EP0100979A1 - Halbaktives Leitsystem für einen zielsuchenden, lenkbaren Flugkörper - Google Patents

Halbaktives Leitsystem für einen zielsuchenden, lenkbaren Flugkörper Download PDF

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EP0100979A1 EP83107521A EP83107521A EP0100979A1 EP 0100979 A1 EP0100979 A1 EP 0100979A1 EP 83107521 A EP83107521 A EP 83107521A EP 83107521 A EP83107521 A EP 83107521A EP 0100979 A1 EP0100979 A1 EP 0100979A1
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devices
lighting device
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    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G7/00—Direction control systems for self-propelled missiles
    • F41G7/20—Direction control systems for self-propelled missiles based on continuous observation of target position
    • F41G7/22—Homing guidance systems
    • F41G7/226—Semi-active homing systems, i.e. comprising a receiver and involving auxiliary illuminating means, e.g. using auxiliary guiding missiles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G7/00—Direction control systems for self-propelled missiles
    • F41G7/20—Direction control systems for self-propelled missiles based on continuous observation of target position
    • F41G7/22—Homing guidance systems
    • F41G7/2273—Homing guidance systems characterised by the type of waves
    • F41G7/2286—Homing guidance systems characterised by the type of waves using radio waves

Definitions

  • the invention relates to a semi-active guidance system for a target-seeking, guided missile.
  • a target for the combat of which the missile is started is illuminated with electromagnetic energy by an illuminator which is separate from the missile and is generally stationary.
  • the radiation hitting the target is u. a. reflected in the direction of the missile, which passively obtains information about the direction of flight to be taken from the relative direction of incidence of the radiation component reflected on it.
  • Such a semi-active missile guidance method can be used during the entire flight path or even only during shorter phases of the flight.
  • systems which have a search radar or a comparable device for a first target discovery. Since the antenna of the search radar only points at the target for a short time and the radar signal is usually pulse-shaped, the search radar is not suitable for illuminating the target. A discovered target is therefore illuminated by a target tracking radar with a very narrow, approximately pencil-shaped directional diagram. From the echo portion reflected from the target to the illuminating tracking radar, the current target location can be determined continuously and this information can be used to precisely align the narrow antenna lobe of the illuminator to the target.
  • the object of the present invention is to provide a semi-active guidance system for guided missiles which can also be constructed with little effort, in particular for the simultaneous guidance of several missiles.
  • the lighting device is designed only to emit signals, but not to receive echoes, and therefore does not have the possibility of independent target fulfillment.
  • Such a lighting device without its own reception and evaluation facility is much simpler in construction and therefore cheaper than an autonomous target tracking device. This has a particularly advantageous effect when extending a control system to a plurality of lighting devices. Since the destination cannot be determined with the lighting device, the destination information of the destination devices is used for the alignment of the directional diagram.
  • setting variables for the illuminating device are derived from the target information and transmitted to the illuminating device.
  • the semi-active guidance of a missile to the discovered target by illumination takes place from the illumination device.
  • the target location devices are free to examine the entire surveillance area for the presence of further targets.
  • the directional diagram of the lighting device is aligned in accordance with the determined destination or the transmitted setting variables by means of conventional adjusting devices.
  • the entire surveillance area is usually periodically swept by the target location devices, in particular in the case of a search radar.
  • the target illuminated by the lighting device is therefore again detected by the target locating devices after a certain information renewal time.
  • a new target location of the target, which has moved on in the meantime, is determined and the directional diagram of the lighting device is reset in accordance with the new target location.
  • the solid angle illuminated by the directional diagram i. H. the azimuthal and elevational latitude of the beam is chosen so that it is greater than or at least as large as the maneuvering space of the target within the information renewal time.
  • the limits of this maneuvering space result from the length of the information renewal time, the current target data and assumptions about the maneuverability of the target.
  • the technique of working with a confined maneuvering space is known from radar systems with tracking.
  • an advantageous development of the invention provides for the shape of the directional diagram of the lighting device, that is to say the width in elevation and azimuth, to be changeable so that the solid angle illuminated via the directional diagram is adapted to the current target data can be.
  • the lighting devices To illuminate an angular area, several lighting devices, the lighting areas of which complement one another, can also be used. When the Then, from one angular range to the other, the lighting task is also transferred to the new lighting device.
  • the invention is particularly advantageous for supplementing and expanding known systems, which comprise a search radar for space monitoring and one or more target tracking devices with a narrow, approximately pencil-shaped directional diagram.
  • the circular search radar and the target tracking devices essentially assume the function of the target locating devices.
  • a favorable embodiment provides that after the discovery of a target by the search radar, a target tracking device is aimed at the target and determines its exact target location.
  • the target tracking device can also be used to determine the target height, while the search radar often only allows the target azimuth to be determined.
  • the target tracking device can advantageously also carry out target illumination in the initial phase.
  • the illumination device takes over the target illumination.
  • the target tracking device is thereby released (after changing frequency) for a new target.
  • the target tracking device perceives the illumination of the target until the target of the lighting device reaches a maximum distance which is descriptive of Range of the lighting device could be called has approached.
  • the energy hitting the target and thus also the intensity of the signals reflected to the missile are greater due to the much sharper bundled directional diagram
  • the target tracking device if there is only one target, it is advantageous to carry out the target illumination by the target tracking device during the entire flight time (or the semi-active phase) of the missile and the illumination to the illumination device only if there is another target to transfer and use the tracking devices to determine the destination and possibly illuminate the new destination.
  • a further advantageous embodiment provides that when there are several targets, each target is illuminated by one lighting device each and the target tracking device determines the target locations of the illuminated targets in a cyclical order independently of further targeting devices. This can significantly reduce the information renewal time.
  • the individual operating modes and the coordination of the various system components are advantageously controlled via a central computer.
  • This provides the missile-specific setting of z. B. frequency, transmission time and modulation of the lighting signal.
  • the lighting devices can perform deceptive transmitter tasks during breaks in which they are not required for missile solutions and are controlled accordingly by the head office

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Abstract

Bei einem halbaktiven Flugkörper-Leitsystem werden zur Zielbeleuchtung anstelle von aufwendigen Zielverfolgungseinrichtungen einfache, nur als Sender aufgebaute Beleuchtungseinrichtungen eingesetzt. Die Ausrichtung der Beleuchtungseinrichtungen auf Ziele erfolgt im Abstand der Zielinformationserneuerung durch die Zielortungseinrichtung. Die Halbwertsbreite der Richtdiagramme der Beleuchtungseinrichtung ist gegenüber den Zielverfolgungseinrich tungen deutlich verbreitert und so bemessen, daß der ausgeleuchtete Raumwinkel den Manövrierraum des Ziels innerhalb der Informationserneuerungszeit umfaßt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein halbaktives Leitsystem für einen zielsuchenden, lenkbaren Flugkörper.
  • Bei einem halbaktiven Leitsystem, wie es beispielsweise in der DE-OS 21 62 983 beschrieben ist, wird ein Ziel, zu dessen Bekämpfung der Flugkörper gestartet wird, durch einen vom Flugkörper getrennten und im allgemeinen ortsfesten Beleuchter mit elektromagnetischer Energie angestrahlt. Die auf das Ziel auftreffende Strahlung wird u. a. in Richtung des Flugkörpers reflektiert, der passiv aus der relativen Einfallsrichtung des auf ihn reflektierten Strahlungsanteils eine Information über die einzuschlagende Flugrichtung gewinnt. Ein solches halbaktives Flugkörper-Leitverfahren kann während des gesamten Flugwegs oder auch nur während kürzerer Phasen des Flugs zur.. Anwendung kommen.
  • Es ist grundsätzlich erforderlich, daß das Ziel während einer solchen halbaktiven Phase des Flugkörpers mit Ausnahme sehr kurzer möglicher Unterbrechungen ständig beleuchtet wird.
  • Hierzu werden derzeit Systeme eingesetzt, die zu einer ersten Zielentdeckung ein Rundsuchradar oder eine vergleichbare Einrichtung aufweisen. Da die Antenne des Rundsuchradars nur für kurze Zeit auf das Ziel gerichtet und das Radarsignal üblicherweise pulsförmig ist, eignet sich das Rundsuchradar nicht zur Beleuchtung des Ziels. Ein entdecktes Ziel wird daher durch ein Zielverfolgungsradar mit sehr schmalem, angenähert bleistittförmigem Richtdiagramm beleuchtet. Aus dem vom Ziel zum beleuchtenden Zielverfolgungsradar reflektierten Echoanteil läßt sich der momentane Zielort ständig bestimmen und diese Information dazu benutzen, die schmale Antennenkeule des Beleuchters genau auf das Ziel auszurichten.
  • Da, wie bereits ausgeführt, die Zielbeleuchtung während einer halbaktiven Phase ununterbrochen erfolgen muß, kann durch eine solche Zielverfolgungseinrichtung jeweils nur ein Ziel beleuchtet werden. Für die gleichzeitige Abwehr mehrerer Ziele, i. e. das gleichzeitige Leiten mehrerer Flugkörper, müssen dann mehrere gleichartige Zielverfolgungseinrichtungen vorhanden sein. Die damit verbundene Vervielfachung des Aufwands steht in Anbetracht der hohen Kosten für die komplexen, autonomen Zielverfolgungseinrichtungen dem Aufbau eines leistungsfähigen Leitsystems entgegen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein halbaktives Leitsystem für Lenkflugkörper anzugeben, das mit geringem Aufwand insbesondere auch zur gleichzeitigen Leitung mehrerer Flugkörper aufgebaut werden kann.
  • Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 beschrieben. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.
  • Wesentlich bei dem erfindungsgemäßen System ist, daß die Beleuchtungseinrichtung nur zum Aussenden von Signalen, nicht jedoch zum Empfang von Echos ausgebildet ist, also nicht über die Möglichkeit einer selbstständigen ZielverfQlgung verfügt. Eine derartige Beleuchtungseinrichtung ohne eigene Empfangs- und Auswertemöglichkeit ist wesentlich einfacher aufgebaut und daher kostengünstiger als eine autonome Zielverfolgungseinrichtung. Dies wirkt sich besonders vorteilhaft aus bei der Erweiterung eines Leitsystems auf mehrere Beleuchtungseinrichtungen. Da mit der Beleuchtungseinrichtung der Zielort nicht ermittelt werden kann, werden die Zielortinformationen der Zielortungseinrichtungen für die Ausrichtung des Richtdiagramms herangezogen.
  • Nach Entdeckung eines Ziels und Bestimmung des Zielorts durch die Zielortungseinrichtung werden aus-den Zielinformationen Einstellgrößen für die Beleuchtungseinrichtung abgeleitet und an die Beleuchtungseinrichtung übertragen. Die halbaktive Leitung eines Flugkörpers zu dem entdeckten Ziel durch Beleuchtung erfolgt von der Beleuchtungseinrichtung aus. Die Zielortungseinrichtungen sind frei zur Untersuchung des gesamten Überwachungsraums auf das Vorhandensein weiterer Ziele. Die Ausrichtung des Richtdiagramms der Beleuchtungseinrichtung nach Maßgabe des ermittelten Zielorts bzw. der übertragenen Einstellgrößen erfolgt über gebräuchliche Stelleinrichtungen.
  • Der gesamte Überwachungsraum wird üblicherweise von den Zielortungseinrichtungen insbesondere bei einem Rundsuchradar periodisch überstrichen. Das von der Beleuchtungseinrichtung beleuchtete Ziel wird daher nach einer bestimmten Informationserneuerungszsit wieder von den Zielortungseinrichtungen erfaßt. Dabei wird ein neuer Zielort des Zieles, das sich zwischenzeitlich weiterbewegt hat, ermittelt und das Richtdiagramm der Beleuchtungseinrichtung entsprechend dem neuen Zielort neu eingestellt.
  • Um zu vermeiden, daß das Ziel innerhalb der Informationserneuerungszeit den Bereich des Richtdiagramms der Beleuchtungseinrichtung verläßt und der Flugkörper kein Ziel mehr sieht, ist der durch das Richtdiagramm ausgeleuchtete Raumwinkel, d. h. die azimutale und elevationale Breite der Richtkeule so gewählt, daß er größer als oder zumindest gleich groß wie der Manövrierraum des Ziels innerhalb der Informationserneuerungszeit ist. Die Grenzen dieses Manövrierraums ergeben sich aus der Länge der Informationserneuerungszeit, den aktuellen Zieldaten und Annahmen über die Manövrierfähigkeit des Ziels. Die Technik des Arbeitens mit einem eingegrenzten Manövrierraum ist von Radarsystemen mit Spurbildung her bekannt.
  • Da der Manövrierraum u. a. vom Zielraum abhängt und dieser sich im Regelfall ständig verändert, sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vor, die Form des Richtdiagramms der Beleuchtungseinrichtung, also die Breite in Elevation und Azimut veränderbar zu machen, so daß der über das Richtdiagramm ausgeleuchtete Raumwinkel den jeweils aktuellen Zieldaten angepaßt werden kann.
  • Zur Ausleuchtung eines Winkelbereichs können auch mehrere Beleuchtungsrinrichtungen, deren Beleuchtungsbereiche einander ergänzen, eingesetzt werden. Beim Übergang des Ziels von einem Winkelbereich in den anderen geht dann i auch die Beleuchtungsaufgabe auf die neue Beleuchtungseinrichtung über.
  • Die Erfindung ist besonders vorteilhaft zur Ergänzung und Erweiterung bekannter Systeme, die ein Rundsuchradar zur Raumüberwachung und eine oder mehrere Zielverfolgungseinrichtungen mit schmalem, annähernd bleistiftförmigem Richtdiagramm umfassen, geeignet. Das Rundsuchradar und die Zielverfolgungseinrichtungen übernehmen dabei gemäß der Erfindung im wesentlichen die Funktion der Zielortungseinrichtungen.
  • Eine günstige Ausführungsform sieht vor, daß nach der Entdeckung eines Ziels durch das Rundsuchradar eine Zielverfolgungseinrichtung auf das Ziel gerichtet wird und dessen genauen Zielort ermittelt. Mit der Zielverfolgungseinrichtung kann auch die Zielhöhe bestimmt werden, während das Rundsuchradar häufig nur eine Bestimmung des Zielazimuts ermöglicht. Die Zielverfolgungseinrichtung kann dabei vorteilhafterweise bereits auch die Zielbeleuchtung in der Anfangsphase durchführen.
  • Gemäß einer günstigen Ausführungsform der Erfindung übernimmt nach der Ermittlung des genauen Zielorts und Ableitung entsprechender Einstellgrößen daraus die Beleuchtungseinrichtung die Zielbeleuchtung. Die Zielverfolgungseinrichtung wird dadurch (nach Frequenzwechsel) für ein neues Ziel frei.
  • Eine andere günstige Ausführungsform sieht vor, daß die Zielverfolgungseinrichtung die Beleuchtung des Ziels so lange wahrnimmt bis sich das Ziel der Beleuchtungseinrichtung auf eine Höchstentfernung, die anschaulich als Reichweite der Beleuchtungseinrichtung bezeichnet werden könnte, genähert hat. Bei gleicher Sendeleistung ist beim Einsatz der Zielverfolgungseinrichtung zur Beleuchtung aufgrund des wesentlich schärfer gebündelten Richtdiagramms die auf das Ziel treffende Energie und damit auch die Intensität der zum Flugkörper reflektierten Signale größer
  • Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform wird davon ausgegangen, daß es bei Vorliegen nur eines Ziels vorteilhaft ist, während der gesamten Flugzeit (bzw. der halbaktiven Phase) des Flugkörpers die Zielbeleuchtung durch die Zielverfolgungseinrichtung vorzunehmen und nur bei Vorliegen eines weiteren Ziels die Beleuchtung an die Beleuchtungseinrichtung zu übertragen und die Zielverfolgungseinrichtungen zur Zielortbestimmung und evtl. Beleuchtung des neuen Ziels einzusetzen.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, daß bei Vorliegen mehrerer Ziele jedes Ziel durch je eine Beleuchtungseinrichtung beleuchtet wird und die Zielverfolgungseinrichtung unabhängig von weiteren Zielortungseinrichtungen in zyklischer Reihenfolge die Zielorte der beleuchteten Ziele ermittelt. Dadurch kann die Informationserneuerungszeit merklich verringert werden.
  • Die einzelnen Betriebsmodi und die Abstimmung der verschiedenen Systemkomponenten werden vorteilhafterweise über einen zentralen Rechner gesteuert. Dieser liefert in an sich bekannter Weise auch die flugkörperspezifische Einstellung von z. B. Frequenz, Sendezeitpunkt und Modulation des Beleuchtungssignals.
  • Die Beleuchtungseinrichtungen können in Pausen, in denen sie nicht zur Flugkörperlsitung benötigt werden, Täuschsenderaufgaben wahrnehmen und werden hierzu von der Zentrale entsprechend gesteuert

Claims (14)

1. Halbaktives Leitsystem für einen zielsuchenden, lenkbaren Flugkörper, das Zielortungseinrichtungen und mindestens eine Zielbeleuchtungseinrichtung mit schwenkbarem Richtdiagramm aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchungseinrichtung nur als Sendeanlage ausgebildet ist,
die Ausrichtung des Richtdiagramms in Zielrichtung nach Maßgabe des von den Zielortungseinrichtungen ermittelten Zielorts erfolgt, die Ausrichtung nach jeder Zielortinformationserneuerung erforderlichenfalls neu eingestellt wird und
die elevationalen und azimutalen Halbwertsbreiten des Richtdiagramms mindestens so groß sind, daß der ausgeleuchtete Raumwinkel den Manövrierraum des Ziels innerhalb der Informationserneuerungszeit der Zielortungseinrichtung umfaßt.
2. Loitsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zielortungseinrichtungen eine Rundsuch-Radaranlage enthalten.
3. Leitsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zielortungseinrichtungen eine Zielverfolgunseinrichtung mit annähernd bleistiftförmigem Diagramm enthalten.
4. Leitsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anfangsphase der Beleuchtung diese..durch die Zielverfolgungseinrichtung durchgeführt wird.
5. Leitsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ermittlung des Zielorts die Beleuchtung des Ziels durch die Beleuchtungseinrichtung übernommen wird.
6. Leitsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach Unterschreiten einer Höchstentfernung des Ziels von der Beleuchtungseinrichtung diese die Beleuchtung übernimmt.
7. Leitsystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Übernahme der Beleuchtung durch die Beleuchtungseinrichtung nur bei Vorliegen eines weiteren Ziels erfolgt.
8. Leitsystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß beim Wechsel der beleuchtenden Einrichtung für dasselbe Ziel flugkörperspezifische Parameter der Beleuchtung unverändert von der neuen beleuchtenden Einrichtung übernommen werden.
9. Leitsystem nach einem der Ansprüche 1 bis ß, gekennzeichnet durch mehrere unabhängig voneinander betreibbare Beleuchtungseinrichtungen.
10. Leitsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Beleuchtungsbereiche der mehreren Beleuchtungseinrichtungen ergänzen und teilweise überlappen.
11. Leitsystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß beim Vorliegen mehrerer Ziele jedes Ziel durch je eine Beleuchtungseinrichtung beleuchtet wird und die Zielverfolgungseinrichtung unabhängig von weiteren Zielortungseinrichtungen in zyklischer Reihenfolge die aktuellen Zielorte der beleuchteten Ziele ermittelt.
12. Leitsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Steuerrechner zur Ableitung von Einstellgrößen für die Beleuchtungseinrichtung(en) aus den Zielinformationen der Zielortungseinrichtungen.
13. Leitsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Richtdiagramms veränderbar ist.
14. Leitsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung in Beleuchtungspausen Täuschsenderaufgaben übernimmt.
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