JPH04215086A - ミサイル誘導システム - Google Patents

ミサイル誘導システム

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JPH04215086A
JPH04215086A JP3022184A JP2218491A JPH04215086A JP H04215086 A JPH04215086 A JP H04215086A JP 3022184 A JP3022184 A JP 3022184A JP 2218491 A JP2218491 A JP 2218491A JP H04215086 A JPH04215086 A JP H04215086A
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signal
line
sight
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Jr F William Nesline
エフ・ウィリアム・ネスライン,ジュニアー
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/12Target-seeking control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41WEAPONS
    • F41GWEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G7/00Direction control systems for self-propelled missiles
    • F41G7/008Combinations of different guidance systems

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  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ミサイルに誘導システ
ム関し、特にミサイルの横方向および縦方向の加速度信
号が照準線(line of sight)レート信号
および接近速度信号と組合わされて所要の誘導信号を得
る改善された誘導システムに関する。
【0002】
【従来の技術】周知のとおり、大半のホーミング・ミサ
イルは、ミサイルの照準線レートおよびミサイルと目標
間の接近速度を表わす信号を用いて所要の誘導制御信号
を得る比例航法誘導システムを使用している。接近速度
および照準線レートを表わす信号は、有効航行比N1で
乗じて、実際のミサイルの加速度を制御するため用いら
れる加速度指令を生じる。良好な環境(妨害のないこと
を意味する)においては、ミサイル追随装置における目
標の行動、シンチレーション・ノイズおよび角度ノイズ
が、比例航法誘導システムにおいて高い距離外れの起生
に対する主たる要因である。不良環境(妨害が存在する
ことを意味する)においては、比例航法誘導システムを
用いるホーミング・ミサイルは、多重ブリンキング妨害
装置および速度ゲート・プルオフ妨害装置に対して特に
弱点を有する。
【0003】これも周知のとおり、多重ブリンキング妨
害装置は、被妨害レーダを混乱させるデューティ・サイ
クル(即ち、ブリンキング速度)によって、スペクトル
が被妨害レーダの帯域をカバーする妨害信号を生じるが
、速度ゲート・プルオフ妨害装置は、被妨害レーダによ
り受信される時この被妨害レーダが目標の速度追跡を失
うような信号を生じる。多重ブリンキング妨害装置ある
いは速度ゲート・プルオフ妨害装置の場合、このような
手法は被妨害レーダをして目標の追跡を失わせる。この
ため、被妨害レーダは、目標を再び捕らえるために再捕
捉モードに切換わらなければならない。
【0004】従って、誘導システムが目標の再捕捉モー
ドに戻る時目標の再捕捉を容易にするため、適当な指令
信号を生じる誘導システムを提供することが望ましい。
【0005】
【発明の概要】本発明によれば、距離、距離レート、ミ
サイルの照準線に直角の加速度、ミサイルの照準線に沿
った加速度、および目標に対するミサイルの照準線レー
トを表わす信号を用いる観測フィルタを備えたホーミン
グ・ミサイルのための誘導システムが提供される。この
フィルタは、ミサイルの照準線に沿った加速度を表わす
横方向加速度信号と、ミサイルの照準線レートを表わす
測定された照準線レート信号と、ミサイルの距離レート
を表わす測定された距離レート信号と、目標までのミサ
イルの距離を表わす距離信号とに応答して、推定された
照準線レート信号を生じる第1の手段を含む。この測定
照準線レート信号および推定照準線レート信号を用いて
、差の出力信号を生じる。この差の出力信号は、差の出
力信号を最小限に抑える手段を提供する第1の手段に与
えられる誤差信号を生じるため用いられる。このような
特定の構成により、推定照準線レート信号は、標準的な
比例航法システムで得ることができるものよりも、ミサ
イルの実際の照準線レートの更に正確な見積りを生じる
【0006】本発明の更に別の特徴によれば、ミサイル
から目標までの距離を表わす距離信号と、ミサイルから
目標までの距離レート(接近速度とも呼ばれる)を表わ
す測定距離レート信号と、ミサイルの照準線と直角の加
速度を表わす横方向加速度信号と、ミサイルの照準線に
沿った加速度を表わす縦方向加速度信号と、ミサイルか
ら目標に対する照準線レートを表わす測定照準線レート
信号とを含む複数の信号が観測フィルタに送られる。こ
の観測フィルタは、推定照準線レート信号、縦方向加速
度信号および測定距離レート信号に応答して推定距離レ
ート信号を生じる推定距離レート手段を含む。観測フィ
ルタはまた、推定距離レート信号に応答して推定距離信
号を生じる推定距離装置と、測定照準線レート信号、推
定距離レート信号、推定距離信号および横方向加速度信
号に応答して推定照準線レート信号を生じる推定照準線
レート手段とを含む。この推定距離レート信号および推
定照準線レート信号はそれぞれ、ミサイルから目標に対
する真の距離レートおよび照準線レートを特徴とする改
善された距離レート評価および改善された照準線レート
評価を行う。この改善された距離レート評価および改善
された照準線レート推定は、距離に依存しあるいは距離
に依存しないノイズによる距離外れの減少をもたらし、
速度ゲート・プルオフ妨害装置に対するホーミング・ミ
サイルの弱さを低減し、許容し得る逸失信号誘導(惰性
飛行)時間を増加する。
【0007】本発明の更に別の特質によれば、推定距離
レート手段は、縦方向の加速度信号、推定照準線レート
信号および推定距離信号に応答して距離加速度信号を生
じる距離加速度手段と、測定距離レート信号および推定
距離レート信号に応答して距離レート差信号を生じる手
段とを含む。距離レート差信号は、距離レート差信号に
応答して距離加速度信号に加算される距離レート誤差信
号を生じる距離レート誤差信号手段により最小限に抑え
られる。更に、前記推定照準線手段は、測定照準線レー
ト信号および推定照準線レート信号に応答して、照準線
差信号を生じる手段を含む。照準線差信号は、横方向加
速度信号、推定距離信号および推定距離レート信号と共
に、照準線加速度信号を生じるように使用され、この加
速度信号は次に推定照準線レート信号を生じるため用い
られる。このような構成により、10秒間の飛行の間に
4秒の惰行を行うミサイルは、目標を見失う代わりに、
約3.7m(12フィート)の距離外れを持つことにな
る。
【0008】本発明を更に完全に理解するため、次に添
付図面の以降の記述を行う。
【0009】
【実施例】対象とする誘導システムの詳細な説明に入る
前に、ホーミング・ミサイルの動作は当業者には周知で
あることを知るべきであり、従って、このようなミサイ
ルの動作については本文では詳細に記述しない。
【0010】まず図1において、本発明によるホーミン
グ・ミサイル(図示せず)用誘導システム100は、デ
ィジタル・コンピュータ21と、オートパイロット23
と、モノパルス・アンテナ11、モノパルス演算回路網
13、ジンバル15、受信機17、ディジタル/アナロ
グ信号入力部19、後部受信機31、後部アンテナ29
、ジンバル制御回路16、縦方向加速度計25および横
方向加速度計27を含む追随装置10とを含むことが示
される。共にジンバル15上に取付けられるように示さ
れるモノパルス・アンテナ11およびモノパルス演算回
路網13は、受信機17へ送られるモノパルスの和およ
び差の信号を生じる。後者は、なかんずくモノパルス信
号を適当なベースバンド・ビデオ信号へダウンコンバー
トして、照準誤差およびドップラ誤差信号を形成するよ
うに作用する。受信機17からの出力信号は、ディジタ
ル/アナログ信号入力部19においてディジタル化され
、ディジタル・コンピュータ21に対する入力信号を形
成する。本願と同じ譲受人に譲渡された、1977年7
月19日発行の米国特許第4,037,202号「アド
レス指定なフリップフロップ部を有するマイクロプログ
ラム制御ディジタル・プロセッサ」に記載されたものと
類似のものでよいディジタル・コンピュータ21は、以
下本文において詳細に述べる方法で、目標の撃墜を行う
ため必要な誘導信号を生じるように働く。ここで、この
米国特許に記載されたものに加えて、ディジタル・コン
ピュータはまた、必要な誘導信号を生じる観測フィルタ
22を形成する回路(図示せず)を含む。ディジタル・
コンピュータ21からの誘導信号は、誘導信号をミサイ
ル制御面(図示せず)を制御するための等価制御信号へ
変換するよう働くオートパイロット23に対して送られ
る。ディジタル・コンピュータ21はまた、制御信号を
ジンバル15を制御するためのジンバル制御回路16へ
も送る。ディジタル・コンピュータ21はまた、縦方向
加速度計25およびジンバル15に取付けられる横方向
加速度計27から入力信号を受取る。
【0011】誘導システム100は更に、後部アンテナ
29および後部受信機31を有する。後部アンテナ29
は、目標照射信号の一部を受け、この信号を後部受信機
31へ送り、ここで公知の方法で処理されて受信機17
に対するコヒーレントな基準信号を生じる。
【0012】先に簡単に述べたように、ここではディジ
タル・コンピュータ21は観測フィルタ22を含む。初
期の諸条件および目標の行動の如き全ての入力を知るこ
とは困難であるため、出力の測定が追随装置10により
取出され、観測フィルタ22により与えられるこれら測
定値の推定値と比較されて誤差信号を生じる。この誤差
信号は、以下本文に述べるように制御回路(図示せず)
により変更され、その結果が観測フィルタ22へ戻され
てシステムの状態の諸因子を変更する。一定の目標の動
きあるいは初期条件の場合は、観測フィルタ22が条件
の正確な値に漸近的に近似する故に、観測フィルタ22
は「漸近性観測装置」と呼ばれる。
【0013】誘導システム100においては、追随装置
10が、距離レート(接近速度)信号R’mおよび照準
線レート信号λ’mを生じ、これらがそれぞれ接近速度
および照準線レートの測定値を表わす。更に、追随装置
10は、ミサイルの横方向の加速度およびミサイルの縦
方向の加速度の測定値をそれぞれ表わす横方向の加速度
信号Y”Mおよび縦方向の加速度信号X”Mを生成する
。 上記の信号を用いて、観測フィルタ22(以下本文に述
べる)が、推定距離レート信号R’estおよび推定照
準線レート信号λ’estを生じることになり、次いで
これらを用いて観測フィルタ22の状態を訂正するため
誤差信号を生じる。
【0014】次に、図2によれば、例示のホーミング・
ミサイル戦闘において、場所(XM,YM)におけるミ
サイルが場所(XT,YT)の目標Tから距離Rにある
ように示される。ミサイルMから目標Tまでの垂直距離
yは、下式により与えられる。即ち、   y=Rsinλ                
                         
     (式1)但し、y=YT−YMであり、λは
ミサイルMと目標T間の照準線角である。距離Xは下式
により与えられる。即ち、   X=Rcosλ                
                         
     (式2)但し、X=XT−XM式1および2
の双方の第2導関数は、それぞれ下式を生じる。即ち、   y”=(Rλ”+2R’λ”)cosλ+(R”−
Rλ’2)sinλ     (式3)  X”=−(
Rλ”+2R’λ’)sinλ+(R”−Rλ’2)c
osλ   (式4)交点において、式(3)および(
4)はそれぞれ下式の如く表わすことができる。即ち、   y”=Rλ”+2R’λ’           
                         
 (式5)  X”=R”−Rλ’2        
                         
        (式6)式(5)および(6)は、下
記の形態に書き直すことができる。即ち、   λ”=(y”−2R’λ’)/R        
                         
     (式7)   R”=X”+Rλ’2             
                         
     (式8)y”およびX”項は下記の如く表わ
すことができる。即ち、   y”=y”T−y”M             
                         
     (式9)  X”=X”T−X”M    
                         
              (式10)また、従って
、式(7)および(8)は、下記に約することができる
。即ち、   λ”=(y”T−y”M−2R’λ’)/R   
                      (式1
1)  R”=X”T−X”M+Rλ’2      
                         
  (式12)但し、λ”は照準線の加速度に等しく、
Rはミサイルから目標までの距離に等しく、y”Tは目
標の横方向の加速度に等しく、y”Mはミサイルの横方
向の加速度に等しく、R’は目標に対するミサイルの距
離レート(接近速度)に等しく、λ’は照準線レートに
等しく、R”は距離の加速度に等しく、X”Tは目標の
縦方向の加速度に等しく、X”Mはミサイルの縦方向の
加速度に等しい。式(11)および(12)はそれぞれ
、以下において詳細に述べる観測フィルタ22(図1)
の角度観測装置71(図4)と距離観測装置91(図5
)に対するプラント(plant)式である。ここでは
、観測装置はD.G.Leunbergerによる論文
「観測装置序論(An  introduction 
 to  Observers)」(IEEE  Tr
ansactions  on  Automatic
  Control、第AC−16巻、第6号、596
−602頁、1971年12月)に説明される如きシス
テムの制御のため必要な逸失状態−可変情報を再構成す
るため用いることができるといえば充分であろう。観測
装置理論の更に詳細な説明は、T.Kailathによ
るテキスト「線形システム(Linear  Syst
ems)」(Prentice  Hall社、New
  Jersey,Englewood  Cliff
s)の第4章に記載されており、これにおいては出力フ
ィードバック制御システムと観測装置の使用間の相違は
、観測装置の場合入出力の両方が制御ループへ送られる
ことであるがことが記されている。 換言すれば、観測装置理論は、どのシステムの制御も全
状態のフィードバックが使用できるならば最適となるこ
とを前提として働くが、この理論は全ての状態変数を測
定し、これらを処理しかつこれらを最適な性能を達成す
るため制御変数へ戻すことができないことを認識する。 従って、既知即ち既成事項でありあるいは測定可能であ
る程度に動的要因および入力とマッチする観測フィルタ
22(図1)を構成しなければならない。
【0015】次に図3において、式(11)により与え
られたプラント式を実現する観測フィルタ41が示され
ている。このプラント式は、制御されるべきシステムの
部分を記述し、これにおいてはパラメータは変更できな
い。制御変数は、横方向加速度計27から得られるミサ
イルの照準線の横方向加速度信号y”Mであり、状態変
数は照準線レート信号λ’である。
【0016】観測フィルタ41は、状態変数の初期条件
、照準線レートλ’あるいは目標の加速度のいずれも明
確には知られない点を除いて、式(11)から構成され
る。ミサイルの横方向の加速度yMは横方向加速度計2
7により直接測定され、照準線レートλ’は測定された
照準誤差データをフィルタすることにより得られる。 このため、ディジタル・コンピュータ21に対する入力
信号の1つは、垂直方向のノイズあるいは妨害要因であ
り得るノイズにより乱される照準線λ’である測定され
た照準線のレート信号λ’mである。観測フィルタ41
内部では、測定照準線レート信号λ’mと照準線レート
信号λ’est(以下に述べるように生成される)間の
差を表わす信号が、前記信号を減算器55へ送ることに
より与えられる。結果として得る差の信号は、フィード
バック利得Lで乗じられて、推定照準線加速度信号λ”
estを訂正する。このため、観測フィルタ41内部で
は、推定照準線レート信号λ’estが乗算器43にお
いて測定距離レート信号の2倍を表わす信号Rm(以下
本文において詳細に述べる如き方法で得られる)により
乗じられて、積2R’λ’を表わす信号を生じる。これ
は、インバータ44により反転された後、加算器45に
おいてミサイルの横方向加速度信号y”Mの負数である
信号が加算されて、量(−y”M  −2R’λ’)を
表わす信号を形成する。ミサイルの横方向加速度レート
信号y”Mの負数である信号−y”Mは、横方向加速度
計27によりミサイルの横方向加速度信号y”Mを測定
して、横方向加速度計27の出力信号をインバータ47
を介して送ることにより与えられ、これにより所要の信
号を生じる。ミサイルの横方向加速度レート信号y”M
は、ミサイル対目標のレート信号Rの逆数で乗算器49
において乗じられ、目標(図示せず)の横方向加速度を
生じることなく式(11)により与えられる補正されな
い推定照準線加速度信号λ”est−を形成する。この
補正されない推定照準線加速度信号λ”est−は、加
算器51において、誤差信号であり測定照準線レート信
号λ’Mと利得Lで乗じた推定照準線レート信号λ’e
stとの差を表わすフィードバック信号と組合わされる
。加算器51から結果として得る信号は、積分器53に
おいて積分されて推定照準線レート信号λ’estを生
じる。
【0017】先に簡単に述べたように、推定照準線レー
ト信号λ’estは、測定された照準線レート信号λ’
mで減算器55において減算され、その結果は乗算器5
7においてフィードバック利得Lで乗じられ、第2の入
力信号として加算器51に与えられる。推定照準線レー
ト信号λ’estもまた、先に述べたように乗算器43
に与えられる。
【0018】推定照準線レート信号λ’estはまた、
観測フィルタ41から乗算器59に送られ、ここでこの
信号は値−N1R’を表わす信号で乗じられる、但し、
N1は有効航行比でありR’は距離レートである。乗算
器59からの出力信号は、加速度指令信号としてオート
パイロット23に対して与えられる。先に簡単に述べた
ように、オートパイロット23は加速度指令信号をミサ
イル制御面(図示せず)に対する制御信号へ変換する。 結果として得るミサイルの姿勢の変化は、ホーミング動
力61によりモデル化され、この動力は式11の実現で
あり、結果として測定照準線レート信号λ’mとミサイ
ルの横方向加速度信号y”Mの双方を得る。
【0019】理想的な比例航法において、ミサイルの横
方向加速度が下式により与えられるものとするならば、
  y”M=−N1R’λ’            
                         
   (式13)式(11)は下記の如くになる。即ち
、  λ”=(y”T+(N1−2)R’λ’)/R 
                   (式14)観
測フィルタ41により形成されるλ’estは下式とし
て表わすことができる。即ち、   λ”est=(−y”M−2R’λ’est)/R
+L(λ’m−λ’est)      (式15)あ
るいは   λ”est=−y”M/R+Lλ’m−(R’/R
)λ’est(LR/R’+2)   (式16)式(
14)における係数λ’が式(8)におけるλ’est
のそれと等しければ、観察装置の利得に対する下記の値
を生じる。即ち、   L=−N1R’/R              
                         
    (式17)その結果、観測フィルタ41の利得
は、理想的な比例航法を得るためには、式(17)に示
される如く距離Rおよび距離レートR’と共に変化しな
ければならない。
【0020】次に図4において、観察装置の利得がRお
よびR’の双方と共に変化する角度観測装置71が示さ
れる。式(16)は、角度観測装置71に対するプラン
ト式である。後者の詳細な記述を進める前に、対象とす
る角度観測装置71がディジタル・コンピュータ21内
部で実現されることを知るべきである。ディジタル・コ
ンピュータ21に対する入力は、横方向加速度計27か
らのミサイルの横方向加速度信号y”Mおよび受信機1
7(図1)からの測定照準線レート信号λ’mである。
【0021】角度観測装置71内部では、横方向照準線
レート信号λ’estが減算器73において測定照準線
レート信号λ’mを減算されて差信号(λ’m−λ’e
st)を生じ、これは乗算器75において利得G1で乗
じられ、ここでG1=N1である。乗算器75からの出
力信号は、加算器77において以下に述べるように得ら
れる推定照準線レート信号の2倍を表わす信号2λ’e
stと組合わされる。従って、加算器77から結果とし
て得る出力信号は、下式の形態をなす。即ち、   N1(λ’m−λ’est)+2λ’est   
                         
    (式18)加算器77からの出力信号は、乗算
器79において距離レートRの負数で乗じられて、下式
の信号を生じる。即ち、   −N1R’(λ’m−λ’est)−2R’λ’e
st                       
 (式19)この信号は、加算器81において横方向加
速度計27からの出力信号−y”Mの負数と組合わされ
る。加算器81からの出力信号は、乗算器83において
距離の逆数1/Rで乗じられて、下式で与えられる推定
照準線加速度信号λ”estを生じる。即ち、   λ”est=(N1R’/R)(λ’m−λ’es
t)−(2R’/R)λ’est−y’M/R(式20
)式(20)が角度観測装置71に対するプラント式で
ある式(16)と等価であることが容易に判る。乗算器
83からの推定照準線加速度信号λ”estは、積分器
85において積分されて推定照準線レート信号λ’es
tを生じ、これは入力信号として減算器73(先に述べ
た如き)、乗算器87および乗算器79に対して与えら
れる。推定照準線レート信号λ’estは、乗算器79
により2で乗じられて、先に述べたように、加算器77
に与えられる推定照準線レートの2倍を表わす信号2λ
’estを生じる。更に、推定照準線レート信号λ’e
stは、乗算器89において値−N1R’で乗じられて
、ディジタル・コンピュータ21によりオートパイロッ
ト23に対して与えられる加速度指令信号を生じる。本
文に述べたように、このオートパイロットは、このよう
な加速度指令信号をミサイルの制御面(図示せず)に対
する対応する制御信号に変換するよう働く。ミサイルの
姿勢に結果として生じる変化は、新しい測定照準線レー
ト信号λ’estが生じるミサイル追随装置10(図1
)におけるホーミング動力を介して検出される。
【0022】もし何かの理由で追随装置10(図1)が
例えば目標の消滅の場合等において目標の追跡を止めた
とするならば、角度観測装置71はそのよう照準線レー
ト信号λ’estを使用し続けて追随装置10(図1)
を処理し、予測される目標位置の方向を捜し続けるよう
にする。更にまた、角度観測装置71は、迎撃ミサイル
に追尾するようミサイル(図示せず)を操作するため使
用される加速度指令信号を生成し続ける。その結果、目
標の消滅が終わると、追随装置10(図1)は目標の再
捕捉のため然るべき場所で探し、ミサイル(図示せず)
は目標の迎撃を行うため適正な方向に飛び続ける。
【0023】角度観測装置71は、飛行の増強段階ある
いは大きな最終的速度低下における如くミサイルの速度
が迅速に変化し続ける場合に対する距離Rの推定値およ
び距離レートR’を求める。
【0024】次に図5において、本発明による距離観測
装置91がディジタル・コンピュータ21内部に形成さ
れる如くに示される。距離観測装置91に対する入力信
号は、追随装置10内部のディジタル/アナログ信号入
力部19(図1)からの測定接近距離レート信号R’m
、および縦方向加速度計25からの縦方向の加速度指令
信号X”Mを含む。距離観測装置91に対するプラント
式は、式12である。距離観測装置91の内部では、角
度観測装置71(図4)からの推定照準線レート信号λ
’estが乗算器95において2乗され、この乗算器の
出力信号は後で乗算器97において推定ミサイル対目標
距離レート信号Restで乗じられて、Restλ’2
estを形成する。このような信号は、加算器93にお
いて縦方向加速度計25からのミサイルの縦方向の加速
度信号X”Mの負数が加算される。加算器93からのR
λ’2−X”Mと等しい結果として得る推定距離加速度
信号R”estが、加算器99に対して入力信号として
与えられ、ここでこの信号は以下に述べるように生成さ
れる距離レート・フィードバック誤差信号K(R’m−
R’est)と組合わされて、出力信号を形成する。こ
の信号は、積分器103において積分されて推定距離レ
ート信号R’estを生じる。この推定距離レート信号
R’estは、減算器105において追随装置10から
の測定距離レート信号R’mで減算される。減算器10
5からの距離レート誤差信号は、乗算器101において
因数KR’(KR’はシステムの有効距離レート比)で
乗じられて、先に述べたように加算器99に与えられる
距離レート・フィードバック誤差信号を形成する。減算
器105に与えられることに加えて、この推定距離レー
ト信号R’estは、角度観測装置71(図4)に対し
て入力として与えられ、また積分器107において積分
されて推定距離信号Restを生じる。この推定距離信
号Restは、角度観測装置71(図4)および先に述
べたように乗算器97の双方に対して入力として与えら
れる。
【0025】距離観測装置91は発射時に初期化され、
もし追随装置10がこの時ロック状態に置かれなければ
、KR’はゼロにセットされ、これは縦方向加速度計2
5からの縦方向の加速度信号X”Mおよび角度観測装置
71(図4)からの推定照準線レート信号λ’estが
距離観測装置91の主なドライバであることを意味する
。追随装置10がロック状態に置かれる時、KR’はそ
の適正値にセットされ、距離観測装置91は、追随装置
10内部のディジタル/アナログ信号入力部19(図1
)からの測定距離レート信号R’mと、距離観測装置9
1からの推定距離レート信号R’estとの間の誤差か
ら生じる信号により連続的に訂正される。
【0026】当業者には、減算器105からの距離レー
ト誤差信号R’m−R’estが速度ゲート・プルオフ
妨害装置から追随装置10を保護する際に有効である。 これは即ち、もし距離レート誤差が短時間内に大きくな
るならば、推定距離レートR’estが積分器103の
出力から得られ、従って迅速に変化し得ない故に、測定
距離レート信号R’mが発散する筈である。結果として
、速度ゲート・プルオフ妨害装置からの信号は、ドップ
ラ追跡ゲート(図示しない、受信機17(図1)内部)
を目標反射信号から引き離さなければならない。この場
合、距離観測装置91は推定距離レート信号R’est
を距離レートの最善の推定値に近づけるよう維持する。
【0027】再び図4において、対象とする誘導システ
ム100は距離Rおよび距離レートR’の両方の情報を
用いるため、これらの数値の精度に対するシステムの感
度を考察することが適当である。角度観測装置71は、
距離がゼロになる時1になる1/Restなる利得項を
有する。更に、もし距離の推定信号Restが負のバイ
アス誤差を持つならば、距離外れは指数的に増大するこ
とになる。しかし、もしこの推定距離信号Restが小
さな値に限定されるならば、距離の推定信号における負
のバイアスは外れを実質的に損なうことはなくなる。そ
の結果、角度観測装置71におけるRestに対して下
限値を用いなければならないが、対象とする誘導システ
ムの性能はこの限度の実際の値に対しては敏感ではない
【0028】推定距離レート信号Restは、角度観測
装置71において許りではなく、オートパイロット23
に対する加速度指令信号の取得においても使用される。 誘導システムの性能は、角度観測装置71において使用
される推定距離レート信号R’estに対して敏感でな
いが、この性能はオートパイロット23に対して用いら
れる加速度指令信号の生成に用いられる推定距離レート
信号R’estの値に対しては敏感である。
【0029】従って、対象とする誘導システム100は
、使用される距離値を最小値RMINに限定する必要が
あり、ここでRMINは距離の推定値Restにおける
予期されるバイアス誤差に基いて選定される。これが行
われる時、誘導システム100は、従来の比例航法誘導
システムと同じ距離および距離レート誤差に対する不感
性を略々有する。
【0030】次に図6においては、目標の消滅の場合に
おける誘導を行う際の対象とする誘導システム100の
性能について説明する。このため、図6には、上方/頭
上目標エンゲージメント(engagement)弾道
が示される。目標反射信号(図示せず)が上方/頭上弾
道の上方部分で逸失されるならば、公知の比例航法シス
テムが惰行モードに入り、ミサイルは図示の如く直線で
飛び続けることになる。もしミサイル追随装置(図示せ
ず)が適正に処理されなければ、目標(図示せず)は急
速に追随装置のアンテナ・ビーム帯域幅から外れ、目標
の消滅が終った後、再捕捉は生じない。図示された弾道
において、目標反射信号が決して失われなければ、公知
の比例航法誘導システムが約0.3m(1フィート)の
距離外れを生じることになる。反対に、もし目標の反射
信号が飛行中3秒間失われ4秒間の間隔だけ失われるな
らば、公知の比例航法誘導システム(図示せず)は追従
を失って、非常に大きな距離外れが生じる結果となる。
【0031】対象とする誘導システム100(図4)に
おいて、目標反射信号が3秒間失われて飛行するならば
、角度観測装置71(図4)はエンゲージメント状態と
一致する照準線レートの推定値を生じ続ける。照準線レ
ートのこの推定値は、ミサイル(図示せず)を目標(図
示せず)に狙いをつけた状態に保持するため使用される
。この照準線レートの推定値は、オートパイロット23
(図4)に対する適正な加速度指令信号を生じて目標の
迎撃を行うため使用される。目標反射信号が戻ると、対
象とする誘導システム100(図4)は目標(図示せず
)を視認しつつあり、その結果再捕捉が達成される。通
常のホーミングが生じて、目標の迎撃が起生する。図示
したエンゲージメントにおいては、10秒間の飛行の間
に4秒間の惰行として、外れは約0.3m(1フィート
)から約3.7m(12フィート)に増し、これは全く
満足できるものである。
【0032】本発明の望ましい実施態様について記述し
たが、当業者には、本発明の概念を含む他の実施態様が
可能であることは明らかであろう。従って、これら実施
態様は開示された実施例に限定されるべきものではなく
、頭書の特許請求の範囲の趣旨によってのみ限定される
べきものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるホーミング・ミサイル追随装置の
簡単なブロック図である。
【図2】本発明の誘導システムの理解に役立つ典型的な
ホーミング・ミサイル・エンゲージメントのスケッチで
ある。
【図3】観測フィルタを用いた比例航法誘導システムの
機能ブロック図である。
【図4】図3の誘導システムの簡単なブロック図である
【図5】本発明の誘導システムにおいて距離レート信号
が処理される方法を示す機能ブロック図である。
【図6】本発明の誘導システムの有効性を示す上で役立
つ上空の目標エンゲージメントのスケッチである。
【符号の説明】
10  追随装置 11  モノパルス・アンテナ 13  モノパルス演算回路網 15  ジンバル 16  ジンバル制御回路 17  受信機 19  ディジタル/アナログ信号入力部21  ディ
ジタル・コンピュータ 22  観測フィルタ 23  オートパイロット 25  縦方向加速度計 27  横方向加速度計 29  後部アンテナ 31  後部受信機 41  観測フィルタ 43  乗算器 44  インバータ 45  加算器 47  インバータ 49  乗算器 51  加算器 53  積分器 55  減算器 57  乗算器 59  乗算器 61  ホーミング動力 71  角度観測装置 73  減算器 75  乗算器 77  加算器 79  乗算器 81  加算器 83  乗算器 85  積分器 87  乗算器 89  乗算器 91  距離観測装置 93  加算器 95  乗算器 97  乗算器 99  加算器 100  誘導システム 101  乗算器 103  積分器 105  減算器 107  積分器

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  ミサイルから目標に対する距離、距離
    レート、照準線および照準線レートを有する誘導システ
    ム用の観測フィルタであって、該誘導システムは測定照
    準線レート信号と、測定距離レート信号と、距離信号と
    、横方向加速度信号とを生成する追随装置を備えた観測
    フィルタにおいて、前記横方向加速度信号と、測定照準
    線レート信号と、測定距離レート信号と、距離信号とに
    応答して、推定照準線レート信号を生じる第1の手段を
    設け、該第1の手段は更に、 (a)前記測定照準線レート信号および前記推定照準線
    レート信号に応答して、差の出力信号を生じる手段と、
    (b)前記差の出力信号に応答して、前記第1の手段に
    与えられて該差の出力信号を最小にする誤差信号を生じ
    る手段と、含む観測フィルタ。
  2. 【請求項2】  前記第1の手段が更に、(a)前記横
    方向加速度信号および推定照準線レート信号に応答して
    、推定照準線加速度信号を生じる第2の手段と、 (b)前記誤差信号および推定照準線加速度信号に応答
    して、訂正された推定照準線加速度信号を生じる手段と
    、 (c)前記訂正された推定照準線加速度信号に応答して
    、前記推定照準線レート信号を生じる手段とを含む請求
    項1記載の観測フィルタ。
  3. 【請求項3】  ミサイルから目標に対する距離、距離
    レート、照準線および照準線レートを有するミサイルの
    ための誘導システム用観測フィルタであって、該誘導シ
    ステムは測定照準線レート信号と、測定距離レート信号
    と、縦方向加速度信号と、横方向加速度信号とを生成す
    る追随装置を備えた観測フィルタにおいて、(a)推定
    照準線レート信号と、縦方向加速度信号と、測定距離レ
    ート信号とに応答して、推定距離レート信号を生じる推
    定距離レート手段と、 (b)前記推定距離レート信号に応答して、推定距離レ
    ート信号を生じる推定距離手段と、 (c)前記推定照準線レート信号と、推定距離レート信
    号と、推定距離信号と、横方向加速度信号とに応答して
    、横方向照準線レート信号を生じる横方向照準線レート
    手段と、を設けてなる観測フィルタ。
  4. 【請求項4】  前記推定距離レート手段が、(a)前
    記縦方向加速度信号と、推定照準線レート信号と、推定
    距離信号とに応答して、距離加速度信号を生じる距離加
    速度手段と、 (b)前記測定距離レート信号および推定距離レート信
    号に応答して、距離レート差信号を生じる手段と、(c
    )前記距離レート差信号に応答して、該距離レート差信
    号が最小になるように前記距離加速度信号に加えられる
    距離レート誤差信号を生じる距離レート誤差信号手段と
    を含む請求項3記載の観測フィルタ。
  5. 【請求項5】  前記推定照準線手段が、(a)前記測
    定照準線レート信号および推定照準線レート信号に応答
    して、照準線差信号を生じる手段と、(b)前記横方向
    加速度信号と、推定距離信号と、推定距離レート信号と
    、照準線差信号とに応答して、照準線加速度信号を生じ
    る照準線加速度手段と、(c)前記照準線加速度信号に
    応答して、前記推定照準線レート信号を生じる手段とを
    含む請求項4記載の観測フィルタ。
  6. 【請求項6】  (a)追随装置から離れた物体に対す
    る距離、距離レート、照準線および照準線レートを有す
    る追随装置を設け、該追随装置は、測定照準線レート信
    号と、測定距離レート信号と、縦方向加速度信号と、横
    方向加速度信号を生じ、 (b)観測フィルタを設け、該観測フィルタは(i)推
    定照準線レート信号と、横方向加速度信号と、測定距離
    レート信号とに応答して、推定距離レート信号を生じる
    手段と、 (ii)前記推定距離レート信号に応答して、推定距離
    信号を生じる手段と、 (iii) 前記測定照準線レート信号と、推定距離レ
    ート信号と、推定距離信号と、横方向加速度信号とに応
    答して、推定照準線レート信号を生じる手段とを含み、
    更に、 (c)前記推定照準線レート信号および推定距離レート
    信号に応答して、オートパイロットに対する必要な誘導
    制御信号を生じる手段を設けてなる誘導システム。
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