geschwindigkeit der Navigation verarbeitet, und die Kalman-Gains K und Kalman-Zustände werden asynchron verarbeitet, immer dann, wenn die OGS-Messung erhalten wird.
  • Bei jedem Update einer OGS-Messung verwendet das Kalman-Filter 600 den geschätzten Navigations-Positionsvektor OGS-zu-ISA und die OGS-Sichtlinien-Messungen, um die Positionsfehlerreste Ry,z error in der in 6 gezeigten Weise zu berechnen.
  • 6 ist ein Diagramm, das die Trägheitsfehlerreste zeigt, die von dem Trägheitsleitsystem, das in einem optisch geführten Raketenwaffensystem gemäß den Prinzipien der gegenwärtigen Erfindung verwendet wird, eliminiert werden. 6 ist ein Diagramm, das die Positionsfehlerreste zeigt, die von dem verwendeten Trägheitsleitsystem in einem optisch geführten Raketenwaffensystem gemäß der Lehre der gegenwärtigen Erfindung eliminiert werden. Die folgenden Definitionen treffen zu:
    Rx,y,z – Geschätzter Positionsvektor OGS-zu-ISA.
    σel,az – Vom OGS gemessene winkelmäßige Versetzungen bezüglich Höhe und Azimut.
    Ry,z error – Positionsfehlerrest.
  • Die Zustandsübergangsmatrix wird wie folgt berechnet:
  • Figure 00140001
  • Die Zustands-Kovarianz-Matrix wird wie folgt initialisiert:
    Figure 00150001
    Wobei: σ2 R err-y – Bereichsvarianz in der y-Achse beim Abschuss.
    σ2 R err-z – Bereichsvarianz in der z-Achse beim Abschuss.
    σ2 V err-y – Geschwindigkeitsvarianz in der y-Achse beim Abschuss.
    σ2 V err-z – Geschwindigkeitsvarianz in der z-Achse beim Abschuss.
    σ2 a bias-y – Beschleunigungsvarianz in der y-Achse beim Abschuss.
    σ2 a bias-z – Beschleunigungsvarianz in der z-Achse beim Abschuss.
    σ2 θ pitch – Neigungs-Fluglagenvarianz beim Abschuss.
    σ2 θ yaw – Gierungs-Fluglagenvarianz beim Abschuss.
    σ2 g bias-y – Neigungs-Geschwindigkeitsvarianz beim Abschuss.
    σ2 gbias-z – Gierungs-Geschwindigkeitsvarianz beim Abschuss.
  • Das Messungsrauschen wird wie folgt festgelegt:
    σ2mes-noise – Winkelmäßige Messungsrauschenvarianz OGS
  • Die Kalman-Gain-Matrix ist wie folgt:
  • Figure 00160001
  • Die Messmatrix ist wie folgt:
  • Figure 00160002
  • Das Prozessrauschen ist wie folgt:
  • Figure 00170001
  • Das Prozessrauschmatrix ist wie folgt:
  • Figure 00170002

Claims (9)

  1. Optisch geführtes Raketenleitsystem (500) der trägheitsmäßig geführten Art, umfassend: eine Rakete (20); ein optisches Messmittel (50), das sich an einer Quelle an einem unabhängigen Referenzrahmen in Bezug auf die Rakete, wenn diese im Flug ist, befindet; ein Empfängermittel (520) an der Rakete, um optisch unterstützte Befehle von der Quelle zu erhalten, das sich an dem unabhängigen Referenzrahmen in Bezug auf die Rakete befindet und ein erstes Signal als Antwort darauf bereitstellt; gekennzeichnet durch: eine Trägheitssensoranordnung (800), die die Position der Rakete während des Fluges in Bezug auf das optische Messmittel schätzt; ein Filtermittel (600), das auf der Rakete aufgenommen ist, um das erste Signal zu verarbeiten, um Referenzfehler und Schätzfehler in der Trägheitssensoranordnung zu korrigieren und um ein zweites Signal als Reaktion darauf bereitzustellen; und ein Navigationsmittel (700, 540, 550), das an der Rakete aufgenommen ist, um Raketenleitbefehle als Reaktion auf das zweite Signal bereitzustellen, wobei das Navigationsmittel eine Navigationsroutine (700) aufweist, das beim Start eine Leitreferenzposition Ziel-zu-Rakete initialisiert und diese Leitreferenzposition direkt auf der Basis von Input von der Trägheitssensoranordnung (800) und indirekt auf der Basis von Input von dem Filter beibehält.
  2. System (100) nach Anspruch 1, bei dem das Empfängermittel (520) ein Hochfrequenz-Receiver ist.
  3. System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Filtermittel (600) ein Kalman-Filter ist.
  4. System (100) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Filtermittel (600) konfiguriert ist, um Positionsfehlerauswirkungen von Schützennervosität zu eliminieren.
  5. System (100) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Filtermittel (600) dazu konfiguriert ist, Positionsfehlerauswirkungen von Rauschen des optischen Leitsystems zu eliminieren.
  6. System (100) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Navigationsmittel Mittel (700) aufweist, die auf die Trägheitssensoranordnung und auf das Filtermittel ansprechen, um ein Signal auszugeben, das repräsentativ zu einer Querverfolgungsposition Rakete-zu-Ziel ist.
  7. System (100) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Navigationsmittel ein Mittel (700) aufweist, das auf die Trägheitssensoranordnung und auf das Filtermittel anspricht, um ein Signal auszugeben, das repräsentativ für die Geschwindigkeit ist.
  8. System (100) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Navigationsmittel ferner ein Mittel (540) aufweist, das repräsentativ auf das für die Querverfolgungsposition Rakete-zu-Ziel und für die Geschwindigkeit repräsenta tive Signal reagiert, um Raketenbeschleunigungsbefehle zu erzeugen.
  9. System (100) nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Navigationsmittel ferner einen Autopiloten (550) aufweist, der auf die Raketenbeschleunigungsbefehle anspricht, um Leitflossenbefehle zu erzeugen.
DE60019251T 1999-02-22 2000-02-22 Hochgenauer weitreichender optisch gestützter inertial gelenkter flugkörper Expired - Lifetime DE60019251T2 (de)

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