NL8001799A - Vuurleidinginrichting, in het bijzonder voor een mobiel vliegafweerstelsel. - Google Patents

Description

! smÊ^BËaBk f N.Q. 28.375 -1- j j

Vuurleidinginrichting, in het bijzonder voor een mobiel vliegafweerstelsel.

»

De uitvinding heeft betrekking op een vuurleidinginrichting, in het bijzonder voor een mobiel vliegafweerstelsel met sensoren voor het vangen en volgen van het doel en met bijstuurinrichtingen voor de sensoren en de wapens, waarbij de wapenbijsturing geschiedt onder inachtname van 5 een voorhoudwaarde en het volgen van het doel, het bijsturen van de sensoren en de wapens en de voorhoudberekening worden ondersteund door een rekeninrichting.

Het is bekend om voor de vuurgeleiding van een vliegafweerstelsel een zoekradar, een optische inrichting en een volgradar (vuurleidingradar) 10 samen met een rekeninrichting voor het vangen en volgen- van het doel te kombineren (Flugwehr und -technik, deel 10 en 11, 1957).

De verwerking van de signalen van de sensoren voor de plaatsing, het doel volgen, en het richten van de wapens geschiedt daarbij in een rekeninrichting, die gelijktijdig meerdere funkties moet uitvoeren, bij-15 voorbeeld het transformeren van de gemeten doelkoördinaten en het berekenen van de voorhoud onder inachtname van de ballistiek van de projektielen. Aangezien de rekeninrichting alle funkties van een vuurleidinginrichting moet kunnen uitvoeren wordt aan deze rekeninrichting een bijzondere betekenis gehecht. Behalve een bijvoorbeeld als analoge rekeninrichting uitge-20 voerde hoofdrekeninrichting, die de doelinformatie verwerkt, de doelsnel-heid en de vliegtijd van het projektiel berekent evenals de voorhoudhoek van het wapen en de herstuurgrootheden voor de richtaandrijving van de doelvolgradar levert, staat bij het uitvallen van de hoofdrekeninrichting een noodrekeninrichting ter beschikking, die een benaderende voorhoudbe-25 rekening kan uitvoeren. Een dergelijke als centrale rekeninrichting ontworpen hoofdrekeninrichting moet behalve zuivere rekenfunkties ook de bijstuurregeling voor de sensoren en de wapens overnemen. De komplexe vervlechting van de rekeninrichting met praktisch alle systeemkomponenten van een vuurleidinginrichting werkt nadelig op de modificeerbaarheid, eenvoudig 30 onderhoud en de betrouwbaarheid van de totale inrichting. Analoge rekeninrichtingen zijn vanwege de toegepaste technologie bovendien nog wat betreft hun nauwkeurigheid begrensd.

De snelle verdere ontwikkeling van vliegtuigen en helicopters dwingt bovendien tot een aanpassing van de luchtafweer tegen de toenemende 35 bedreiging. Een schakelingtechnische aanpassing van de vuurleidinginrich-tingen aan deze gestegen eisen is vanwege de bovenvermelde redenen alleen uitvoerbaar met gekompliceerde en kostbare veranderingen.

8001799

Aan de uitvinding ligt thans het probleem ten grondslag de betrouwbaarheid en het onderhoud van een vuurleidinginrichting van de in de aanhef genoemde soort te verbeteren, en zijn nauwkeurigheid in het bijzonder bij. hoge snelheden te verhogen en een hoge flexibiliteit wat betreft de aanpas-5 sing aan nieuwe eisen, bijvoorbeeld de toepassing van nieuwe munitiesoorten, het invoeren van nieuwe bedrijfssoorten, de aanpassing aan de gewijzigde ECM-bedreiging, enz, te bereiken. Volgens de uitvinding wordt dit probleem aldus opgelost, dat meerdere zelfstandige digitale bijstuurrekeninrichtin-gen, waarvan er telkens een is toegevoegd aan een sensor of een kombinatie 10 van sensoren en aan de wapenaandrijvingen voor hun bijsturing (autonome bijsturing), met tenminste êén voorhoudrekeninrichting en eventueel met een rekeninrichting voor vliegtuigposities zijn verbonden, die door middel van een rekeninrichting voor de bedrijfssoorten voor het sturen van de bedrijfssoorten wat betreft de verknoping van ingangs- naar stuursignalen, de toe-15 voeging van de afzonderlijke funkties in afhankelijkheid van de gekozen bedrijfssoort alsmede de verbinding van de overeenkomstige installatiedelen kunnen worden gekoördineerd.

Een aldus uitgevoerde vuurleidinginrichting is door de konsequente scheiding van funkties overzichtelijk en minder vermaasd en daardoor met 20 geringere kosten programmeerbaar en bij noodzakelijke modifikaties gemak-kelijker omprogrammeerbaar, Zo kan bijvoorbeeld de ballistiekfunktie voor de aanpassing aan het ballistische gedrag van nieuwe projektielsoorten gemakkelijker worden gewijzigd. Ook kan bij toepassing van nieuwe sensoren voor de passieve doelvolging de sturing van de bedrijfssoorten op een-25 voudige wijze worden veranderd. Een eenvoudige uitwisseling van de sensoren met de bijbehorende autonome bijstuurrekeninrichtingen tegen andere wordt mogelijk door een genormeerde doorsnijdingsplaats (bijvoorbeeld bus-stelsel). Een verder voordeel bestaat daarin, dat de autonome sturing van meerdere sensoren een meervoudige doelvolging mogelijk maakt, wat een voorwaarde 30 is voor een verkorting van de reaktietijd bij bestrijding van meerdere gelijktijdig of vlak na elkaar aanvallende doelen.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding verknoopt de bedrijfssoortenrekeninrichting via een stuurbus alle schakelingkomponen-ten van de vuurleidinginrichting in afhankelijkheid van de gekozen bedrijfs-35 soort logisch en in de tijd juist, waarbij de aan de sensoren en de wapens toegevoegde bijstuurrekeninrichtingen via een bus op tenminste een voorhoudrekeninrichting zijn aangesloten.

Bovendien wordt de toepassing van onderhoudsprogramma's mogelijk, met behulp waarvan in off-line-bedrijf bij onderhoudswerkzaamheden de 40 diagnose en het vaststellen van fouten worden ondersteund.

8001799 -- ff—'

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van de tekeningen.

Fig. 1 toont een blokschema van een vuurleidinginrichting voor een gepantserd voertuig met luchtafweerkanonnen $ / 5 fig. 2 toont een blokschema van een vuurleiding-rekeninstallatie; fig. 3 toont details van een bijstuurrekeninrichtingj fig. 4 toont het principe van een speciale vuurleidingrekeninrich- ting.

De funkties van de afzonderlijke, met verwijzingstekens aangegeven 10 groepen van de in fig. 1 weergegeven vuurleidinginrichting, worden in de hierna volgende tabel beschreven.

Hierbij worden de volgende verwijzingstekens toegepast: doelazimut ^ λ doelelevatie '

15 doelafstand Γ F X

karthesische koördinaten J y snelheid . V L ^

versnelling \Z

8061750

Groep Funktie

Zoekradar 1 - Ontdekking van vliegende doelen - Het weergeven van vliegtuigposities op het zoekradarscherm (PPI) 5 - Redundante meting van de doelafstand en levering van deze doelafstand via de ANR 1 (zoekradar) tot de ANR 2 (volgradar) en ANR 4, 5 (periscoop) IFF 2 - Onderscheiding vriend/vijand in de weergave 10 op het zoekradarscherm (PPI) - Vuurblokkering bij vrienddoelen in volgtoestand

Volgradar 3 - Volging van het doel (sensor) - Levering van doelinformatie via ANR 3 (volg radar) aan de voorhoudrekeninrichting 7 (x, y, 15 . z, v, v)

Laser 4a - Redundante, tegen storingen beveiligde meting van de doelafstand - Levering van de doelafstand via de ANR 2 (laser) naar ANR 3 (volgradar) en ANR 4, 5 (periscoop 3) 20 Bedrijfssoorten - Verknoping van de vuurleidinggroepen volgens de

Rekeninrichting 5 bedrijfssoorten - Logische verknoping van de ingangssignalen naar de stuursignalen - Sturing van het tijdsverloop 25 Periscoop 6 - Optische plaatsing en doêlvolging (sensor) - Levering van doelinformatie via de ANR 4 of 5 aan de voorhoudrekeninrichting (x, y, z, v, v) onder toepassing van de afstandsinformatie van de zoekradar of de volgradar of de laser 30 Voorhoudrekeninrichting 7 - Berekening van de voorhoudhoek en daaruit de richthoek voor de toren en het wapen 8 voor het sturen van de ANR 6 (wapen)

Het funktieverloop in de radar-bedrijfssoort is als volgt: De rondzoekradar 1 tast het luchtruim af, bijvoorbeeld eenmaal per sekonde.

35 De gevangen doelen worden op het bijbehorende beeldscherm wat betreft 8001799 -5- 1 I j hoek en afstand weergegeven. Een hoogte-aanduiding ontbreekt. De operator beslist aan de hand van het beeldscherm, welk doel bestreden moet worden en plaatst een doelindikatie op het doel. Door een bevel wordt de aangegeven doelpositie overgedragen aan de volgradar 3. Via de autonome bij-5 stuurrekeninrichting ANR 3 (volgradar) wordt het gekozen doel volgens de zijdelingse hoek toegewezen aan het richttoestel 4· van de volgradar 3, dat de antenne draagt en op afstand toegewezen aan de volgradar. De nog ontbrekende hoogtehoek verkrijgt de volgradar door een hoogtezoekbeweging van de antenne. De antenne stopt zodra het aangewezen doel door de volg-10 radar wordt ontdekt. Daarna volgt de volgradar automatisch het doel volgens de drie koördinaten, zijdelingse hoek, hoogtehoek en afstand en wordt kon-tinu de gemeten doelpositie, de snelheid v en de versnelling v aan de voorhoudrekeninrichting 7 doorgegeven. De rekeninrichting stelt de voorhoud-hoek vast en berekent hieruit de riehthoek voor de toren en het wapen 8, 15 onder inachtname van de daginvloeden (extra informatie 9), zoals aanvangs-snelheid Van het projektiel, de luchtdruk, de temperatuur, de windsnelheid en de windrichting,

Fig. 2 toont een digitale rekeninrichting, die bestaat uit de voorhoudrekeninrichting 7, de autonome bijstuurrekeninrichtingen ANR 1 tot 20 6, de bedrijfssoortenrekeninrichting 5 en de vliegtuigpositierekeninrich-ting FLR. Uit dit overzicht blijkt, dat de bijstuurrekeninrichtingen ANR funktioneel zijn toegevoegd aan de afzonderlijke sensoren, zoekradar (afstand), volgradar en de beide periscopen K, R en het wapen 8 en decentraal en autonoom hun bijsturing via de richtaandrijfinrichtingen RA (volgradar, 25 periscoop, wapen) overnemen. Alle bijstuurrekeninrichtingen ANR 1 tot 6 zijn via de bedrijfssoortenrekeninrichting 5 en gedeeltelijk ook direkt met de voorhoudrekeninrichting 7 verbonden. De bedrijfssoortenrekeninrichting 5, die vrij kan worden geprogrammeerd, stuurt de logische en in de tijd juiste verknoping van alle systeemkomponenten.

30 Aan de hand van fig·. 3 wordt thans het principe van een nastuur- rekeninrichting, bijvoorbeeld voor een doelvolgradartoestel, nader toege-lieht. Uit de informatie van het radartoestel 11 en de positie van het richttoestel 12 wordt de doelpositie in polaire vorm bepaald: ^ ^ (zijdelingse hoek van het doel),^ (hoogtehoek van het doel), r^ (afstand van 35 het doel). De informatie van de radar en het radarrichttoestel worden na omzetting elk toegevoerd aan een analoog-digitaalomzetter 13, 14- van een opteltrap 20 en in een trap 15 voor de koördinatentransformatie omgezet in karthetische koördinaten, teneinde schijnversnellingen te vermijden, die bij de berekening in een polair koordinatenstelsel zouden optreden* Uit de 4Ό nieuwe doelkoördinaten x, y, z worden de doelsnelheid v en de afleiding van 8001799 L iiumi [—rutiii n~nm~im—rr~T*r~i~nrTr*— storende grootheden in de trappen 16 .... 19 af gevlakt. De af gevlakte grootheden worden in karthesische vorm (koördinatentransformatie 23) doorgegeven aan de voorhoudrekeninriehting en na terugtransformatie in polaire grootheden gebruikt voor de vorming van de korrektiewaarde met behulp van een 5 rekeninrichting 24·. In een opteltrap 21 worden polaire doelinformatie en korrektiewaarde verknoopt en na digitaal/analoog-omzetting als stuurgroot-heid doorgegeven aan de doëlvolgradarbesturing 22. Aan een ingang E van de opteltrap 21 kan informatie van een verdere sensor worden toegevoerd.

Behalve de nastuurrekeninrichtingen en de bedrijfssoortenreken-10 inrichting omvat de digitale rekeninstallatie als voornaamste komponent de voorhoudrekeninriehting. De voorhoudrekeninriehting berekent uit de door de nastuurrekeninrichtingen geleverde doelinformatie het trefpunt en daaruit de richthoek voor de wapens. Samen met de bijstuurrekeninrichtingen en de bedrijfssoortenrekeninrichtingen verschaft de voorhoudrekeninriehting 15 een zeer grote flexibiliteit. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk door ompro-grammering ballistische funkties uit te wisselen en daardoor op eenvoudige wijze de toepassing van een nieuwere soort munitie mogelijk te maken. Ook kunnen bijvoorbeeld bij invoering van passieve doelvolgmethoden door gebruik van voor infrarode straling gevoelige sensoren nieuwe bedrijfssoorten 20 worden ingevoerd.

Voor de berekening van het waarschijnlijkste trefpunt kunnen verschillende strategieën worden gebruikt. Behalve de gebruikelijke methoden, zoals lineaire en kwadratische extrapolatie, kan ook worden gedacht aan methoden van de waarschijnlijkheidsrekening, bijvoorbeeld de Kalman-filte-25 ring, terwijl ook rekening kan worden gehouden met speciale anti-luchtafweer-profielen. Het uitmanoeuvreren van luchtafweerinrichtingen met behulp van speciale vliegvormen van aanvallende vliegende doelen wordt hierdoor aanzienlijk bemoeilijkt. Door toepassing van meer dan een voorhoudrekeninrich-ting in kombinatie met de autonome bijstuurrekeninrichtingen (bijvoorbeeld 30 meer dan een voorhoudberekening) ontstaat de mogelijkheid de voorhoudwaar-de van meer dan een doel vast te stellen en hiermee reaktietijd te besparen. Bij grote stelsels met meer dan een onafhankelijk wapen (bijvoorbeeld kanonnen en raketten) ontstaat hierdoor ook de mogelijkheid op meerdere doelen aan te vallen.

35 In verband met het bovenstaande toont fig, 4· een schema van een vuurleidinginrichting voor bestrijding van meerdere doelen en kiesmoge-lijkheid met optimale voorhoudstrategie. Uit de ingangssignalen van n sensoren S 1 .,. S n worden in de bijbehorende autonome bijstuurreken-inrichting ANR 1 tot ANR n de stuursignalen voor de bijsturing van de 4-0 sensoren opgewekt, evenals doelinformatie via een invoerbus E-bus, geleverd 8001799 « ’ ........

^ΠΓ| U

-7- % ^BfisSSBR J

1__————1 aan de voorhoudrekeninrichtingen VHR 1 tot VHR n. De voorhoudrekeninrich-tingen berekenen eventueel volgens verschillende strategieën het waarschijnlijkste trefpunt en leveren de bijbehorende stuurinformatie via een uitvoerbus A-bus aan de bijstuurrekeninrichtingen ANR n+1, ANR n+2 5 van de wapens WS1, WS2. Voor de strategieën komen bijvoorbeeld kwadratische extrapolatie, vlucht-vooruit-berekening bij anti-luchtafweermaat-regelen in aanmerking. Bovendien berekent de voorhoudrekeninrichting voortdurend de trefwaarschijnlijkheid, die o.a. afhangt van het toegepaste algoritme, de doelafstand, de doelsnelheid en de doelversnelling 10 en van een vooraf gegeven salvolengte. Dit wordt in passende vorm aan de operator getoond, zodat deze de mogelijkheid heeft het afweertijdstip optimaal te kiezen. Bovendien is het mogelijk een optimum tussen trefwaarschijnlijkheid en munitieverbruik te vinden en dit te gebruiken voor de sturing van de salvolengte. De bedrijfssoortenrekeninrichting 5 verknoopt 15 hierbij via een stuurbus S-bus alle komponenten van de vuurleidingsinrich-ting al naar gelang een van de boven aangegeven bedrijfssoorten.

8001799

Claims (8)

1. Vuurleidinginrichting, in het bijzonder voor een mobiel luchtafweerstelsel met sensoren voor het vangen en volgen van het doel en met bijstuurinrichtingen voor sensoren en wapens, waarbij de wapenbijsturing 5 plaats vindt onder in achtname van een voorhoudwaarde en waarbij de doel-volging en de voorhoudberekening worden ondersteund door een rekeninrichting, met het kenmerk, dat meerdere zelfstandige digitale bijstuurrekeninrichtingen (ANR), waarvan er telkens een is toegevoegd aan de sensoren (SI ... Sn) of een groep van sensoren en wapens (WS1, WS2) 10 voor hun autonome bijsturing, met tenminste een voorhoudrekeninrichting (VHR) zijn verbonden, die met behulp van een rekeninrichting voor de bedrijfssoorten (BR) voor de besturing van de bedrijfssoorten, wat betreft de verknoping van ingangssignalen naar stuursignalen, de toevoeging van de afzonderlijke funkties afhankelijk van de gekozen bedrijfssoort, en 15 de verbinding van de overeenkomstige installatiedelen kunnen worden ge-koördineert (fig. 4).

2. Vuurleidinginrichting volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de bedrijfssoortenrekeninrichting (BR) via een stuurbus (S-bus) de noodzakelijke schakelingkomponenten van de vuurleidinginrich- 20 ting afhankelijk van de gekozen bedrijfssoort logisch en in de tijd juist verknoopt en de aan de sensoren (SI ...Sn) en wapens (WS1,WS2) toegevoegde bijstuurrekeninrichting (ANR) via een invoer- respektievelijk uitvoerbus (E-bus, A-bus) op tenminste een voorhoudrekeninrichting )VHR) zijn aangesloten.

3. Vuurleidinginrichting volgens conclusie 1 en 2,met het kenmerk, dat gelijktijdig meerdere doelen onafhankelijk kunnen worden gevolgd, voor elk doel een voorhoudberekening wordt uitgevoerd en aldus de reaktietijd wordt verkort.

4. Vuurleidinginrichting volgens een van de voorgaande conclusies, 30 met het kenmerk, dat bij de meevoering van meerdere onafhankelijke wapens meerdere doelen gelijktijdig kunnen worden bestreden.

5. Vuurleidinginrichting volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat gedurende de totale doelvolging voortdurend de trefwaarschijnlijkheid wordt vastgesteld en deze in de juiste 35 vorm wordt aangegeven.

6. Vuurleidinginrichting volgens conclusie 5, m e t het kenmerk, dat de salvolengte zodanig wordt gestuurd, dat een optimum tussen munitieverbruik en trefwaarschijnlijkheid wordt bereikt.

7. Vuurleidinginrichting volgens een van de voorgaande conclusies, 40 met het kenmerk, dat in off-line-bedrijf de rekeninrichtingen 8001799 : ' ·5· [aaiiafcj. het onderhoud en de foutdiagnose ondersteunen.

8. Vuurleidinginriehting volgens een van de voorgaande conclusies met het kenmerk, dat het uitmanoeuvreren van de vliegafweer-Inrichtingen door extra funktie-eenheden van de voorhoudrekeninrichtingi 5 wordt bemoeilijkt. 8001790