EP1103779A1 - Method for correcting a target related ballistic trajectory - Google Patents
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- EP1103779A1 EP1103779A1 EP00124171A EP00124171A EP1103779A1 EP 1103779 A1 EP1103779 A1 EP 1103779A1 EP 00124171 A EP00124171 A EP 00124171A EP 00124171 A EP00124171 A EP 00124171A EP 1103779 A1 EP1103779 A1 EP 1103779A1
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- F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
- F41G7/00—Direction control systems for self-propelled missiles
- F41G7/34—Direction control systems for self-propelled missiles based on predetermined target position data
- F41G7/346—Direction control systems for self-propelled missiles based on predetermined target position data using global navigation satellite systems, e.g. GPS, GALILEO, GLONASS
Definitions
- the invention relates to a method according to the preamble of claim 1.
- Such a method is known from WO 98/01719. It is based on a satellite navigation device on board the projectile the one currently flown Determine trajectory and from a comparison with a target-optimized Flight path when reaching a path point derived from the comparison aerodynamic Braking devices for the most accurate correction possible to release the subsequent trajectory. Problematic for practical implementation is, however, that the numerous external factors influencing a trajectory act on the trajectory even after the brake means have been triggered and therefore the corrected trajectory then not for the precise delivery of the mechanism of action leads in the projectile.
- Reliability is also a problem with a ground-based process a communication link for the transmission of the brake release time or directly from the brake command from the fire control computer to the projectile, because, given its high speed, it is at times in one piece ionized, atmospheric envelope impairing a radio connection can.
- the present invention is based on the object that is promising in itself, but still too for practical needs to further develop inaccurate methods of the generic type in such a way that a shortening of the trajectory due to an increase in aerodynamic Braking torque can achieve a much more precise target acquisition.
- This The object is achieved in that the specified in the main claim essential process steps can be realized.
- the solution according to the invention is therefore based on what is known per se the much larger longitudinal scatter of a ballistic compared to the transverse scatter or quasi-ballistic projectile by reducing the stopping point first moved behind the measured target position and then this path is abbreviated. But that relocation now takes place only so far that the transition trajectory the projectile after decelerating taking into account a current one Error budget leads theoretically to the target on the shortest trajectory; According to the invention, this given error budget is as long as possible along the Path curve up to the braking torque from a comparison with that for certain Error specifications theoretically predicted trajectory is determined.
- the projectile can e.g. to an unpowered, from a mortar or storey from a howitzer, but also about an artillery missile with their initially quasi-ballistic to increase the range Trajectory acting rocket engine.
- the real transition trajectory into which the projectile then from its initial trajectory using the aerodynamic Braking effect is swung in between the flattest or shortest (minimum) and the highest or longest (maximum) trajectory of the current Spreading fan and can in principle by braking into the shortest, i.e. into the trajectory leading straight to the destination.
- the initialization point intended for the braking maneuver on board the projectile i.e. without to be dependent on a data connection to a ground station.
- the projectile is again to be determined with a satellite reception device the actual initial trajectory.
- Deviating from The braking maneuver does not become a generic state of the art triggered when a predetermined path point is reached, but according to the invention the initial trajectory is as long as possible compared with the theoretical launch curve for as many path points as possible.
- the current disturbances are recorded parametrically. They are special Wind directions and strengths at different heights, but also about Failure budget of the launcher (known transverse and vertical direction inaccuracies of the gun) and influences depending on the environment Launch charge intensity. With such knowledge, you can be right precise statements about the interference effects using the usual external ballistic Predict approaches that are still active even after the brake is triggered the transitional trajectory flown subsequently to act on these to be expected Error effects in advance by correcting the braking time to compensate as much as possible.
- the braking time is as possible late. So it is ultimately not defined depending on the start of the projectile, but depending on the remaining flight time until the theoretical reaching of Target. It is therefore determined backwards in time, in a way counter to the temporal movement along the path.
- the projectile will be deployed as soon as possible after the start of the projectile information about the error budget that is already known arithmetic, i.e. currently ideal trajectory, as well as the resulting expected satellite contacts. This can be done very much from the projectile quickly to at least some of the navigation satellites above the horizon accessed and quickly reliable information on the actual (Real) trajectory curve, i.e. also about its deviation from that predicted by calculation can be obtained from the actual current error influences close.
- the target point transmitted on board in the projectile can be determined. So that leaves the ideal initialization point for initiating the braking process, i.e. for entry into the transition trajectory determined by the new aerodynamic conditions from the real trajectory that is too far specified into the minimal, precise Trajectory depending on the remaining flight time to the target area accordingly predict exactly. Because, on the other hand, this is as late as possible Braking timing can be determined accurately, the satellite bearing for updating the knowledge of the real trajectory up to the immediate temporal Close to the activation point for the braking maneuver, i.e.
- elevation 15 and propellant charge power i.e. the theoretical exit speed 16
- the calculated exit trajectory 18 goes into a trajectory 20 after apogee that between a minimum trajectory 21 and a maximum trajectory 22 for a certain budget in the environment of the actually acquired Target 13 lies within a certain longitudinal scatter 23 of the possible ones Impact points in the target area.
- a real trajectory 20 is for the actually existing braking system 26 and for certain interference influences an ideal initialization time in relation to the remaining flight time to the destination 13 24 assigned from which straight from the real trajectory 20 can swing around in such a transition trajectory 25 that this increasingly the minimal trajectory 21 nestles and in theory ultimately exactly leads to goal 13.
- the means that for a fan of possible real trajectories 20 a consequence of ideal initialization points 24 can be represented as a trigger curve 28 which (as from the drawing) something compared to a family of curves of real trajectories 20 is pivoted, which is the total of the real trajectories 20 between minimum and maximum trajectory 21-22 intersects once.
- the different Interfering influences (such as wind data 19) can be differentiated by a group inclined fan of trajectories 20 and / or by a crowd different Parameterize tripping curves 28.
- the determination of the currently real trajectory 20 (and from this the determination the initialization point 24) is reached on board the projectile 17 even over the longest possible flight route in order to maximize the real impact many error influences on the trajectory 18 into the trajectory 20 to capture.
- the orbit determination is carried out with the aid of satellites, i.e. via Receiving the position information from those currently recorded on board the projectile 17 Navigation satellites 27 based on their known orbital data, such as from satellite navigation using different systems of location satellites as such well known.
- the spin-stabilized projectile 17 is preferably included a scanning of the projectile 17 rotating against the swirl on its outer surface surrounding antenna elements equipped to ensure interference-free To enable direct reception, i.e. disturbing ground reflections from the satellite radiation to hide, as explained in EP 0 840 393 A2.
- the braking device 26 is activated and the previous real trajectory 20 with pivoting into the transition path 25 ins Leave goal 13 inside.
- the minimum trajectory 21 - taking into account the error budget the weapon 12 and the expected external factors such as height-dependent Headwind 19 on a real trajectory 20 - through the previously explained Target position 13 relocated so that all real trajectories 20 to the maximum Trajectory 22 of this total error budget lie behind target position 13. Then the projectile 17 descends into the target area from the current, real one Trajectory 20 out to the minimal trajectory 21, that is to the target position 13 shortened by releasing an aerodynamic braking effect.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a method according to the preamble of claim 1.
Ein derartiges Verfahren ist aus der WO 98/01719 bekannt. Es beruht darauf, mittels einer Satelliten-Navigationseinrichtung an Bord des Projektils die aktuell geflogene Bahnkurve zu bestimmen und aus einem Vergleich mit einer zieloptimierten Flugbahn bei Erreichen eines aus dem Vergleich abgeleiteten Bahnpunktes aerodynamische Bremseinrichtungen zur möglichst zielgenauen Korrektur der sich anschließenden Flugbahn freizugeben. Für die praktische Realisierung problematisch ist jedoch, daß die zahlreichen externen Einflußgrößen auf eine Bahnkurve auch nach Auslösen der Bremsmittel noch auf die Flugbahn einwirken und deshalb die korrigierte Flugbahn dann doch nicht zur zielgenauen Ablieferung des Wirkmechanismus im Projektil führt.Such a method is known from WO 98/01719. It is based on a satellite navigation device on board the projectile the one currently flown Determine trajectory and from a comparison with a target-optimized Flight path when reaching a path point derived from the comparison aerodynamic Braking devices for the most accurate correction possible to release the subsequent trajectory. Problematic for practical implementation is, however, that the numerous external factors influencing a trajectory act on the trajectory even after the brake means have been triggered and therefore the corrected trajectory then not for the precise delivery of the mechanism of action leads in the projectile.
Aus der EP 0 138 942 B1 ist es bekannt, vom Geschütz aus etwa mittels Radars ein Ziel zu lokalisieren und im Feuerleitrechner Elevation und Ladung für eine etwas über das Ziel hinaus reichende ballistische Bahnkurve zu bestimmen, sodann die Abschußgeschwindigkeit des Projektils aus dem Waffenrohr zu messen und kurz danach mittels Radars eine momentane Position des Projektils relativ zum Geschütz zu ermitteln. Aus einem Vergleich dieser Momentanposition mit der Sollposition aufgrund der berechneten ballistischen Bahnkurve wird die tatsächlich zu erwartende Zielablage bestimmt, und daraus schließlich abgeleitet, wann am Projektil aerodynamische Bremseffekte wie das Ausstellen von Bremsklappen oder das Absprengen einer aerodynamischen Projektilspitze aktiviert werden sollten, um die verbleibende Flugbahn aufgrund der neuen aerodynamischen Verhältnisse entsprechend zu verkürzen und somit die Ablage vom Ziel zu verringern. Auch hier findet wieder nur ein Vergleich einer realen mit einer vorgegebenen idealen Bahnkurve statt, um das Erreichen eines Bremszeitpunktes zu bestimmen, so daß wiederum schon der Initialisierungszeitpunkt für die Bremsmittel in Abhängigkeit von externen Einflüssen fehlerbelastet ist und dann die danach auch noch auf die geänderte Flugbahn einwirkenden Störgrößen zwangsläufig zu einer zusätzlichen Zielablage führen.It is known from EP 0 138 942 B1, for example from the gun, by means of radars to locate a target and in the fire control computer elevation and charge for something then to determine the ballistic trajectory that goes beyond the target measure the rate of launch of the projectile from the weapon barrel and shortly afterwards by means of radars a current position of the projectile relative to the To determine the gun. From a comparison of this current position with the The target position based on the calculated ballistic trajectory becomes the actual one expected destination storage, and finally derived from when Projectile aerodynamic braking effects such as the opening of brake flaps or the blasting of an aerodynamic projectile tip should be activated in order to the remaining trajectory due to the new aerodynamic conditions to shorten and thus reduce the storage of the target. Here too again finds only a comparison of a real and a given ideal trajectory instead of to determine when a braking time has been reached, so that again the time of initialization for the brake means depending on external influences is subject to errors and then the subsequent changes Trajectory influencing variables inevitably lead to an additional Lead destination storage.
Eine solche Korrekturmaßnahme des gebremsten Überganges aus einer anfänglichen Bahnkurve in eine nach deren Apogäum optimierte Flugbahn ist immerhin wesentlich preisgünstiger, als der Einbau von Zielsensor, Stellsystem und Regelschleife für einen automatischen, zielsuchenden Endanflug eines Projektils. Andererseits ist angesichts der insbesondere anfänglich hohen Projektilgeschwindigkeit die Bestimmung der realen Bahnkurve aus der Vermessung anfänglicher momentaner Bahnpunkte sehr ungenau. Die tatsächlich geflogene Bahnkurve sollte aber sehr genau bekannt sein, um nach dem Apogäum das Bremsmanöver zur Flugbahnverkürzung zwecks geringerer Streuung im Zielgebiet optimal terminieren zu können. Problematisch bei einem bodengestützten Verfahren ist auch die Zuverlässigkeit einer Nachrichtenverbindung für die Übermittlung des Bremsauslösezeitpunktes oder direkt des Bremskommandos vom Feuerleitrechner aus zum Projektil, da dieses angesichts seiner hohen Geschwindigkeit jedenfalls streckenweise in einer ionisierten, eine Funkverbindung beeinträchtigenden atmosphärischen Hülle fliegen kann.Such a corrective measure of the braked transition from an initial one After all, there is a trajectory in an optimized trajectory according to its apogee much cheaper than installing the target sensor, control system and control loop for an automatic, target-seeking final approach of a projectile. On the other hand is given the high initial projectile speed the determination of the real trajectory from the measurement of initially more current ones Path points very imprecise. The actual curve flown should be very well known for the braking maneuver to shorten the trajectory after apogee to optimally schedule in order to reduce dispersion in the target area can. Reliability is also a problem with a ground-based process a communication link for the transmission of the brake release time or directly from the brake command from the fire control computer to the projectile, because, given its high speed, it is at times in one piece ionized, atmospheric envelope impairing a radio connection can.
In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt vorliegender Erfindung die Aufgabe zugrunde, das an sich erfolgversprechende, aber für die Belange der Praxis noch zu ungenaue Verfahren gattungsgemäßer Art dahingehend weiterzuentwickeln, daß sich über eine Flugbahnverkürzung infolge Erhöhung des aerodynamischen Bremsmomentes eine wesentlich präzisere Zielakquisition erreichen läßt. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die im Hauptanspruch angegebenen wesentlichen Verfahrensschritte realisiert werden. In recognition of these circumstances, the present invention is based on the object that is promising in itself, but still too for practical needs to further develop inaccurate methods of the generic type in such a way that a shortening of the trajectory due to an increase in aerodynamic Braking torque can achieve a much more precise target acquisition. This The object is achieved in that the specified in the main claim essential process steps can be realized.
Damit basiert die erfindungsgemäße Lösung darauf, wie als solches an sich bekannt die gegenüber der Querstreuung sehr viel größere Längsstreuung eines ballistisch oder quasi-ballistisch verbrachten Projektils dadurch zu reduzieren, daß der Haltepunkt zunächst hinter die eingemessene Zielposition verlegt und dann diese Bahn abgekürzt wird. Aber jene Verlegung erfolgt nun nur so weit, daß die Übergangsflugbahn das Projektil nach seinem Abbremsen unter Berücksichtigung eines aktuellen Fehlerhaushalts auf theoretisch kürzester Flugbahn gerade ins Ziel führt; wobei erfindungsgemäß dieser gegebene Fehlerhaushalt möglichst lange längs der Bahnkurve bis zum Bremsmoment aus einem Vergleich mit der für bestimmte Fehlervorgaben theoretisch vorhergesagten Bahnkurve bestimmt wird.The solution according to the invention is therefore based on what is known per se the much larger longitudinal scatter of a ballistic compared to the transverse scatter or quasi-ballistic projectile by reducing the stopping point first moved behind the measured target position and then this path is abbreviated. But that relocation now takes place only so far that the transition trajectory the projectile after decelerating taking into account a current one Error budget leads theoretically to the target on the shortest trajectory; According to the invention, this given error budget is as long as possible along the Path curve up to the braking torque from a comparison with that for certain Error specifications theoretically predicted trajectory is determined.
Bei dem Projektil kann es sich z.B. um ein antriebsloses, aus einem Mörser oder aus einer Haubitze verbrachtes Geschoß handeln, aber auch etwa um eine Artillerierakete mit ihrem zur Steigerung der Reichweite anfänglich längs quasi-ballistischer Flugbahn wirkenden Raketenmotor. Die reale Übergangsflugbahn, in die das Projektil dann aus seiner anfänglichen Bahnkurve mittels des aerodynamischen Bremseffektes eingeschwenkt wird, liegt zwischen der flachesten oder kürzesten (minimalen) und der höchsten oder längsten (maximalen) Flugbahn des aktuellen Streufächers und kann prinzipiell durch das Abbremsen in die kürzeste, also in die gerade ins Ziel führende Flugbahn überführt werden.The projectile can e.g. to an unpowered, from a mortar or storey from a howitzer, but also about an artillery missile with their initially quasi-ballistic to increase the range Trajectory acting rocket engine. The real transition trajectory into which the projectile then from its initial trajectory using the aerodynamic Braking effect is swung in between the flattest or shortest (minimum) and the highest or longest (maximum) trajectory of the current Spreading fan and can in principle by braking into the shortest, i.e. into the trajectory leading straight to the destination.
Für die Bestimmung der aktuellen Bahnkurve wird nicht auf die zwangsläufig recht ungenaue und störbedingt technisch unzuverlässige Bahnbestimmung vom Geschütz her zurückgegriffen. Vielmehr wird wie an sich bekannt der Initialisierungspunkt für das Bremsmanöver an Bord des Projektils autark bestimmt, also ohne dafür auch auf eine Datenverbindung zu einer Bodenstation angewiesen zu sein. Hierfür ist das Projektil wieder mit einer Satellitenempfangseinrichtung zum Bestimmen der tatsächlichen anfänglichen Bahnkurve ausgestattet. Abweichend vom gattungsbildenden Stand der Technik wird das Bremsmanöver nun aber nicht schon bei Erreichen eines vorbestimmten Bahnpunktes ausgelöst, sondern erfindungsgemäß wird die anfängliche Bahnkurve über eine möglichst lange Zeitspanne hinweg für möglichst viele Bahnpunkte mit der theoretischen Abschußkurve verglichen. Aus dem Aufbau der daraus ermittelten Bahnabweichungen, aus systembedingten Vorgaben und vorzugsweise zusätzlich aus sensorischen Messungen etwa an Bord des Projektils und / oder vom Boden aus wie insbesondere gemäß DE 4120367 A1. werden die aktuellen Störeinflüsse parametrisch erfaßt. Die sind insbesondere Windrichtungen und -stärken in unterschiedlichen Höhen, aber auch etwa der Fehlerhaushalt des Abschußgerätes (bekannte Quer- und Höhen-Richtungenauigkeiten des Geschützes) und Einflüsse umweltabhängig unterschiedlicher Intensität der Abschußladung. Mit solchen Erkenntnissen lassen sich dann recht genaue Aussagen über die Störauswirkungen mittels der üblichen außenballistischen Ansätze vorausberechnen, die auch nach Auslösen der Bremsmittel noch auf die anschließend geflogene Übergangsflugbahn einwirkenden, um diese zu erwartenden Fehlereinflüsse schon vorab durch eine Korrektur des Bremszeitpunktes möglichst zu kompensieren. Um möglichst viele Informationen zur Bestimmung des aktuellen Fehlerhaushalts zu gewinnen, liegt der Bremszeitpunkt möglichst spät. So ist er letztlich nicht in Abhängigkeit vom Start des Projektils definiert, sondern in Abhängigkeit von der Restflugzeit bis zum theoretischen Erreichen des Ziels. Er wird also zeitlich rückwärts bestimmt, gewissermaßen gegenläufig zur zeitlichen Bewegung längs der Bahn.For the determination of the current trajectory is not necessarily on the right inaccurate and technically unreliable trajectory determination from the gun used here. Rather, as is known per se, the initialization point intended for the braking maneuver on board the projectile, i.e. without to be dependent on a data connection to a ground station. For this purpose the projectile is again to be determined with a satellite reception device the actual initial trajectory. Deviating from The braking maneuver does not become a generic state of the art triggered when a predetermined path point is reached, but according to the invention the initial trajectory is as long as possible compared with the theoretical launch curve for as many path points as possible. From the structure of the path deviations determined from it, from system-related Specifications and preferably additionally from sensory measurements, for example on board the projectile and / or from the ground, in particular according to DE 4120367 A1. the current disturbances are recorded parametrically. They are special Wind directions and strengths at different heights, but also about Failure budget of the launcher (known transverse and vertical direction inaccuracies of the gun) and influences depending on the environment Launch charge intensity. With such knowledge, you can be right precise statements about the interference effects using the usual external ballistic Predict approaches that are still active even after the brake is triggered the transitional trajectory flown subsequently to act on these to be expected Error effects in advance by correcting the braking time to compensate as much as possible. To get as much information as possible about the destination of the current error budget, the braking time is as possible late. So it is ultimately not defined depending on the start of the projectile, but depending on the remaining flight time until the theoretical reaching of Target. It is therefore determined backwards in time, in a way counter to the temporal movement along the path.
Um möglichst wenig Flugzeit für das Kontaktieren der Navigationssatelliten vom Projektil aus zu benötigen, insbesondere die Bestimmung der reale Bahnkurve möglichst bald nach dem Start des Projektils einsetzen zu lassen, wird dem Projektil eine Information über die für momentan schon bekannten Fehlerhaushalt rechnerische, also aktuell ideale Bahnkurve mitgegeben, sowie über die hieraus zu erwartenden Satellitenkontakte. Dadurch kann von Bord des Projektils aus sehr schnell auf wenigstens einige der über dem Horizont stehenden Navigationssatelliten zugegriffen und rasch eine zuverlässige Information über die tatsächliche (reale) Bahnkurve, also auch über deren Abweichung von der rechnerisch vorgegeben gewonnen werden, um daraus auf die tatsächlichen aktuellen Fehlereinflüsse zu schließen.To minimize the flight time for contacting the navigation satellites from Projectile need, especially the determination of the real trajectory The projectile will be deployed as soon as possible after the start of the projectile information about the error budget that is already known arithmetic, i.e. currently ideal trajectory, as well as the resulting expected satellite contacts. This can be done very much from the projectile quickly to at least some of the navigation satellites above the horizon accessed and quickly reliable information on the actual (Real) trajectory curve, i.e. also about its deviation from that predicted by calculation can be obtained from the actual current error influences close.
Je mehr aktuelle Bahnpunkte an Bord des Projektils mittels der Satellitennavigation ausgemessen werden können, desto genauer ist die Bahnkurve bs zum Einsetzen des Bremsmanövers jenseits des Apogäums bestimmt, desto genauer ist also auch die aus dieser heraus zu erwartende Ablage vom konventionell eingemessenen und beim Start ins Projektil übermittelten Zielpunkt an Bord bestimmbar. Damit läßt sich der ideale Initialisierungspunkt für das Einleiten des Bremsvorganges, also für den Eintritt in die durch die neuen aerodynamischen Verhältnisse bestimmte Übergangsflugbahn aus der zu weit vorgegebenen realen Flugbahn in die minimale, zielgenaue Flugbahn in Abhängigkeit von der Restflugzeit ins Zielgebiet entsprechend genau vorherbestimmen. Weil andererseits dieser möglichst spät liegende Bremszeitpunkt genau bestimmt werden kann, kann die Satellitenpeilung zur Aktualisierung der Erkenntnisse über die reale Flugbahn bis in die unmittelbare zeitliche Nähe des Aktivierungspunktes für das Bremsmanöver, also entsprechend lang auch noch über das Apogäum hinaus fortgeführt werden, was zu einer weiteren Verbesserung der Bestimmung der extern beeinflußten realen Flugbahn bis in möglichst dichte Annäherung an das Ziel und damit zu Erkenntnissen über die Störeinflüsse bis dicht vor dem Ziel führt. Wenn dann auf der so durch fortlaufende Aktualisierung sehr genau bestimmten realen Flugbahn für die aktuell gegebenen Fehlereinflüsse der letztmögliche Initialisierungspunkt für den Eintritt in die abgebremste Übergangsflugbahn zur Annäherung an die minimale Flugbahn unmittelbar bevorsteht, wird das konstruktiv vorgegebene Bremsmanöver etwa durch Ausstellen von Bremselementen oder Absprengen der aerodynamischen Projektilspitze ausgelöst und deshalb mit großer Zuverlässigkeit im Endanflug die Zielakquisition auf der minimalen, jedenfalls auf einer sehr dicht ans Ziel heranführenden Flugbahn erreicht.The more current path points on board the projectile using satellite navigation can be measured, the more precise the path curve bs is for insertion of the braking maneuver beyond the apogee, the more precise it is the expected storage of the conventionally measured and The target point transmitted on board in the projectile can be determined. So that leaves the ideal initialization point for initiating the braking process, i.e. for entry into the transition trajectory determined by the new aerodynamic conditions from the real trajectory that is too far specified into the minimal, precise Trajectory depending on the remaining flight time to the target area accordingly predict exactly. Because, on the other hand, this is as late as possible Braking timing can be determined accurately, the satellite bearing for updating the knowledge of the real trajectory up to the immediate temporal Close to the activation point for the braking maneuver, i.e. correspondingly long also continue beyond the apogee, which leads to another Improve the determination of the externally influenced real trajectory as far as possible close approach to the goal and thus to knowledge about the interference leads right up to the goal. If so on the so through continuous update very precisely determined real trajectory for the currently given The last possible initialization point for entering the decelerated is influenced by errors Transitional trajectory to approach the minimal trajectory immediately the forthcoming braking maneuver is imminent, for example by issuing it of braking elements or blasting off of the aerodynamic projectile tip triggered and therefore the target acquisition with great reliability on the final approach on the minimal, at least on a very close to the target trajectory reached.
Um den Rechenaufwand für die Bestimmung des optimalen (spätestmöglichen) Bremsauslösezeitpunktes an Bord des Projektils zu minimieren, werden zweckmäβigerweise Bahnkoordinaten eines Fächers von zu erwartenden, auch etwa unter Windeinflüssen oder anderen Störeinflüssen aus der reinen Wurfparabel verschobenen, realen Flugbahnen zwischen der maximalen und der minimalen Flugbahn als z.B. Look-up-tables etwa aus dem Feuerleitrechner in den Prozessor an Bord des Projektils eingespeichert; sowie außerdem als Auslösekurve die Folge der idealen, also spätest-möglichen Initialisierungspunkte über der Restlaufzeit der jeweiligen Flugbahn dieses Fächers. Für die dann aktuell aus der Satellitennavigation sehr genau bestimmte aktuelle, reale Flugbahn innerhalb dieses Fächers braucht nun nur noch der unmittelbar bevorstehende Schnittpunkt der aktuell geflogenen, realen Flugbahn mit jener Auslösekurve prädiziert zu werden, um dann die Bremsauslösung für den Übergang in die zielgenaue minimale Flugbahn freizugeben.To the computing effort for determining the optimal (latest possible) It is advisable to minimize the time the brakes are released on board the projectile Path coordinates of a fan of expected, also below Wind or other disturbances shifted from the pure throwing parabola, real trajectories between the maximum and minimum trajectories as e.g. Look-up tables, for example, from the fire control computer to the processor on board the Projectile stored; and also as a trigger curve the result of the ideal So the latest possible initialization points over the remaining term of the respective Trajectory of this fan. For those then from satellite navigation very much now only needs precisely defined current, real trajectory within this subject the imminent intersection of the currently flown real ones Trajectory to be predicted with that release curve, and then the brake release for the transition to the precise, minimal trajectory.
Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche nicht maßstabsgerecht und stark abstrahiert skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispiels zum Ausüben des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt im Längsschnitt das Prinzip der Verbringung eines ballistisch gestarteten Projektils aus einem Geschütz in ein Ziel längs einer im Endanflug aus der realen in die minimale, also zieloptimiert abgebremsten Flugbahn; mit Bestimmung des Initialisierungspunktes für die Übergangsflugbahn aus einer fortlaufenden satellitengestützten Bahnbestimmung an Bord des Projektils.Additional alternatives and further training as well as further features and advantages the invention result from the further claims and from the following Description of one in the drawing limited to the essentials not to scale and highly abstracted preferred implementation example for practicing the method according to the invention. The only figure of the Drawing shows in longitudinal section the principle of moving a ballistically started Projectile from a gun to a target along the final approach from the real into the minimal, ie target-optimized decelerated trajectory; with determination the initialization point for the transition trajectory from a continuous satellite-based Path determination on board the projectile.
Je nach der voraufgeklärten Richtung und Entfernung 11 von einem Geschütz 12
zu einem Ziel 13 werden in einem Feuerleitrechner 14 Azimutausrichtung, Elevation
15 und Treibladungsleistung (d.h. die theoretische Abgangsgeschwindigkeit 16)
für die ballistische Bahnkurve 18 eines Projektils 17 ins Zielgebiet bestimmt. Diese
berechnete Abgangs-Bahnkurve 18 geht nach dem Apogäum in eine Flugbahn 20
über, die zwischen einer minimalen Flugbahn 21 und einer maximalen Flugbahn 22
für einen bestimmten Fehlerhaushalt in der Umgebung des tatsächlich zu akquirierenden
Zieles 13 liegt, also innerhalb einer gewissen Längsstreuung 23 der möglichen
Auftreffpunkte im Zielgebiet. Aufgrund systematischer und einsatzbedingter
Fehlereinflüsse wie ungenauer Elevation 15, tatsächlich von der Vorgabe abweichender
Abgangsgeschwindigkeit 16 und beispielsweise höhenabhängig nach Stärke
und Richtung unterschiedlicher Windeinflüssen 19 stimmt die reale Flugbahn 20
tatsächlich nicht mit der überein, die aus der berechneten Wurfparabel für die
Bahnkurve 18 folgt, sondern sie weicht zunehmend mehr oder weniger davon ab.
Weil eine Flugbahn 20 nicht gestreckt, nur durch aerodynamische Bremseinflüsse
verkürzt werden kann, ist das Projektil 17 mit einer aerodynamischen Bremseinrichtung
ausgestattet, bei der es sich in als solcher bekannter Weise etwa um ausklappbare
Bremsflächen oder um eine freigebbare abgeplattete Projektilfront handeln
kann, vgl. auch das radiale aufspannbare Bremssegel zur Flugbahnverkürzung
gemäß DE 3 608 109 A1.Depending on the pre-enlightened direction and distance 11 from a
Einer realen Flugbahn 20 ist für das konkret vorhandene Bremssystem 26 und für
bestimmte Störeinflüsse ein in Bezug auf die Restflugzeit ins Ziel 13 idealer Initialisierungszeitpunkt
24 zugeordnet, ab dem sich aus der realen Flugbahn 20 gerade
in eine solche Übergangsflugbahn 25 umschwenken läßt, daß diese sich zunehmend
der minimalen Flugbahn 21 anschmiegt und jedenfalls theoretisch letztlich genau
ins Ziel 13 führt. Dieser Initialisierungspunkt 24 liegt desto früher auf der realen
Flugbahn 20, je weiter sie ohne den bremsenden Korrektureingriff in der Zielgebietsebene
vom Ziel 13 abliegen würde, je höher die Flugbahn 20 also verläuft. Das
bedeutet, daß sich für einen Fächer möglicher realer Flugbahnen 20 eine Folge der
idealen Initialisierungspunkte 24 als eine Auslösekurve 28 darstellbar ist, die (wie
aus der Zeichnung ersichtlich) etwas gegenüber einer Kurvenschar realer Flugbahnen
20 verschwenkt ist, die also die Gesamtheit der realen Flugbahnen 20 zwischen
minimaler und maximaler Flugbahn 21 - 22 je einmal schneidet. Die verschiedenen
Störeinflüsse (wie die Winddaten 19) lassen sich durch eine Schar unterschiedlich
geneigter Fächer von Flugbahnen 20 und / oder durch eine Schar unterschiedlich
verlaufender Auslösekurven 28 parametrieren.A
Damit kann das unmittelbar bevorstehende Erreichen des unter den aktuellen Störbedingungen
für eine bestimmte Start-Bahnkurve 18 idealen Initialisierungspunktes
24 recht genau vorhergesagt werden, weil die gestörte reale Flugbahn 20 recht
genau bekannt ist.This can be the imminent achievement of the under the current fault conditions
for a certain
Die Bestimmung der aktuell realen Flugbahn 20 (und daraus dann die Feststellung
des Erreichens des Initialisierungspunktes 24) erfolgt an Bord des Projektils 17
selbst über eine möglichst lange Flugstrecke, um die realen Auswirkung möglichst
vieler Fehlereinflüsse auf die Bahnkurve 18 bis in die Flugbahn 20 hinein mit zu
erfassen. Die Bahnbestimmung wird satellitengestützt durchgeführt, also über
Empfang der Positionsinformationen von aktuell an Bord des Projektils 17 erfaßten
Navigationssatelliten 27 aufgrund deren bekannten Bahndaten, wie aus der Satellitennavigation
mittels unterschiedlicher Systeme von Ortungssatelliten als solches
allgemein bekannt. Dafür ist das drallstabilisierte Projektil 17 vorzugsweise mit
einer gegen den Drall rotierenden Abtastung von das Projektil 17 auf seiner Mantelfläche
umgebenden Antennenelementen ausgestattet, um einen störungsfreien
Direktempfang zu ermöglichen, also störende Bodenreflexionen der Satellitenabstrahlung
auszublenden, wie in der EP 0 840 393 A2 näher erläutert.The determination of the currently real trajectory 20 (and from this the determination
the initialization point 24) is reached on board the projectile 17
even over the longest possible flight route in order to maximize the real impact
many error influences on the
Um möglichst rasch auf die Satelliten 27 aufschalten zu können, also eine möglichst
früh einsetzende dichte Folge von realen Bahnkoordinaten zur Bestimmung
der tatsächlichen Bahnkurve 18 und der daraus hervorgehenden Flugbahn 20 zu
erhalten, werden dem Projektil 17 aus dem Feuerleitrechner 14 beim Start für die
rechnerisch vorherbestimmte Abschußbahn 18 Erwartungswerte hinsichtlich der
Positionen voraussichtlich empfangbarer Satelliten 27 mitgegeben, worauf dann
nach dem Start an Bord mit fortlaufender Aktualisierung aufgebaut wird. Außerdem
sind zur Prädiktion des Initialisierungspunktes 24 im Prozessor an Bord des
Projektils 17 Folgen von Initialisierungspunkten 24 für gestörte Fächer möglicher
realer Bahnkurven 20 als störabhängige Schar von Auslösekurven 28 abgespeichert.In order to be able to switch to the
Wenn nun unter Berücksichtigung der aktuellen Störeinflüsse auf der mittels der
Satelittennavigation recht genau bestimmten realen Flugbahn 20 der abgespeicherte
ideale Initialisierungspunkt 24 erreicht ist, wird die Bremseinrichtung 26 aktiviert
und die bisherige reale Flugbahn 20 mit Einschwenken in die Übergangsbahn 25 ins
Ziel 13 hinein verlassen.If now taking into account the current interference on the by means of
Satellite navigation quite accurately determined
Um also ohne den technologischen Aufwand für eine selbsttätige Zielsuchsteuerung
die unvermeidliche Bahnstreuung ballistisch ins Zielgebiet verbrachter Projektile
17 spürbar zu verringern und damit die Treffergenauigkeit wesentlich zu
steigern, wird die minimale Flugbahn 21 - unter Berücksichtigung des Fehlerhaushalts
der Waffe 12 und der zu erwartenden externen Einflußgrößen wie höhenabhängigen
Gegenwindes 19 auf eine reale Flugbahn 20 - durch die vorher aufgeklärte
Zielposition 13 hindurch verlegt, so daß alle realen Flugbahnen 20 bis zur maximalen
Flugbahn 22 dieses Gesamtfehlerhaushalts hinter der Zielposition 13 liegen.
Dann wird der Abstieg des Projektils 17 ins Zielgebiet aus der momentanen, realen
Flugbahn 20 heraus zur minimalen Flugbahn 21 hin, also zur Zielposition 13 hin
durch Freigeben eines aerodynamischen Bremseffektes verkürzt. Dafür wird auf
der realen Flugbahn 20 das Erreichen des von der theoretischen Restflugzeit abhängigen
optimalen Initialisierungspunktes 24 für die aerodynamische Bremseinrichtung
am Projektil 17 bestimmt, indem erfindungsgemäß nun die reale Flugbahn
20 über eine möglichst lange Strecke bis unmittelbar vor dem Schnittpunkt mit
einer umweltabhängig vorgegebenen Auslösekurve 28 - und deshalb bis zum
Schluß unter Erfassen aller tatsächlichen Fehlereinflüsse - im Wege der Satellitennavigation
laufend vermessen wird. So wird die tatsächliche Annäherung an den
Schnittpunkt mit der Auslösekurve 28, also der Folge optimaler Initialisierungspunkte
24-24 für den Fächer realer Flugbahnen 20 / 20, festgestellt, aus welchem
heraus sich eine abgebremste Übergangsflugbahn 25 an die minimale Flugbahn 21
durch die Zielposition 13 hindurch anschmiegt.So without the technological effort for automatic target search control
the inevitable path scattering of projectiles brought ballistically into the target area
17 noticeably reduce and thus the accuracy of hits significantly
increase, the minimum trajectory 21 - taking into account the error budget
the
Claims (4)
dadurch gekennzeichnet,
daß sensorisch und / oder aus der vermessenen im Vergleich zu einer rechnerisch bestimmten Bahnkurve externe Störeinflüsse auf den Verlauf der Bahnkurve in einer prädiktiven Bestimmung der bevorstehenden realen Flugbahn über das Ziel hinaus berücksichtigt werden, und daß für die demnach zu erwartende reale Flugbahn unter Berücksichtigung jener Einflüsse ein möglichst dicht vor dem Ziel gelegener Initialisierungszeitpunkt für das Erhöhen des Widerstandsbeiwertes zum Eintritt in eine Übergangsflugbahn für Einschwenken in die zielgenaue minimale Flugbahn bestimmt wird.Process for correcting the expected target placement of the satellite-based trajectory measured on board a ballistic or quasi-ballistic projectile by increasing its aerodynamic drag coefficient to swing out of the initial trajectory into a steeper transition trajectory to the target,
characterized,
that sensory and / or external interference influences on the course of the path curve are taken into account in a predictive determination of the upcoming real trajectory beyond the target, and that for the real trajectory to be expected accordingly, taking into account those influences an initialization point as close as possible to the target for increasing the drag coefficient for entering a transition trajectory for swiveling into the target-specific minimal trajectory is determined.
dadurch gekennzeichnet,
daß für einen fehlerabhängig vorhergesagten Fächer realer Flugbahnen zwischen der minimalen Flugbahn ins Ziel und einer maximalen Flugbahn hinter das Ziel die Auslösekurve einer Folge von Initialisierungspunkten ins Projektil eingespeichert und aus der laufenden Satellitennavigation der bevorstehende Schnittpunkt der Auslösekurve mit der vermessenen realen Flugbahn zur Auslösung der Bremseinrichtung bestimmt wird. Method according to claim 1,
characterized,
that the trigger curve of a sequence of initialization points is stored in the projectile for a prediction-dependent subject of real trajectories between the minimum trajectory to the target and a maximum trajectory behind the target and the impending intersection of the trigger curve with the measured real trajectory for triggering the braking device is determined from the current satellite navigation becomes.
dadurch gekennzeichnet,
daß in das Projektil störabhängige Kurvenscharen für reale Flugbahnen und / oder für Auslösekurven eingespeichert werden.The method of claim 1 or 2,
characterized,
that interference-dependent families of curves for real trajectories and / or for triggering curves are stored in the projectile.
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Projektil beim Start in die zu erwartende reale Flugbahn Anfangspositionen gemäß den für die Bahnvermessung zu erwartenden Kontakten zu Navigationssatelliten vorgegeben werden.The method of claim 1, 2 or 3,
characterized,
that the projectile is given initial positions at the start of the anticipated real trajectory in accordance with the contacts to navigation satellites to be expected for the orbit measurement.
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