KR810001061B1 - Automated fire control apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
제1도는 재래식 자동사격관제장치의 설명도.1 is an explanatory diagram of a conventional automatic fire control system.
제2도는 자동사격관제장치의 상황의 일반설명도.2 is a general explanatory diagram of the situation of the automatic fire control system.
제3도는 본 발명의 원리에 따른 자동사격관제장치의 도표.3 is a diagram of an automatic fire control system according to the principles of the present invention.
제4도는 제3도에 대한 데이타 처리를 나타내는 유통도(flow chart)4 is a flow chart showing data processing for FIG.
본 발명은 전자식무기계통제어 특히 대공포에 관계된 개량된 자동사격관제장치에 대한 것이다.The present invention relates to an improved automatic fire control system for electronic weapon control, particularly for anti-aircraft guns.
항공기, 미사일과 같은 비행체를 겨누는 사격관제 기술은, 포수(함상의 대공포위치에 있는)가 표적과 발사체가 교차하리라고 가상한 곳에 사격을 가하며 표적을 적절히 앞질러(lead) 가려온 온갖 노력을 하며 무기 계통을 수동으로 겨누었던 "켄터키윈디지(kentucky windage)" 시절 이후 여러양상으로 복잡하게 발전되어 왔다. 그래서 주포계통(主砲系統)을 발사하기 위한 디지탈 콤퓨터제어를 공급하는것이 오늘날의 실제이다.Fire control technology aiming at aircraft such as aircraft and missiles is a weapon system in which the gunner (at the anti-aircraft artillery position of the ship) fires where the target and projectile intersect, firing at the target and properly covering the target. Since the Kentucky windage era, where it was aimed manually, it has been intricately developed in many ways. So it is today's reality to supply digital computer control for launching the main gun system.
콤퓨터는 자체추적 조준레이터(self-tracking ranging radar)포와 함(艦) 상태를 보고하는 자이로쎈서(gyro sensors)등에서 입수한 입력들(inputs)을 토대로하여 포탄의 탄도(彈道)를 결정한다.The computer determines the trajectory of the shell based on inputs obtained from gyro sensors, etc., which report the self-tracking ranging radar gun.
본 발명의 원리에 따른 포(砲)에 일반적으로 적용할 수 있는 포제어(砲制御) 상황이 제2도에 나타나 있다.A gun control situation that is generally applicable to guns in accordance with the principles of the present invention is shown in FIG.
하나 이상의 포(100)가 대공(對空) 스테이숀과 같은 포받침 회전마운트(mount)(102)에 회전할 수 있도록 고정되어 있다.One or more guns 100 are secured to be rotatable to a gun support rotating mount 102, such as a large air station.
자체추적안테나(106)가 현위치(112a)에 나타난 표적(112)을 추적하는데 사용되고 있다. 안테나는 트란스미터(trans mitter)(108)에 의하여 작동되어 사정거리 정보를 콤퓨터(68)에 전해주는 재래식 자체적 레이더리시버(110)에 회수신호(回收信號)를 공급한다. 안테나(106)는 데이터처리장치(68)에 의하여 이 기술분야에 통상적 기술을 갖춘 사람에게 잘 알려진 어떠한 방법으로든 항공기를 추적하도록 되어 있다.Self-tracking antenna 106 is used to track the
포(100)와 관련된 포수콘트롤러는 광학조준기(104)를 통하여 광학조준선(104a)을 따라 관측하여 광학조준기의 중심 여기서는 십자조준선(cross hair)에 항공기(112a)를 일치시키려는 시도를 한다.The catcher controller associated with the artillery 100 observes through the
포수콘트롤러는 콘트롤러(105)[다축조종간(multiple axis "joy stick")]에서 전기적 명령을 발함으로써 이 작업을 수행한다.The catcher controller accomplishes this by issuing electrical commands from the controller 105 (multiple axis joystick).
다음에 설명될 과정에 의하여 콘트롤러(105)에서 나오는 전기적 신호는 광학조준기(104)의 광학축(104a)과 포(100)의 실제 방위(方位)사이의 리이드 각(114)을 형성하고 표적을 광학조준기(104) 십자조준선에 유지하기 위하여 고정축(선박의축)에 대하여 포(100)마운트의 회전을 발생케 한다.Electrical signals from the
적절한 리이드 각(관련 레이다가 보고하는 사정거리에 관계되는)이 이루어지고 표적이 적합한 광학조준기 위치에 들어왔을때, 무기계통이 발사될 수 있다.The weapon system can be fired when the proper lead angle (relative to the range reported by the associated radar) is achieved and the target is in the proper sight position.
그때 포수의 주요기능은 항공기를 광학조준기의 적절한 중심에 유지하도록 하는 콘트롤러(105)로부터의 전기적신호를 발하는 것이다.The gunner's main function then is to emit electrical signals from the
간단히 이 작업을 수행함으로써 사격에 필요한 나머지 기능을 콤퓨터의 개인과 기타 다른 계통의 작동에 의하여 자동적으로 효력이 발생된다.By simply doing this, the rest of the functions necessary for shooting are automatically activated by the operation of the computer's individual and other systems.
전술한 일반적 설명은 포의 적절한 각도, 즉 방위각을 결정하는데 그 촛점을 두었다. 필요한 포의 고도를 형성하기 위하여도 이와 유사한 조작을 수행하게 된다.The foregoing general description focuses on determining the proper angle, ie azimuth, of the gun. Similar operations will be performed to build the required altitude of the gun.
종래의 포관게계통이 제1도에 나타나 있는데, 여기에서 포수(砲手)작동식 콘트롤러(105)(제2도)가 발생하는 전기 신호에 반응하여 콘트롤러출력에 의해 규정되는 회전 속도와 방향으로 회전하는 포마운트서보모우터(gun mount servo motor)(22)가 사용되고 있다. 서보모우터(servomotor)(22)가 제어된 발사 포(100)의 각 (방위각) 회전을 일으킬때, 레이트쎈서(rate sensor)(27)(즉, 레이트서보(rate servo)는 포케이스 및 마운트의 각회전(角回轉) 속도를 디지탈콤퓨터(68)에 보고한다.A conventional articulation system is shown in FIG. 1, where the catcher-operated controller 105 (FIG. 2) rotates at a rotational speed and direction defined by the controller output in response to an electrical signal generated. A gun mount servo motor 22 is used. When the servomotor 22 causes an angular (azimuth) rotation of the controlled firing artillery 100, the rate sensor 27 (i.e. the rate servo is included in the case and mount). The angular rotational speed of the motor is reported to the digital computer 68.
콤퓨터(68)는 레이다가 보고한 표적사정거리 및 포수에 의한 마운트(102) 회전속도에 응답하여, 적절한 방위각 λø를 구하는 리이드각계산(30)을 수행하게 된다.The computer 68 performs the
리이드각은 포(포케이스)와 공통기준 축을 갖는 광학조준기(104)의 광학 축(104a)의 위치를 결정하는 서보모우터(servo motor)(24)에 의하여 실행되며 보통 조준기(104)안에 조준선(104a)을 결정하는 거울을 회전시킴으로 간단히 실행된다. 그러므로 조작자가 콘트롤러(105)로 하여금 출력레이트명령(out put rate command)을 발하도록 하였을때 서보(servo)(22)는 전체 포 플레트폼(gun platform)(102) 및 그 위에 실린 광학조준기 케이스(104), 레이더 안테나(106)등 모든 요소를 무기가 표적-발사체의 교접(112b)을 향하는 위치에 놓일때까지 회전시킨다.The lead angle is carried out by a
서보모우터(24)는 포케이스 또는 마운트클레트폼회전에 비하여 더욱 회전하여 광학조준기(104)의 광학축(104a)을 변화시킨다. 레이다안테나 서보모우터(25)가 콤퓨터(68)의 출력인 인도각 λø에 연결되어 있어 안테나는 조준기(104)의 광학축과 정렬되고 조준기는 표적(112a)의 현위치를 향한다.The
"서보모우터"란 용어는 적기적 명령 신호에 따라 기계적 운동을 일으키는 임의의 엑츄에터(actuator)를 지칭하는 용어이다.The term “servomotor” is a term that refers to any actuator that causes mechanical motion in response to a timely command signal.
제2도에서와 같이 왼편에서 오른쪽으로 비행하는 표적항공기(112)의 경우에, 미래의 표적위치(112a)를 향하는 포(100)의 방위각, 즉 발사선이 현재의 표적위치( 112b)를 가르키는 조준기(104) 및 안테나의 순간 광학조준선보다(시계방향으로) 앞서고(lead) 있음을 알 수 있을 것이다.In the case of the
포마운트를 중심으로 일정한 속도, 일정한 고도로 등속원운동을 하는 항공기의 경우를 가정하면, 위에 가정된 안테나(106), 광학축(104a) 및 포(100)의 배열은 상호간에 동일한 상태를 유지하며 플레트폼, 즉 마운트(102)가 일정한 속도로 돌게 된다.Assuming that the aircraft has constant velocity, constant velocity, and constant velocity around the four mounts, the above-described arrangement of the antenna 106, the optical axis 104a, and the gun 100 remain the same. The platform, ie, the mount 102, is rotated at a constant speed.
보다 일반적인 탄도(彈道)의 경우 리이드 각은 포 콘트롤러(105)와 콤퓨터(68)의 상호작용으로 결정되어 실제 항공기탄도를 추적하기 위하여 끊임없이 새로 바뀌게 된다.In the more general trajectory, the lead angle is determined by the interaction of the
콤퓨터(68)가 리이드 각 λø를 결정하는 특수방법은 이 기술분야에 숙달된 사람에게 잘 알려져 있으며 실제로 M68 함상사격제계통과 같은 제1도 형태의 계통에서 사용되고 있다.The special method by which the computer 68 determines the lead angle [lambda] is well known to those skilled in the art and is actually used in a first-degree type system such as the M68 naval fire system.
간략히 말해서, 콤퓨터(68)는 마운트의 순간 회전 속도를 신호하는 레이트쎈서 (rate sensor)의 출력을 입력으로 받아들이며, 또한 이 기술 분야에 잘 알려진 방법을 따라 레이다 리시버(110)에 의해 얻어지는 표적 사정거리를 입력 단자(69)에서 입력으로서 받아들인다.In short, the computer 68 receives as input the output of a rate sensor that signals the instantaneous rotational speed of the mount, and is also a target range obtained by the
콤퓨터는 자체적으로 리이드 각 λø를 결정하기 위하여 입력에 응답하는 소프트웨어(software)를 보유하고 있다.The computer has its own software that responds to the input to determine the lead angle λ ø.
예를 들면 리이드 각계산프로그래밍(30)은 표적-발사체의 교차점까지의 비행시간(TOF)을 결정하기 위한 표적비행모델(32) 및 발사체탄도모델(26)을 포함하는 반복루우프(iterative loop)를 가질 수 있다.For example, the lead
발사후, 시간 TOF에서 공간을 비행하는 발사체 위치가 레이터가 지시한 사정거리에서 항공기의 위치와 원하는 정밀도안에서 일치할 때까지 반복계산이 수행된다.After launch, iterative calculations are performed until the location of the projectile flying in space at time T OF coincides with the position of the aircraft in the desired precision at the range indicated by the radar.
위에 언급한 장치는 무기를 하나의 좌표(방위각)상에 위치한 것이다.The above-mentioned device places the weapon on one coordinate (azimuth).
마찬가지로 포의 고도를 고정하기 위하여서도 이와 유사한 회로가 사용됨을 알 수 있다.Similarly, a similar circuit is used to fix the altitude of the gun.
그러나 제1도의 재래식 배치는 오늘날의 빠른속도의 적항공기에 대하여는 만족할만한것이 되지 못한다.However, the conventional deployment of FIG. 1 is not satisfactory for today's high speed enemy aircraft.
예를 들어 빠르게 움직이는 표적의 경우 콘트롤러기 표적과 처음 만났을 때 광학축(104a)을 표적쪽으로 고정시키는 것은 어렵다. 이것은 처음에 포수(砲手)가 조준기의 광학선을 따라 표적을 잡기 위하여 마운트(102)를 급히 회전시키기 위해 콘트롤러(105)을 작동시켜야 하기 때문이다. 마운트(102) 회전은 쎈서(sensor)(27)에 의하여 콤퓨터(68)로 신호가 가는데 콤퓨터는 이것을 항공기 속도에 의한 각비행거리(angular fly)로 해석할 것이다.For example, in the case of a fast moving target, it is difficult to fix the optical axis 104a toward the target when first encountering the controller target. This is because the catcher must first operate the
그러므로 콤퓨터(68)는 서보(24)를 통하여 조준선을 결정하는 거울(제2도)의 경우 조준축(104a)의 선이 시계반대방향으로 급히 이동함)을 급격히 변화시키는 리이드 각을 산출하게 된다.Therefore, the computer 68 calculates a lead angle that rapidly changes the line of the aiming axis 104a in the counterclockwise direction in the case of the mirror (FIG. 2) that determines the aiming line through the
이 회전의 전체 효과때문에 정확한 발사 개시전에 필요한 동작인 포수가 항공기를 십자조준선에 잡아두고, 잡아둔 항공기를 놓치지 않기 위하여 필요한 각속도로 마운트를 회전시키는 것이 힘들다.The overall effect of this rotation makes it difficult for the catcher to hold the aircraft on the crosshairs, which is necessary before the correct launch, and to rotate the mount at the necessary angular velocity so as not to miss the aircraft.
그러므로 재래식 계통은 빠르게 움직이는 표적을 만났을때 무기계통에 요구되는 타격율에 어려움을 겪어왔다.Therefore, conventional systems have had difficulty in hitting the weapon system when encountering fast-moving targets.
그러므로 개량된 자동사격콘트롤러 계통을 공급함이 본 발명의 목적이다.It is therefore an object of the present invention to provide an improved automatic fire controller system.
특히 본 발명의 목적은 비교적 짧은 시간에 표적을 포착, 추척하고 표적이 무기의 사정거리안에서 비행할때 비교적 장시간에 표적을 격추시키는 사격 콘트롤러 계통을 제공하는 것이다.In particular, it is an object of the present invention to provide a fire controller system that captures and tracks a target in a relatively short time and shoots the target for a relatively long time when the target is flying within the weapon's range.
본 발명품의 앞에 언급한 목적과 기타 목적 및 특징은 중앙 처리 장치(central processing unit), 추적레이더 가동(可動) 조준측을 갖는 광학표적조준기 및 제어된 무기를 사용한 자동사격관제장치의 설명에서 알수 있다.The above and other objects and features of the present invention can be seen in the description of a central processing unit, an optical target sight having a tracking radar aiming side and an automatic fire control system using a controlled weapon. .
포수작동식콘트롤러(gunner actuated controller)는 포조준장치를 대표하는 광학축 및 관련추적 레이터 안테나를 표적의 현위치와 정렬하여 유지하기 위하여 첫째 피드백루우프(feed back loop)내에서 작동한다.Gunner actuated controllers operate in a first feed back loop to keep the target's representative optical axis and associated tracker antenna aligned with the target's current position.
포마운트의 회전율을 제어하기 위하여 조준기의 광학선 편향 서보루우프 (optical line of sight deflecting servo loop)와 함께 작동하는 리이드 각 신호를 콤퓨터 장치가 발한다.To control the rotation rate of the four mounts, the computer device generates a lead angle signal that works with the sight's optical line of sight deflecting servo loop.
본 발명의 여러국면에 따라 몇개의 신호는 광학축과 레이더 안테나 방향을 제어하기 위하여 포수콘트롤러(gunner controller)의 출력과 조준기의 광학선 변환 엑츄에터(optical line of sight shifling actuator)사이에 선택적으로 개입한다.According to various aspects of the present invention, several signals are selectively interposed between the output of the gunner controller and the optical line of sight shifling actuator of the aimer to control the direction of the optical axis and the radar antenna. Intervene.
이 신호는 콤퓨터로부터의 미래의 표적속도 투영(future target rate projec tion)과 레이더 리시버에 의하여 나타난 레이디(및 광학) 불일치 신호를 표시한다.This signal indicates future future target rate projections from the computer and lady (and optical) mismatch signals represented by the radar receiver.
계통의 정밀도가 충분히 크다고 가정할때 이 신호의 전체효과는 한번 포착된 표적을 계통이 자동추격할 수 있도록 하며 어떠한 부정확성 즉 표적이 포수의 광학선중심에서 이탈하는 경우가 발생한다면 포수는 그의 콘트롤러를 통해 이를 시정할 수 있도록 한다.Assuming the system's precision is high enough, the overall effect of this signal allows the system to automatically track a captured target once, and if any inaccuracies occur that cause the target to deviate from the catcher's optical center, the catcher will This can be corrected.
제3도에 따르면 본 발명의 원리와 일치하는 자동포제어계통을 볼 수 있다. 비행체(112)를 파괴하기 위하여 장체추적레이더(106, 108, 110), 광학조준기(104) 및 발사무기(100)를 갖는 제2도와 같은 자동표격장치에 이배치가 사용된다.According to FIG. 3, an automatic gun control system consistent with the principles of the present invention can be seen. This arrangement is used in an automatic targeting device such as FIG. 2 with
제3도의 배치는 엑츄에터장치로서 광학조준기(104)의 광학조준선(104a)을 변화(거울의 회전에 의하여) 시키기 위한 미러서버모터(mirror servo motor)(24), 고정기준프레임(예 : 선박의축)에 대한 가동포(可動砲) 케이스의 상대위치를 조절하기 위한 포마운트 서보모터(22) 및 안테나위치 조정을 위한 안테나서보(25)를 사용하고 있다.The arrangement in FIG. 3 is a
무기위치를 설정하는 다른 좌표(앙각[ø])가 유사한 장치 및 회로를 사용하는 것을 알았으므로 다음 설명은 하나의 위치좌표(방위각 [θ]) 에 중점을 두기로 한다.Since the other coordinates for setting the weapon position (angular angle [ø]) use similar devices and circuits, the following description focuses on one positional coordinate (azimuth angle [θ]).
예를 들어 포마운트서보모터(22)는 포마운트(102)의 좌우, 시계, 반시계 방향을 위치를 조절하고 있는 반면 이와 유사한 서보모터는 방위각위치에 관계없이 포신을 높혔다 낮췄다 하는데 사용된다.For example, the four-mount servo motor 22 adjusts the position of the four mount 102 to the left, right, clockwise, and counterclockwise directions, while a similar servomotor is used to raise and lower the barrel regardless of the azimuth position.
제3도는 배치에 포함된 하드웨어(hardware)는 실선(實線)으로 표시되어 있고 계통의 개념상 중요한 부분은 점선으로 표시되어 있다.In FIG. 3, the hardware included in the layout is indicated by a solid line and the conceptually important part of the system is indicated by a dotted line.
예를 들어 제3도는 표적과 포케이스사이의 각차(角差), 즉 에러(error)를 계산하는 써밍노우드(summing node)(10)를 나타내고 있다. 실상 이와 같은 각차나 에러는 이를 나타내기 위한 전기적신호를 발하는 전자장치가 없어도 포수에 의하여 육안으로 감지될 수 있다.For example, FIG. 3 shows a summing node 10 which calculates the angular difference between the target and the case, that is, the error. In fact, such a difference or error can be detected by the catcher with the naked eye even without an electronic device that emits an electrical signal to indicate this.
제3도 배치의 특수구조 및 기능을 살펴보기로 한다.The special structure and function of the arrangement of FIG.
첫째로, 적항공기(112)를 관찰하는 순간 포수는 광학조준기(104)의 광학축(104a)를 따라보면서 항공기를 조준기의 중심, 즉 십자선에 들어올 수 있게하는 방향으로 콘트롤러(105)를 작동시킨다.First, the moment the observer observes the
콘트롤러(105)의 전기적 출력은 다음에 설명할 써밍노우드(summing node)(52, 53 및 57)를 통과하여 써밍노우두(57)의 출력은 미리서보모우터(24)를 작동시킨다.The electrical output of the
이 과정에 의하여 서보모우터(24)는 올바른 위치포작(표적정조준)을 위해 광학축(104a)를 변화시킨다.(즉 편향 거울을 회전시킨다)By this process, the
제3도와 같이 서보모우터(24)의 위치출력(광학축(104a)을 결정하는)은 포수(砲手)의 개입을 필요로하는 피드백루우프(feedback loop)에 의하여 조절된다.As shown in FIG. 3, the position output of the servomotor 24 (which determines the optical axis 104a) is adjusted by a feedback loop requiring the intervention of the catcher.
즉, 써밍노우드(10)의 출력(포케이스에 대한 표적의 기계적 방위각 위치)은 노우드(10)의 출력(포-마운트-표적 간의 공간적 관계를 얻는 10에 대하여 요구되는 광학축위치)과 미러서보모우터(24)의 출력(실제축의 위치)의 차이를 출력으로 갖는 두번째 대수적 써밍노우드(12)로 공급한다.That is, the output of the summing norm 10 (mechanical azimuth position of the target relative to the case) is equal to the output of the norwood 10 (optical axis position required for 10 to obtain a spatial relationship between the four-mount and the target). The difference in the output (position of the actual shaft) of the
써밍노우드(10)로 가는 두입력(input)사이의 어떠한 차이도 십자조준선에 중심이 포착되지 않은 표적을 관찰하는 포수에 의하여 시각적으로 관측되어 그는 그 차이를 없애는 방향으로 서보모우터가 작동되도록 콘트롤터(105)를 운전한다.Any difference between the two inputs to the Summing Norm 10 is visually observed by the catcher who observes a target that is not centered on the crosshairs so that the servomotor is operated in such a way as to eliminate the difference. The
장치(55)는 포마운트(서보모우터(22), 미러서보모우터(24) 및 플레트폼의 운동)에 대한 출력상태(회전속도)를 써밍 노우트(57)에 신호를 보내는데 사용된다.The device 55 is used to signal the summation knot 57 with the output state (speed of rotation) for the four mounts (servomotor 22,
장치(55)는 간단한 관성 거울 레이트 자이로(simple inertial mirror rate gyro)를 포함하고 있으며, 자이로(gyro)의 출력을 써밍노우드(53) 출력과 반대방향으로 써밍노우드(57)에 인가된다. 레이트자이로(rate gyro)(55)의 목적은 포위치를 중심으로 원을 그리며 비행하는 항공기표적에 대한 정상상태(正常狀態) 해석으로부터 이해될 수 있다.The device 55 includes a simple inertial mirror rate gyro, and the output of the gyro is applied to the summing norm 57 in the opposite direction to the output of the summing norm 53. The purpose of the rate gyro 55 can be understood from the steady state analysis of the aircraft target flying in a circle around the posi- tion.
이와 같은 정상상태에 있어 광학축(104a)은 표적을 바라보며 어떤 일정한 각속도로 회전한다. 마찬가지로 포마운드서보(22)는 표적의 "미래" 위치로 고정되어 표적사정거리와 속도에 따른 적절한 리이드각을 가지고 동일한 회전속도로 돌게 된다.In this steady state, the optical axis 104a looks at the target and rotates at some constant angular velocity. Similarly, the four-mount servo 22 is fixed to the position of the target of the future and rotates at the same rotational speed with an appropriate lead angle according to the target shooting distance and speed.
가정된 경우에 있어 광학조준기는 포케이스와 함께 회전에 대하여 자체가 고정되어 있으므로 이 정상상태에서는 더 이상의 미러서보모터(mirror servo motor)의 회전이 필요없게 된다.In the assumed case, the optical collimator itself is fixed against rotation with the case, so in this steady state no further rotation of the mirror servo motor is necessary.
노우드(53)에 의하여 콤퓨터(68)의 표전속도 추정출력(target rate predicting output)(70)으로부터 노우드(57)에 공급된 신호를 없애기 위하여 자이로(55)가 사용된는데 그렇지 않다면 거울이 회전하게 된다. 마찬가지로 정상상태 해석으로부터 마운트(102)의 필요회전속도 θ는 콤퓨터(68)(리이드각신호와 함께)를 거쳐 서보모우터(22)에 전달됨을 알 수 있을 것이다.The gyro 55 is used to remove the signal supplied to the nod 57 from the target
물론 항공기표적이 레이더 탐석 비임(radar search beam)에 정조준되도록 θ 방향이 광학축(104a)과 함께 생각될때 자체추적레이더안테나(106)는 방위각과 일직선을 이루어야 한다.Of course the self-tracking radar antenna 106 should be in line with the azimuth angle when the θ direction is considered with the optical axis 104a so that the aircraft target is aimed at the radar search beam.
이 목적을 위하여 안테나위치 조절 서보모우터(25)는 미러서보모우터(24)의 위치 출력에 단순히 연결되어 그의 구속을 받게 된다.For this purpose, the
다음에 설명될 목적을 위하여 안테나서보모우터(25)는 저고도형식(low elev ation mode)의 운전을 위한 추가적인 선택가능한 고도(高度) 신호를 갖는다.For the purpose of the following description, the
콤퓨터(68)는 몇몇 계통 기능을 발휘한다.Computer 68 performs several system functions.
특히 적절한 사격티이드 각(114)를 결정하기 위하여 콤퓨터(68)는 앞서 언급한 표적비행 발사체탄도 모델 소프트웨어루틴(target flightprojectile ballistics model software routine)(72, 67)을 사용한다.In particular, the computer 68 uses the aforementioned target flightprojectile ballistics
콤퓨터(68)은 표적비행추정루틴(72)으로부터 표적속도 θ 와 ø를 유도해낸다. 그림 3에서와 같이 속도 출력 θ(방위각처리과정에서)는 써밍노우드(53)에 전달되는 한편 리이드각 (λø)과 θ신호는 써밍정선(summing junction)(62)에 들어가게 된다.The computer 68 derives the target speeds θ and ø from the target flight estimation routine 72. As shown in Fig. 3, the velocity output θ (during azimuth processing) is transmitted to the summing norm 53, while the lead angle λ ø and θ signals enter the summing
앞에 언급한 콤퓨터(68) 기능을 수행하기 위한 특수한 데이타 처리절차가 제4도에 설명되어 있다.A special data processing procedure for performing the computer 68 functions mentioned above is described in FIG.
써밍노우드(53)의 출력으로부터의 방위각속도(bearing rate)입력 (ø)은 아나로그-디지탈변환기(analong-to-digital converter)(130)에 의하여 숫자형식으로 바뀌어서 숫자입력으로 콤퓨터(68)에 들어간다.The bearing rate input (ø) from the output of the summing norm 53 is converted into a numerical format by an analog-to-digital converter 130 and the computer 68 is converted into a numerical input. Enter
방위각속도 입력이 사용되었을때는 θ를 얻기 위하여 적분되어야 한다. 방위각 (θ)은 레이더리시버로(110)부터의 앙각(ø) 및 표적거리(R)와 함께 극좌표에서 직고좌표로의 변환 프로그래밍(132)에 입력으로 들어간다.When azimuth velocity input is used, it must be integrated to obtain θ. The azimuth angle [theta] enters the polar programming to rectangular coordinate transformation 132 together with the elevation angle ø and the target distance R from the
소프트웨어(132)는 극좌표 방위각 (θ), 앙각(θ) 및 표적거리(R)를 직고좌표의 X, Y, Z 값으로 변환시킨다.The software 132 converts the polar azimuth angle [theta], elevation angle [theta], and target distance R into X, Y and Z values of the rectangular coordinates.
코우딩(coding)(131)의 연산방식(Algorithm)을 형성하는, 극좌표에서직고좌표를 변환시키는 방정식은 이 기술에 수련된 사람에게 널리 알려져 있다.Equations for transforming the polar coordinates from the polar coordinates, which form an algorithm of the coding 131, are well known to those skilled in the art.
데이타의 평활(smoothing)과 추정(predicting)을 위해, 또한 직고좌표상의 속도 벡타 X, Y, Z 를 구하기 위하여 (알려진 시간 증가분에 대한 좌표변화를 측정함으로써) 칼만필터(kalman filter)(71)가 사용된다.For smoothing and predicting data, and also to find the velocity vectors X, Y, and Z in Cartesian coordinates (by measuring the coordinate change over a known time increment), the kalman filter 71 Used.
데이터처리과정(71)에서 계산된 표적의 직고좌표 속도성분은 직고좌표를 극좌표로 바꾸는 변환기(134)(잘 알려진 관계식을 다시한번 적용함) 안에서 극좌표속도 성분으로 변환되어 θ 및ø 이 산출된다.The target coordinate velocity component of the target calculated in the data processing 71 is converted into the polar coordinate component in the converter 134 (applying the well-known relation once again) which converts the coordinate coordinate to the polar coordinate, and θ and ø are calculated.
이때의 ø 속도는 콤퓨터(68)이 의한 방위각속도 출력으로 공급되어 써밍노우드(53)(제3도 참조)의 두번째 입력으로 통과하게 된다.The velocity at this time is supplied to the azimuth velocity output by the computer 68 and passes through to the second input of the summing norm 53 (see FIG. 3).
포와 조준선 방위사이의 적절한 리이드각 (λø)(114)과 리이드 각 변화율(λø)을 확인하는 출력신호를 얻기위한 반복 계산 과정을 위하여 칼만필터(kalman filter)(71)의 출력이 배행모델링(flight modeling)(72), 발사체탄도모델소프트웨어( 67) 및 직교-극좌표중간 변환기(135)에 공급되는데, 이 리이드각은 표적 방위각 속도와 함께 써밍노우드(139)에서 결합된다.The output of the kalman filter 71 is flighted for an iterative calculation process to obtain an output signal that identifies the appropriate lead angle (λø) 114 and the lead angle change rate (λø) between the gun and line of sight orientation. modeling 72, projectile
그 후 써밍노우드(139)의 출력은 써밍노우드(62)(제3도 참조)의 입력으로 공급된다.The output of the summing
다시금, 제4도에 설명된 각각의 소프트웨어 부분은 이 기술분야에 숙련된 사람에게는 잘 알려져 있으므로 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.Again, each piece of software described in FIG. 4 is well known to those skilled in the art, and further description thereof will be omitted.
제3도의 배치도 다시 보면 레이더리시버(110)는 오차신호를 써밍노우드(52)에 입력으로서 전달하는 것을 볼 수 있는데 이는 레이더안테나 방향에 대하여 표적중심이 이탈한것을 나타낸다. 그리하여 예를 들어 복합레이더장치(106, 108, 110)는 중앙안테나측으로부터 대칭으로 갈라진 장소에서 레이다로부터 발사되어 돌아오는 신호를 검사하는 자체추격레이다 계통을 포함할 수 있다. 안테나가 항공기에 적절히 조준되어 있다면 이와 같이 받은 신호의 진폭은 실제적으로 같다. 두개의 반사신호의 진폭이 상이하다면 안테나와 표적이 정렬되어 있지않음을 지시하는 것으로서, 방향과 불균형의 량(量)을 지시하기 위하여 신호가 발생된다.Referring again to the arrangement of FIG. 3, the
이 신호는 다시 써밍노우드(52)의 입력으로 공급된다.This signal is again fed to the input of the summing nose 52.
앞의 장치설명을 염두에 두면 제3도의 사격관제계통의 작동이 간략히 정리된다. 앞에 설명된 방법으로, 레이더리시버프로세서(radar receiver processor((110)의 출력과 써밍네트윅(summing network)(53)에 공급된 콤퓨터표적 레이트 투영신호( computer target rate projection signal)를 잠시동안 무시하면, 표적을 바라보는 포수는 앞에 설명한 방법대로, 즉 서보액츄에터(servo actuator)(24)를 거쳐서 현재 표적위치에 조준기와 광학선(104a)이 향하도록 간단히 콘트롤러(105)를 운전하게 된다. 미러서보모우터(24)가 조준기 광학선(104a)을 조절할때, 서보모우터(24)의 취치 출력은 콤퓨터(68)에 의하여 써밍노우드(62)에 공급된 리이드 각 및 속도출력과 함께 포마운트(102) 이동사보모우터(22)의 입력역할을 한다.With the foregoing device description in mind, the operation of the fire control system of FIG. 3 is briefly summarized. By the method described above, if the output of the
그러므로 포수가 표적에 조준기의 조준선(104a)을 맞추려고 콘트롤러(105)를 작동시킬때 레이더가 공급한 사정거리정보 및 포수가 알아낸 방위각 변화정보는 조준선에 대한 포마운트 위치를 정하기 위하여 리이드 각을 추정할 수 있도록 한다.Therefore, the range information supplied by the radar and the azimuth change information obtained by the gunner when the gunner operates the
계속 잠시동안 써밍포인트(52, 53)의 기능을 무시한다면, 장치는 계속해서 앞에 설명한 기능을 발휘하고 있고, 서보모우터(24)의 필요한 조종을 동원하여현재 항공기위치를 조준선에 맞추기 위하여 포수는 단순히 콘트롤러(105)를 이용하게 된다.If you continue to disregard the functions of the Summing Points 52 and 53 for a while, the device will continue to perform the functions described above, and the gunner will use the necessary control of the
이러한 작동은 자동적으로 포를 적절한 리이드 각으로 회전시켜 위치를 잡게 한다.This operation automatically rotates the gun to the appropriate lead angle to position it.
포수에 주는 실제도움으로서 콤퓨터출력(70)은 써밍노우드(53)와 써밍노우드(57)를 거쳐 서보모우터(24)에게 표적의 방위각 변화율의 추정을 제공한다.As an actual aid to the catcher, the
콤퓨터의 추정이 정확하고 정상상태에서 계통이 정확히 정렬되어 있음을 가정할때, 포마운트가 필요한 리이드각을 유지하가 위하여 필요한 속도로 회전하고 있다고 신호를 모내는 자이로(gyro)(55)출력에 의하여 콤퓨터의 속도 추정은 정확히 맞아 떨어질수 있다.Assuming that the computer estimates are accurate and that the system is aligned correctly under normal conditions, the gyro 55 outputs the signal that the formount is rotating at the speed required to maintain the required lead angle. The computer's speed estimate can be correct.
어떠한 콘틀로러(105)(또는 포수)의 참여없이도 조준선(104a)은 관학조준기(104) 십자선에 들어온 표적(112a)에 유지된다.Without any participation of the controller 105 (or catcher), the line of sight 104a remains at the
그러므로 이와 같은 정확한 계통운전을 가정하면 포(100)는 운전자 없이도 자동적으로 표적을 맞힐수 있을 것이다.Therefore, assuming such accurate system operation, the artillery 100 will be able to automatically hit the target without a driver.
만일 약간 부정확한 추적이 발생하였다면 포수는 십자조준선을 통하여 표적의 운동발향과 속도를 쉽게 관찰하여 표적을 적절한 조준선위치로 오게하기 위하여 콘트롤러(105)를 통하여 신호로 보내게 된다.If a slight inaccurate tracking has occurred, the catcher will signal through the
이상과 같은 기능형태에서 포수는 혼자서 표적을 십자조준선에 정조준시켜야 했을때에 비해 더 작고, 더 천천히 변하는 오차만을 수정하면 된다.In the above functional form, the catcher only needs to correct the smaller, slower changing error than if the target had to be aimed at the crosshair alone.
그러므로 자동사격관제의 정확성 및 효율은 향상된다.Therefore, the accuracy and efficiency of automatic fire control is improved.
마찬가지로 표적이 안테나(106)와 마주보는 위치에서 정조준에서 벗어나 이동하는 것이 레이타로 포작되었을때 서보모우터(24)를 적절히 움직이라는 수신호를 제공함으로서, 레이데리시버-프로세서(110)로부터 써밍노우드(52)로 가는 입력은 포수를 지원하게 된다.Similarly, when the target moves out of sight at the position facing the antenna 106, it provides a hand signal to properly move the
안테나서보모우터(25)는 안테나(106)가 조준기의 광학선(104a)과 정렬되도록 하므로, 안테나 중심으로부터 어떠한 이탈도 광학조준기(104)에 다한 이탈신호를 발하게 된다. 그러므로 써밍노우드(52,53)는 자동적으로 미러서보(mirror servo)(24)(콤퓨터(68)와 서버모우터(22)을 통한 포마운트도 마찬가지도)의 위치를 정해줌으로 포수의 수고를 크게 덜어주고 또한 표적을 일단 포착만하면 손대지 않고 자동포화관계도 가능케 해준다.The
포착후에 포수의 수고가 있다면 그것은 안테나위치와 조준기의 광학선이 정렬되어 있지 못한 것을 조절한다거나 항공기속도추정의 부족한 점을 조절하기 위한 미미한 수정이다.If the catcher's trouble after capture, it is a minor modification to adjust the antenna's position and the sight's optical line out of alignment or the lack of airspeed estimation.
앞에 언급한 설명 및 제3도의 장치는 두개의 필요축(軸) 가운데 하나를 다른 포화관제에 대하여 주로 논의하였음을 말해둔다. 특히 방위각, 즉 θ 방향 포화관제 좌표에 대하여 논의하였다.The foregoing description and the apparatus of FIG. 3 say that one of the two necessary axes was discussed primarily with respect to the other saturation control. In particular, the azimuth angle, that is, the saturation control coordinates in the θ direction, were discussed.
논의된 바와 같이 유사한 구조가 고도, 즉 ø 변수에 대하여 적용된다. 예를 들어 수직방향으로 운전할 수 있는 서보(servo)는 편향(偏向) 거울을 수직방향으로 움직이게 함으로서 조준기의 광학선을 편향시키며, 서보모우터(22)의 필적하는 또 하나의 서보모우터가 포고도플 올리고 내리는데 사용되고, 서보모우터(25)와 필적할만한 또 하나의 서보모우터는 안테나 방향을 올리고 내리는데 사용될 수 있다.As discussed, a similar structure applies for altitude, i. For example, a servo that can operate in the vertical direction deflects the optical line of the aimer by moving the deflection mirror in the vertical direction, and another comparable servomotor of the servomotor 22 is declared. Another servomotor that is used to raise and lower the doppler and comparable to the
앞에 언급한 후자의 경우 안테나 고도를 어떠한 최소높이 이하로 내리는 것은 가끔 바람직하지 않음을 알 수 있다.In the latter case, it may sometimes be undesirable to lower the antenna altitude below some minimum height.
예를 들어 함성의 방공(防空) 장치에 사용되는 경우, 적항공기가 저공비행을 할때 물표면의 반사가 표적의 발견 및 추적의 방해를 주는 위치 이하로 레이다 안테나를 낮추는 것은 부적합하다.For example, when used in air defense devices of a ship, it is inappropriate to lower the radar antenna below the position where the reflection of the water surface hinders the detection and tracking of the target when the enemy aircraft is flying low.
이와 같은 목적을 위하여 제3도의 복합장치에는 터미날(terminal)(75)을 통하여 콤퓨터에게 안력나의 수직앙간(또는 고도)(ø)신호를 발하는 수직안테나자이로( vertical antenna gyro)(74)가 포함되어 있다.For this purpose, the composite device of FIG. 3 includes a vertical antenna gyro 74 which emits a vertical angular (or altitude) signal of the eye to the computer via a terminal 75. have.
수직앙각이 최소필요방향과 같다면 콤퓨터는 안테나제어를 "저고도(앙각) 상태(low elevation mode)"으로 전환시켜 모우터(25)에 해당하는 수직안테나서보모우터에 최소앙각값을 전해 주게 된다.If the vertical elevation angle is equal to the minimum required direction, the computer switches the antenna control to the “low elevation mode” and delivers the minimum elevation angle to the vertical antenna servo motor corresponding to the
저앙각형식의 취해졌을때 (출력노우드(80)에서 콤퓨터(68)가 신호를 보낸대로) 레이더안테나축과 조준기광학선(앙각)과의 ø-축상의 불일치를 제거하기 위하여 수정회로(66)가 작동된다.When taken in low angle form (as signaled by computer 68 at output node 80), the correction circuit (66) eliminates the mismatch on the ø-axis between the radar antenna axis and the aiming optical line (angle). ) Is activated.
회로(66)는 중앙 연산 장치(C. P. U)(68)에 의하여 출력노우드(80)에서 신호를 발한 저앙각형식 운전하에서 (110)과 (52)요소가 연결이 안되도록 제어된 스위치를 갖고 있다.The
그러므로 제3도의 자동포화관제장치는 표적을 쉽사리 포착하여 그 표적을 추격, 발사할 수 있어 운전자(포수)의 감독을 극소화할 수 있으므로 포수의 임무를 간단하게 할 수 있고 무기 계통의 효율을 향상시킬 수 있다.Therefore, the automatic saturation control device of FIG. 3 can easily catch a target, pursue and fire the target, thereby minimizing the supervision of the driver (catcher), thereby simplifying the catcher's mission and improving the efficiency of the weapon system. Can be.
앞에 언급한 장치는 단지 본 발명의 원리를 설명하는데 지나지 않는다. 본 발명의 취지와 적용범위를 이탈하지 않고도 수많은 개량품과 응용이 있을 수 있음은 이 기술분야에 숙련된 사람에게는 명료할 것이다.The aforementioned device is merely illustrative of the principles of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that there may be numerous improvements and applications without departing from the spirit and scope of the present invention.
예를 들어 앞서 언급한 레이트서보입력을(rate servo inputs)은 해당 쎈서( sensor)의 적절한 변화를 주어 그에 따라 변화된 응답특성(response characteristic)을 가지고 이 기술분야에 숙련된 사람들에게 잘 알려진 위치입력으로 대치될 수 있다.For example, the above mentioned rate servo inputs are appropriate positional inputs of the sensor, and thus are known position inputs that are well known to those skilled in the art, with corresponding response characteristics. Can be replaced.
예를 들어 레이트자이로(rate gyro)(55)보다는 위치가 사용되어, 자이로(55)의 출력은 콘트롤러(105)가 발한 신호와 함께 미러서 보모우터(24)의 위치입력으로 취급할 수 있다.For example, the position is used rather than the rate gyro 55, so that the output of the gyro 55 can be treated as a position input of the
또한 제3도 배열은 포(100), 조준기(104) 및 안테나(106)등을 지지하는 플레트폼의 요동, 즉 배의 핏칭(pitching)과 롤링(rolling)을 자동적으로 극복하는 구조물을 일반적으로 포함할 수 있다.The third degree arrangement also generally provides for a structure that automatically overcomes the rocking of the platform supporting the gun 100, the
이것은 추가로 직렬 써밍노우드를 설치하고, (즉 멀티플 써메이션(multiple summation)을 위한 한 노우 사용하여), 입력으로서 플레트폼 속도(platform rate)(또는 위치) 신호를 공급함으로써 성취될 수 있다.This can be achieved by additionally installing a serial summing norm (i.e. using one know for multiple summation) and supplying a platform rate (or position) signal as input.
Claims (1)
Priority Applications (1)
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KR7602761A KR810001061B1 (en) | 1976-11-05 | 1976-11-05 | Automated fire control apparatus |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109595985A (en) * | 2018-10-08 | 2019-04-09 | 中国人民解放军空军预警学院雷达士官学校 | A kind of radar with cannon is counter observes means for correcting and method |
CN113829994A (en) * | 2020-06-08 | 2021-12-24 | 广州汽车集团股份有限公司 | Early warning method and device based on vehicle exterior whistle, automobile and medium |
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- 1976-11-05 KR KR7602761A patent/KR810001061B1/en active
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CN109595985B (en) * | 2018-10-08 | 2024-03-15 | 中国人民解放军空军预警学院雷达士官学校 | Radar and artillery anti-target correcting device and method |
CN113829994A (en) * | 2020-06-08 | 2021-12-24 | 广州汽车集团股份有限公司 | Early warning method and device based on vehicle exterior whistle, automobile and medium |
CN113829994B (en) * | 2020-06-08 | 2023-11-21 | 广州汽车集团股份有限公司 | Early warning method and device based on car external whistling, car and medium |
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