RU2220397C1 - Method for guidance of flight vehicles on ground targets at semi-active synthesizing of antenna aperture - Google Patents
Method for guidance of flight vehicles on ground targets at semi-active synthesizing of antenna aperture Download PDFInfo
- Publication number
- RU2220397C1 RU2220397C1 RU2002113309A RU2002113309A RU2220397C1 RU 2220397 C1 RU2220397 C1 RU 2220397C1 RU 2002113309 A RU2002113309 A RU 2002113309A RU 2002113309 A RU2002113309 A RU 2002113309A RU 2220397 C1 RU2220397 C1 RU 2220397C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- target
- aircraft
- angular velocity
- transmitting
- radar
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к системам самонаведения летательных аппаратов (ЛА) на наземные цели, использующих для измерения координат целей радиолокационные станции (РЛС) с синтезированием апертуры антенны (САА) и доплеровским обострением луча (ДОЛ) антенны. The invention relates to systems for homing aircraft (LA) for ground targets, using radar stations with the synthesis of antenna aperture (SAA) and Doppler beam sharpening (DOL) of an antenna to measure the coordinates of targets.
В данных системах эффективность наведения в одинаково сильной степени зависит как от точности измерений координат целей, так и от способа наведения на них ЛА. В связи с этим, система наведения данного назначения должна обеспечить такую траекторию движения наводимого ЛА, при которой обеспечивается и высокая точность измерений координат наземной цели и высокая точность наведения. In these systems, guidance effectiveness is equally strongly dependent on both the accuracy of measurements of the coordinates of the targets and the method of pointing the aircraft at them. In this regard, the guidance system for this purpose should provide such a trajectory of the induced aircraft, which ensures high accuracy of measurements of the coordinates of the ground target and high accuracy of guidance.
Среди известных радиолокационных измерителей координат наземных целей наиболее эффективными являются РЛС с САА, которые позволяют в любых метеоусловиях получить высокую детальность изображения земной поверхности, приближающуюся к фотоизображениям [1-3], и, как следствие, производить высокоточные измерения координат целей. В связи со сказанным, наиболее эффективными способами наведения являются способы, позволяющие применять на наводимом ЛА РЛС с САА или ДОЛ. Among the well-known radar meters for coordinates of ground targets, the most effective are radars with SAA, which allow in any weather conditions to obtain high detail images of the earth's surface, approaching photo images [1-3], and, as a result, to make high-precision measurements of target coordinates. In connection with the foregoing, the most effective guidance methods are those that allow the use of radar with SAA or DOL on a guided LA.
В настоящее время наибольшее распространение методы синтезирования апертуры антенны получили в активных системах самонаведения ракет "воздух-поверхность" и ударных самолетов, действующих по наземным целям [1-4, 6-8]. Однако активным системам самонаведения присущи следующие недостатки [4]:
1. В таких системах для обеспечения требуемой детальности изображения земной поверхности при использовании САА траектория полета наводимого ЛА принципиально должна быть криволинейной, что негативно отражается на точности прицеливания и приводит к потере дальности действия до 15%.Currently, the antenna aperture synthesis methods are most widely used in active homing systems for air-to-surface missiles and attack aircraft operating on ground targets [1–4, 6–8]. However, the following disadvantages are inherent in active homing systems [4]:
1. In such systems, to ensure the required detail of the image of the earth's surface when using SAA, the flight path of the induced aircraft should be fundamentally curved, which negatively affects the accuracy of aiming and leads to a loss of range up to 15%.
2. Небольшая дальность действия активной системы наведения из-за малой мощности передатчика, устанавливаемого на наводимом ЛА. 2. The short range of the active guidance system due to the low power of the transmitter installed on the induced aircraft.
3. Низкая скрытность процесса наведения, предопределяемая излучением передатчика наводимого ЛА. 3. Low stealth guidance process, predetermined by the radiation of the transmitter induced aircraft.
В связи с отмеченными недостатками весьма перспективным является использование полуактивных систем самонаведения ЛА с синтезированием на них апертуры антенны [3, 9]. В этих системах самонаведения используется два ЛА, которые образуют две подвижные позиции: передающую и приемную, причем приемная позиция наводится практически по прямолинейной траектории непосредственно на цель. Каждая из подвижных позиций оснащена своей РЛС, которые образуют бистатическую радиолокационную систему [10]. In connection with the noted drawbacks, the use of semi-active homing systems for aircraft with the synthesis of antenna apertures on them is very promising [3, 9]. In these homing systems, two aircraft are used, which form two movable positions: a transmitting and a receiving one, and the receiving position is induced almost directly along the straight path to the target. Each of the moving positions is equipped with its own radar, which form a bistatic radar system [10].
Специфика полуактивного САА состоит в том, что высокое линейное разрешение целей в РЛС приемной позиции достигается за счет специально организованного движения ЛА передающей позиции при движении ЛА приемной позиции непосредственно в направлении на цель [3, стр.278]. The specificity of semi-active CAA is that high linear resolution of targets in the radar of the receiving position is achieved through specially organized movement of the aircraft of the transmitting position when the aircraft moves of the receiving position directly in the direction of the target [3, p. 278].
В ракетной технике способ полуактивного самонаведения используется достаточно широко, но при наведении на воздушные цели. При этом для формирования параметра траекторного управления ракетой, как правило, применяются различные разновидности способа пропорционального наведения, а в ее РЛС реализуется режим ДОЛ или САА. Подсвет цели обеспечивается РЛС истребителя, система управления которого должна обеспечить такую траекторию его движения, при которой наводимая ракета и цель должны всегда находится в пределах телесного угла, величина которого определяется шириной диаграммы направленности антенны РЛС. In rocket technology, the semi-active homing method is used quite widely, but when aiming at air targets. Moreover, for the formation of the trajectory control parameter of the rocket, as a rule, various varieties of the proportional guidance method are used, and the DOL or CAA mode is implemented in its radar. Illumination of the target is provided by the radar of the fighter, the control system of which should provide such a trajectory of its movement that the guided missile and the target should always be within the solid angle, the value of which is determined by the width of the radiation pattern of the radar antenna.
Известен способ одновременного наведения ракеты "воздух-воздух" и полета истребителя в наивыгоднейшую точку встречи с целью [5, стр.238; 11, стр.96]. При равномерном и прямолинейном движении цели истребитель и ракета после пуска перемещаются также прямолинейно и равномерно. При идеальном самонаведении ракеты в таких условиях угловая скорость линии визирования ракета-цель равна нулю. При подобном способе полуактивного самонаведения ракеты и указанном условии движения цели не требуется изменять траекторию полета истребителя. There is a method of simultaneous guidance of an air-to-air missile and a fighter’s flight to the most advantageous meeting point with a target [5, p.238; 11, p. 96]. With a uniform and rectilinear movement of the target, the fighter and the rocket after launch also move rectilinearly and evenly. With ideal homing missiles in such conditions, the angular velocity of the line of sight of the missile target is zero. With this method of semi-active homing missiles and the specified condition for the movement of the target is not required to change the flight path of the fighter.
В качестве сигналов подсвета целей при наведении ракет "воздух-воздух" используются непрерывные либо дискретно-непрерывные сигналы [5, стр.237, 312; 11, стр.84]. Селекция сигналов цели в РЛС ракеты осуществляется на фоне отражений от земной поверхности с помощью узкополосного доплеровского фильтра. При наведении на приближающуюся цель отражения от земной поверхности не влияют на функционирование РЛС, так как скорость сближения с целью больше, чем скорость сближения с землей. При атаке цели на догонных курсах спектр частот отраженных от нее сигналов попадает в область спектра сигнала, поступающего от земной поверхности по боковым лепесткам диаграммы направленности антенны, которые лежат ниже основного лепестка. Как правило, в полосе пропускания узкополосного доплеровского фильтра сигнал цели превышает по мощности сигнал, отраженный от земной поверхности. Поэтому на догонных курсах также возможно измерение скорости сближения, угловых координат и их производных по времени. Continuous or discrete-continuous signals are used as target illumination signals when pointing air-to-air missiles [5, p. 237, 312; 11, p. 84]. The selection of target signals in missile radar is carried out against the background of reflections from the earth's surface using a narrow-band Doppler filter. When pointing at an approaching target, reflections from the earth's surface do not affect the functioning of the radar, since the speed of approach to the target is greater than the speed of approach to the ground. When attacking a target in catch-up courses, the frequency spectrum of the signals reflected from it falls into the region of the spectrum of the signal coming from the earth's surface along the side lobes of the antenna pattern, which lie below the main lobe. As a rule, in the passband of a narrow-band Doppler filter, the target signal exceeds in power the signal reflected from the earth's surface. Therefore, in catch-up courses, it is also possible to measure the speed of approach, angular coordinates and their derivatives with respect to time.
Однако указанный способ полуактивного самонаведения, так же как и другие способы полуактивного самонаведения на воздушные цели, нельзя использовать при наведении на малоподвижные наземные цели. Объясняется это тем, что при таком способе наведения на наземную цель спектр отраженного от нее сигнала располагается в области, соответствующей отражениям от земной поверхности в направлении основного лепестка диаграммы направленности антенны РЛС. Кроме того, при наведении на неподвижную наземную цель угол упреждения принципиально мал, поскольку необходимо парировать лишь снос ракеты, обусловленный ветром. В результате чего линейное разрешение по угловой координате резко падает, что приводит к росту мощности отраженного от земной поверхности сигнала, проходящего через узкополосный доплеровский фильтр, по сравнению со случаем больших углов упреждения. However, this method of semi-active homing, as well as other methods of semi-active homing at air targets, cannot be used when aiming at slow-moving ground targets. This is explained by the fact that with this method of pointing to a ground target, the spectrum of the signal reflected from it is located in the region corresponding to reflections from the earth's surface in the direction of the main lobe of the radar antenna radiation pattern. In addition, when aiming at a fixed ground target, the lead angle is fundamentally small, since it is only necessary to parry the rocket drift caused by the wind. As a result, the linear resolution in the angular coordinate drops sharply, which leads to an increase in the power of the signal reflected from the earth's surface passing through the narrow-band Doppler filter, compared with the case of large lead angles.
Обобщая сказанное, можно утверждать, что получить высокое линейное разрешение наземной цели при полуактивном синтезировании апертуры антенны при движении ЛА приемной позиции непосредственно на цель можно лишь за счет специально организованного движения ЛА передающей позиции. При этом выбором траектории движения ЛА приемной позиции достигается минимизация ошибок наведения, в частности промаха, а движение ЛА передающей позиции оптимизируется исходя из получения требуемой линейной разрешающей способности в РЛС приемной позиции [3, стр.278]. Summarizing the aforesaid, it can be argued that to obtain a high linear resolution of a ground target during semi-active synthesis of the antenna aperture during the movement of the aircraft of the receiving position directly to the target is possible only due to a specially organized movement of the aircraft of the transmitting position. In this case, the choice of the trajectory of the aircraft in the receiving position minimizes guidance errors, in particular the miss, and the movement of the aircraft in the transmitting position is optimized based on the required linear resolution in the radar of the receiving position [3, p. 278].
Для пояснения сказанного рассмотрим возможный вариант функционирования системы наведения ракеты "воздух-поверхность" на наземную цель при полуактивном синтезировании апертуры антенны и приведем основные зависимости линейного разрешения по азимуту от условий применения. Пусть на самолете, находящемся в точке Ос (фиг.1) на удалении Дс от неподвижной цели Оц и движущемся со скоростью Vc под углом φc к ней, формируется сигнал подсвета с длиной волны λ, который после отражения от цели принимается на ракете, расположенной в точке Ор на удалении Др от цели и движущейся со скоростью Vp под углом φp к ней.To clarify what has been said, we will consider a possible version of the operation of the air-to-surface missile guidance system for a semi-active synthesis of the antenna aperture and give the main dependences of the linear azimuth resolution on the application conditions. Suppose that on an airplane located at point O c (Fig. 1) at a distance D c from a fixed target O c and moving at a speed V c at an angle φ c to it, a backlight signal with a wavelength λ is generated, which is received after reflection from the target on a rocket located at the point O p at a distance D p from the target and moving with speed V p at an angle φ p to it.
Доплеровская частота сигнала fдрц отраженного от цели и принимаемого на ракете определяется соотношением
fдрц = (Vccosφc+Vpcosφp)/λ. (1)
В свою очередь доплеровскую частоту сигнала fдрр, отраженного от точки Орр земной поверхности, удаленной от цели на расстоянии ОцОрр, равное требуемому линейному разрешению Δlт, можно рассчитать по формуле
В зависимости от точности аппроксимации частоты fдрр (2), могут быть получены различные формулы, связывающие между собой требуемое разрешение Δlт с условиями применения самолета и ракеты, определяемыми конкретными значениями Vc, φc, Vp, φp. Рассмотрим наиболее простой случай, который базируется на аппроксимации частоты fдрр рядом Тейлора с использованием линейных членов разложения. При таких условиях
где было учтено равенство (1).The Doppler frequency of the signal f drc reflected from the target and received on the rocket is determined by the ratio
f other = (V c cosφ c + V p cosφ p ) / λ. (1)
In turn, the Doppler frequency of the signal f drr reflected from the point O rr of the earth’s surface, remote from the target at a distance of O c O rr , equal to the required linear resolution Δl t , can be calculated by the formula
Depending on the accuracy of the approximation of the frequency f drr (2), various formulas can be obtained that relate the required resolution Δl t to each other with the conditions of use of the aircraft and the rocket, determined by the specific values of V c , φ c , V p , φ p . Let us consider the simplest case, which is based on approximating the frequency f drp by the Taylor series using linear expansion terms. Under such conditions
where equality (1) was taken into account.
Для того чтобы разрешить точки Оц и Орр, полоса пропускания приемника ракеты ΔF не должна превышать величины
где и - угловые скорости линии визирования цели в горизонтальной плоскости соответственно с самолета и с ракеты. Из выражения (4) можно получить, что требуемое разрешение Δlт на ракете, определяемое соотношением
зависит от длины волны λ сигнала подсвета цели, полосы пропускания ΔF приемника ракеты и динамики взаимного перемещения самолета и ракеты относительно цели, определяемой ωгc и ωгp. В свою очередь из выражения (5) следует, что для получения на ракете требуемого разрешения Δlт, самолет должен перемещаться таким образом, чтобы угловая скорость линии визирования ωгc удовлетворяла требованию
где ωгт - требуемое значение угловой скорости линии визирования цели.In order to resolve the points O c and O pp , the passband of the rocket receiver ΔF should not exceed the value
Where and - the angular velocity of the line of sight of the target in the horizontal plane, respectively, from an airplane and from a rocket. From expression (4) it can be obtained that the required resolution Δl t on the rocket, determined by the ratio
depends on the wavelength λ of the target illumination signal, the passband ΔF of the rocket receiver, and the dynamics of the mutual movement of the aircraft and the rocket relative to the target determined by ω gc and ω gp . In turn, it follows from expression (5) that, in order to obtain the required resolution Δl t on a rocket, the aircraft must move in such a way that the angular velocity of the line of sight ω gc satisfies the requirement
where ω rm is the required value of the angular velocity of the line of sight of the target.
Из выражения (6) видно, что траектория движения самолета определяется требуемым разрешением Δlт, полосой пропускания ΔF приемника ракеты, длиной волны λ сигнала подсвета цели и динамикой взаимного перемещения ракеты относительно цели, определяемой ωгp/, а следовательно, и законом наведения ракеты. Для реализации требуемой траектории движения самолета на него с ракеты необходимо передавать значение угловой скорости ωгp линии визирования цели. При использовании на ракете метода пропорционального наведения на наземную неподвижную цель, когда ωгp≈0, самолет движется по траектории, соответствующей условию
Из известных способов наведения летательных аппаратов на наземные цели с синтезированием апертуры антенны наиболее близким аналогом (прототипом) является способ самонаведения, описанный в литературе [4], который в горизонтальной плоскости характеризуется следующим алгоритмом траекторного управления:
где Δг - сигнал управления ЛА в горизонтальной плоскости;
- требуемое значение угловой скорости вращения линии визирования цели ωг, при котором обеспечивается требуемое линейное разрешение цели по углу в горизонтальной плоскости Δlт; Дн - значение дальности до цели в начале наведения; Дк - известное значение дальности окончания наведения, зависящее от типа наводимого ЛА; Vcб - значение скорости сближения ЛА с целью; jг - значение поперечного ускорения ЛА в горизонтальной плоскости; куст - коэффициент, определяющий точность наведения и стабилизацию линейного разрешения по углу в горизонтальной плоскости; λ - длина волны РЛС; ΔF - полоса пропускания приемника РЛС.It can be seen from expression (6) that the trajectory of the aircraft is determined by the required resolution Δl t , the passband ΔF of the missile receiver, the wavelength λ of the target illumination signal and the dynamics of the relative movement of the missile relative to the target determined by ω gp / , and therefore the law of missile guidance. To implement the desired trajectory of the aircraft, it is necessary to transmit the value of the angular velocity ω gp of the target line of sight to it from the rocket. When using the rocket method of proportional guidance to a stationary ground target, when ω gp ≈ 0, the aircraft moves along a trajectory that corresponds to the condition
Of the known methods of pointing aircraft to ground targets with the synthesis of the antenna aperture, the closest analogue (prototype) is the homing method described in the literature [4], which in the horizontal plane is characterized by the following trajectory control algorithm:
where Δ g is the control signal of the aircraft in the horizontal plane;
- the desired value of the angular velocity of rotation of the line of sight of the target ω g , which provides the required linear resolution of the target in the angle in the horizontal plane Δl t ; D n - the value of the distance to the target at the beginning of the guidance; D to - the known value of the range of the end of guidance, depending on the type of induced aircraft; V cb is the value of the approach speed of the aircraft with the target; j g - the value of the transverse acceleration of the aircraft in the horizontal plane; to mouth - a coefficient that determines the accuracy of guidance and stabilization of the linear resolution of the angle in the horizontal plane; λ is the radar wavelength; ΔF is the bandwidth of the radar receiver.
Данный алгоритм траекторного управления одновременно обеспечивает как требуемое линейное разрешение по азимуту за счет использования ωгт (9), так и минимизацию текущего промаха [5, стр.183]
за счет минимизации ωг. В формуле (10) Д - текущая дальность от ЛА до цели.This trajectory control algorithm simultaneously provides both the required linear resolution in azimuth due to the use of ω gt (9) and the minimization of the current miss [5, p. 183]
by minimizing ω g . In the formula (10), D is the current range from the aircraft to the target.
Однако в силу того, что в представленной в [4] системе самонаведения используется активное САА, то ей присущи следующие недостатки: 1) для обеспечения требуемой детальности изображения земной поверхности
при использовании САА траектория полета наводимой на цель ракеты принципиально должна быть криволинейной, что снижает точность наведения и приводит к потере дальности действия; 2) небольшая дальность действия из-за малой мощности передатчика ракеты.However, due to the fact that the active homing system is used in the homing system presented in [4], the following drawbacks are inherent in it: 1) to ensure the required image detail of the earth’s surface
when using CAA, the flight path of a missile aimed at a target should fundamentally be curved, which reduces the accuracy of guidance and leads to loss of range; 2) a short range due to the low power of the rocket transmitter.
Таким образом, задачей изобретения является обеспечение высокоточного наведения ракет на малоподвижные наземные цели по траекториям, близким к прямолинейным, и увеличение дальности действия системы наведения. Кроме того, реализация предложенного изобретения позволит повысить скрытность системы наведения. Thus, the objective of the invention is the provision of high-precision guidance of missiles at slow moving ground targets along trajectories close to straight, and increasing the range of the guidance system. In addition, the implementation of the proposed invention will improve the secrecy of the guidance system.
Поставленная задача достигается тем, что обеспечивается одновременное наведение двух летательных аппаратов: летательного аппарата передающей позиции (самолета) и летательного аппарата приемной позиции (ракеты). При этом движение ракеты будет осуществляться практически по прямолинейной траектории с минимальным текущим промахом, а движение самолета - по траектории, при которой в РЛС ракеты реализуется режим САА или ДОЛ. The task is achieved in that it provides simultaneous guidance of two aircraft: the aircraft of the transmitting position (aircraft) and the aircraft of the receiving position (rocket). In this case, the rocket’s movement will be carried out almost along a straight line trajectory with a minimum current miss, and the aircraft’s motion will be carried out along the trajectory in which the CAA or DOL mode is implemented in the missile’s radar.
Заявленный способ наведения летательных аппаратов на наземные цели при полуактивном САА осуществляется в следующем порядке. С РЛС ЛА передающей позиции излучают сигналы подсвета цели. На основе отраженных от цели сигналов на ЛА приемной позиции измеряют значения скорости его сближения с целью и угловую скорость линии визирования цели в горизонтальной плоскости. Измеряют поперечное ускорение ЛА приемной позиции в горизонтальной плоскости. Формируют сигнал управления Δгр ЛА приемной позиции в горизонтальной плоскости по закону
где Дн - значение дальности до цели в начале наведения; Дк - известное значение дальности окончания наведения, зависящее от типа ЛА приемной позиции.The claimed method of pointing aircraft to ground targets with semi-active SAA is carried out in the following order. From the radar of the transmitting station’s radar, target illumination signals are emitted. Based on the signals reflected from the target, the speed values are measured at the aircraft of the receiving position its proximity with the target and angular velocity line of sight of the target in the horizontal plane. Lateral acceleration LA receiving position in the horizontal plane. Form a control signal Δ gr LA of the receiving position in the horizontal plane according to the law
where D n - the value of the distance to the target at the beginning of the guidance; D to - the known value of the range of the end of guidance, depending on the type of aircraft receiving position.
С ЛА приемной позиции по линии передачи данных на ЛА передающей позиции передают измеренное значение угловой скорости линии визирования цели.From the LA of the receiving position, the measured value of the angular velocity is transmitted along the data line to the LA of the transmitting position target line of sight.
На основе отраженных от цели сигналов на борту ЛА передающей позиции измеряют дальность от него до наземной цели и угловую скорость линии визирования цели. Измеряют поперечное ускорение ЛА передающей позиции в горизонтальной плоскости. Рассчитывают значение требуемой угловой скорости ωгт линии визирования цели по формуле
где λ - длина волны сигнала подсвета цели, ΔF - полоса пропускания приемника РЛС приемной позиции, Δlт - требуемое значение линейного разрешения РЛС приемной позиции по углу.Based on the signals reflected from the target on board the transmitting aircraft, the range is measured. from it to a ground target and angular velocity target line of sight. Lateral acceleration Aircraft transmitting position in the horizontal plane. The value of the required angular velocity ω gt of the line of sight of the target is calculated by the formula
where λ is the wavelength of the target illumination signal, ΔF is the passband of the radar receiver of the receiving position, Δl t is the required linear resolution of the radar of the receiving position in the angle.
Формируют сигнал управления Δгс ЛА передающей позиции в горизонтальной плоскости в соответствии с формулой
где qω - постоянный коэффициент.A control signal Δ gf of the aircraft of the transmitting position in the horizontal plane is generated in accordance with the formula
where q ω is a constant coefficient.
В соответствии с сигналами управления Δгp (11) и Δгc (13) осуществляют управление летательными аппаратами соответственно приемной и передающих позиций.In accordance with the control signals Δ gp (11) and Δ gc (13) control the aircraft respectively receiving and transmitting positions.
В сигнале управления (13): ωгт - определяет требуемое значение угловой скорости линии визирования цели, обеспечивающее заданное линейное разрешение по углу Δlтр в горизонтальной плоскости в РЛС приемной позиции; значение весового множителя обратно пропорционально дальности до цели, что предопределяет повышение чувствительности сигнала управления Δгc к несоответствию Δгт и на малых дальностях ЛА передающей позиции от цели.In the control signal (13): ω rm - determines the required value of the angular velocity of the line of sight of the target, providing a given linear resolution of the angle Δl tr in the horizontal plane in the radar of the receiving position; weight factor value inversely proportional to the distance to the target, which determines the increase in the sensitivity of the control signal Δ gc to the discrepancy Δ gt and at short ranges of the aircraft transmitting position from the target.
Из выражений (11)-(13) следует, что по сравнению с сигналом управления (8) прототипа, сигнал управления ЛА приемной позиции отличается отсутствием слагаемого ωгт, учитывающего необходимость стабилизации требуемого линейного разрешения Δlт РЛС приемной позиции по углу, и обеспечивает только минимизацию текущего промаха (10). В свою очередь, сигнал управления ЛА передающей позиции (13) отличается от (8) наличием дополнительного слагаемого, учитывающего угловую скорость ωгp линии визирования цели с ЛА приемной позиции и другим весовым множителем при формировании требуемой угловой скорости ωгт (12) линии визирования цели.From the expressions (11) - (13) it follows that, compared with the control signal (8) of the prototype, the control signal of the aircraft of the receiving position is characterized by the absence of the term ω rm , taking into account the need to stabilize the required linear resolution Δl t of the radar of the receiving position in angle, and provides only minimization of the current miss (10). In turn, the control signal of the aircraft of the transmitting position (13) differs from (8) by the presence of an additional term that takes into account the angular velocity ω gp of the target line of sight from the aircraft of the receiving position and another weighting factor when generating the required angular velocity ω gt (12) of the target line of sight .
Фиг.1 поясняет геометрические соотношения между координатами абсолютного и относительного движения летательных аппаратов и наземной цели в горизонтальной плоскости. Figure 1 explains the geometric relationship between the coordinates of the absolute and relative motion of aircraft and ground targets in the horizontal plane.
На фиг. 2 представлена упрощенная структурная схема возможного варианта полуактивной системы наведения ЛА на наземные цели, реализующей предлагаемый способ наведения, где:
1 - ЛА передающей позиции;
2 - акселерометр ЛА передающей позиции;
3 - вычислитель сигналов управления ЛА передающей позиции;
4 - измеритель дальности РЛС ЛА передающей позиции;
5 - передатчик РЛС ЛА передающей позиции;
6 - система управления ЛА передающей позиции;
7 - угломер РЛС ЛА передающей позиции;
8 - приемник РЛС ЛА передающей позиции;
9 - антенна РЛС ЛА передающей позиции;
10 - цель;
11 - приемная антенна линии передачи данных;
12 - приемник линии передачи данных;
13 - вычислитель требуемого значения угловой скорости линии визирования цели;
14 - антенна РЛС ЛА приемной позиции;
15 - передающая антенна линии передачи данных;
16 - передатчик линии передачи данных;
17 - угломер РЛС ЛА приемной позиции;
18 - приемник РЛС ЛА приемной позиции;
19 - акселерометр ЛА приемной позиции;
20 - ЛА приемной позиции;
21 - система управления ЛА приемной позиции;
22 - вычислитель сигналов управления ЛА приемной позиции;
23 - измеритель скорости РЛС ЛА приемной позиции.In FIG. 2 presents a simplified block diagram of a possible variant of a semi-active aircraft guidance system for ground targets that implements the proposed guidance method, where:
1 - aircraft transmitting position;
2 - accelerometer aircraft transmitting position;
3 - calculator control signals aircraft transmitting position;
4 - range meter radar aircraft transmitting position;
5 - transmitter radar aircraft transmitting position;
6 - control system of the aircraft transmitting position;
7 - protractor radar LA transmitting position;
8 - receiver radar aircraft transmitting position;
9 - antenna radar aircraft transmitting position;
10 - the goal;
11 - a receiving antenna of a data line;
12 - receiver data line;
13 - calculator of the required value of the angular velocity of the line of sight of the target;
14 - antenna radar LA receiving position;
15 - transmitting antenna of a data line;
16 - transmitter data line;
17 - protractor radar LA receiving position;
18 - receiver radar LA receiving position;
19 - accelerometer LA receiving position;
20 - aircraft receiving position;
21 - control system of the aircraft receiving position;
22 - calculator control signals of the aircraft receiving position;
23 - speed meter radar LA receiving position.
На фиг.2 пунктирными линиями показаны связи посредством радиосигналов. 2, dashed lines show communications by radio signals.
Примечание. Принципы построения РЛС передающей и приемных позиций и их структурные схемы применительно к различным режимам работы САА подробно описаны в литературе [1-3, 10]. Принципам построения линий передачи данных посвящена обширная литература, в частности [12]. В связи со сказанным, представленная структурная схема функционирования системы наведения дана в упрощенном виде. Note. The principles of constructing radar transmitting and receiving positions and their structural schemes for various operating modes of the SAA are described in detail in the literature [1-3, 10]. Extensive literature is devoted to the principles of constructing data transmission lines, in particular [12]. In connection with the foregoing, the presented structural diagram of the functioning of the guidance system is given in a simplified form.
Заявленный способ наведения летательных аппаратов на наземные цели при полуактивном САА осуществляется следующим образом. The claimed method of pointing aircraft to ground targets with semi-active SAA is as follows.
Высокочастотный сигнал, формируемый в передатчике РЛС ЛА передающей позиции 5, через антенную систему РЛС ЛА передающей позиции 9 излучается в направлении цели 10. Отраженный от цели 10 сигнал, принимаемый антенной РЛС ЛА приемной позиции 14, поступает на вход приемника РЛС ЛА приемной позиции 18, где происходит выделение сигнала, отраженного от цели, на фоне шумов, в частности, за счет узкополосной доплеровской фильтрации при использовании режима СА антенны. С выхода приемника РЛС ЛА приемной позиции 18 сигнал подают на вход угломера РЛС ЛА приемной позиции 17, в котором измеряют угловую скорость линии визирования цели и подают ее в привод антенны РЛС ЛА приемной позиции 14, доворачивающий ее в направлении цели.The high-frequency signal generated in the transmitter of the radar of the LA of the transmitting
Кроме того, измеренное значение угловой скорости линии визирования цели подают в вычислитель сигналов управления ЛА приемной позиции 22 и в передатчик линии передачи данных 16 для модуляции его сигнала, излучаемого затем передающей антенной линии передачи данных 15 в направлении ЛА передающей позиции.In addition, the measured value of the angular velocity the target line of sight is fed to the transmitter of the control signals of the aircraft of the receiving
Помимо этого, сигнал с выхода приемника РЛС ЛА приемной позиции 18 подают в измеритель скорости РЛС ЛА приемной позиции 23, в котором на его основе измеряют скорость сближения ЛА приемной позиции с целью, которую затем подают в вычислитель сигналов управления ЛА приемной позиции 22, куда одновременно из акселерометра ЛА приемной позиции 19 подают измеренное значение поперечного ускорения ЛА приемной позиции в горизонтальной плоскости. В вычислителе сигналов управления ЛА приемной позиции 22 на основе измеренных значений а также заранее введенных значений дальностей начала Дн и окончания Дн наведения в соответствии с формулой (4) формируют сигнал управления Δгр, подаваемый в систему управления ЛА приемной позиции 21, которая отклоняет рулевые органы ЛА приемной позиции 20, обеспечивая его полет по траектории, минимизирующей текущий промах.In addition, the signal from the output of the radar receiver of the LA of the receiving
Одновременно сигналы, отраженные от цели 10, принимают антенной системой РЛС ЛА передающей позиции 9 и подают их в приемник РЛС ЛА передающей позиции 8, в котором происходит частотная селекция сигналов цели. Сигналы с выхода приемника РЛС ЛА передающей позиции 8 подают на вход измерителя дальности РЛС ЛА передающей позиции 4, в котором на их основе измеряют дальность до цели и подают ее в вычислитель сигналов управления ЛА передающей позиции 3.At the same time, the signals reflected from the
Одновременно сигналы из приемника РЛС ЛА передающей позиции 8 подают в угломер РЛС ЛА передающей позиции 7, в котором формируют сигналы управления положением антенной системой РЛС ЛА передающей позиции 9 и измеренные значения угловой скорости линии визирования цели, подаваемые в вычислитель сигналов управления ЛА передающей позиции 3, куда из акселерометра ЛА передающей позиции 2 подают измеренные значения поперечного ускорения ЛА передающей позиции в горизонтальной плоскости.At the same time, signals from the receiver of the radar of the aircraft of the transmitting
Вычислитель требуемого значения угловой скорости линии визирования 13 на основе заранее введенных значений полосы пропускания ΔF приемника РЛС приемной позиции, требуемого линейного разрешения Δlт РЛС приемной позиции по углу в горизонтальной плоскости и длины волны λ определяет требуемое значение угловой скорости ωгт линии визирования в соответствии с формулой (5), которое подают в вычислитель сигналов управления ЛА передающей позиции 3, где в соответствии с формулой (6) рассчитывают сигнал управления Δгс ЛА передающей позиции в горизонтальной плоскости. В системе управления ЛА передающей позиции 6 происходит преобразование сформированного сигнала управления Δгс в горизонтальной плоскости в соответствующие управляющие воздействия, которые приводят к отклонению рулевых органов ЛА передающей позиции. В результате ЛА передающей позиции движется по такой траектории, при которой в РЛС приемной позиции реализуется режим СА антенны.The calculator of the required value of the angular velocity of the line of
Заявленный способ наведения летательных аппаратов не накладывает никаких ограничений на величины поперечных ускорений и угловых скоростей линии визирования обоих ЛА, а также элементную базу и быстродействие вычислителей. The claimed method of guidance of aircraft does not impose any restrictions on the magnitude of the transverse accelerations and angular velocities of the line of sight of both aircraft, as well as the elemental base and the speed of the computers.
Использование изобретения позволит обеспечить траекторию движения ЛА приемной позиции с минимальным текущим промахом и траекторию движения ЛА передающей позиции, при которой в РЛС приемной позиции обеспечивается режим САА. Это позволит обеспечить высокоточное наведение ЛА приемной позиции на малоразмерные малоподвижные наземные цели по траектории, близкой к прямолинейной. Кроме того, реализация предложенного изобретения позволяет повысить скрытность наведения и увеличить дальность системы наведения. The use of the invention will ensure the trajectory of the aircraft in the receiving position with a minimum current miss and the trajectory of the aircraft in the transmitting position, in which the CAA mode is provided in the radar of the receiving position. This will ensure high-precision guidance of the aircraft receiving position on small sized inactive ground targets along a trajectory close to straight. In addition, the implementation of the proposed invention can improve stealth guidance and increase the range of the guidance system.
Источники информации
1. Антипов В. Н., Исаев С.А., Лавров А.А., Меркулов В.И. Многофункциональные радиолокационные комплексы истребителей. - М.: Воениздат, 1994.Sources of information
1. Antipov V. N., Isaev S. A., Lavrov A. A., Merkulov V. I. Multifunctional fighter radar systems. - M .: Military Publishing, 1994.
2. Радиолокационные станции с цифровым синтезированием апертуры антенны / Под ред. В.Г. Горяинова. - М.: Радио и связь. 1988. 2. Radar stations with digital synthesis of the antenna aperture / Ed. V.G. Goryainova. - M .: Radio and communications. 1988.
3. Герасимов А.А., Колтышев Е.Е. и др. Радиовидение / Под ред. Г.С. Кондратенкова. - М.: ВВИА им. проф. Н.Е. Жуковского, 1997. 3. Gerasimov A.A., Koltyshev E.E. et al. Radiovision / Ed. G.S. Kondratenkova. - M.: VVIA them. prof. NOT. Zhukovsky, 1997.
4. Курилкин В.В., Меркулов В.И., Викулов О.В., Шуклин А.И. Способ пропорционального самонаведения летательных аппаратов на наземные объекты. Патент RU 2148235. 4. Kurilkin V.V., Merkulov V.I., Vikulov O.V., Shuklin A.I. The method of proportional homing of aircraft to ground objects. Patent RU 2148235.
5. Меркулов В.И., Лепин В.Н. Авиационные системы радиоуправления, ч.1, ч.2. - М.: Радио и связь, 1997. 5. Merkulov V.I., Lepin V.N. Aircraft radio control systems,
6. Меркулов В.И., Курилкин В.В., Шуклин А.И. Алгоритм траекторного управления ракетой "воздух-поверхность", использующей синтезирование апертуры антенны. Патент RU 2164654. 6. Merkulov V.I., Kurilkin V.V., Shuklin A.I. Algorithm for trajectory control of an air-to-surface missile using synthesis of an antenna aperture. Patent RU 2164654.
7. Меркулов В.И., Курилкин В.В., Саблин В.Н., Шуклин А.И. Алгоритм пропорционального самонаведения ракет "воздух-поверхность" с синтезированием апертуры. - Радиотехника, 2000, 7, стр.47-54. 7. Merkulov V.I., Kurilkin V.V., Sablin V.N., Shuklin A.I. Algorithm for proportional homing of air-to-surface missiles with aperture synthesis. - Radio Engineering, 2000, 7, pp. 47-54.
8. Меркулов В.И., Курилкин В.В., Шуклин А.И. Алгоритм траекторного управления ракетой "воздух-поверхность", использующий синтезирование апертуры антенны. - Радиотехника, 2000, 3, стр.69-75. 8. Merkulov V.I., Kurilkin V.V., Shuklin A.I. Air-to-surface missile trajectory control algorithm using antenna aperture synthesis. - Radio Engineering, 2000, 3, pp. 69-75.
9. Антипов В. Н. Разрешающая способность полуактивных РЛС с синтезированной апертурой. - Радиотехника, 1987, 5, стр.66-68. 9. Antipov V. N. Resolution of semi-active radars with synthesized aperture. - Radio Engineering, 1987, 5, pp. 66-68.
10. Черняк B. C. Многопозиционная радиолокация. - М.: Радио и связь, 1993. 10. Chernyak B. C. Multiposition radar. - M .: Radio and communications, 1993.
11. Максимов М.В., Горгонов Г.И. Радиоэлектронные системы самонаведения. - М.: Радио и связь, 1982. 11. Maksimov M.V., Gorgonov G.I. Electronic homing systems. - M.: Radio and Communications, 1982.
12. Авиационные системы радиоуправления, ч.3, ч. 4. В.И. Меркулов, Чернов B.C. и др. / Под ред. В.И. Меркулова. - М.: Радио и связь, 1998. 12. Aircraft radio control systems,
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002113309A RU2220397C1 (en) | 2002-05-21 | 2002-05-21 | Method for guidance of flight vehicles on ground targets at semi-active synthesizing of antenna aperture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002113309A RU2220397C1 (en) | 2002-05-21 | 2002-05-21 | Method for guidance of flight vehicles on ground targets at semi-active synthesizing of antenna aperture |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002113309A RU2002113309A (en) | 2003-12-20 |
RU2220397C1 true RU2220397C1 (en) | 2003-12-27 |
Family
ID=32066484
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002113309A RU2220397C1 (en) | 2002-05-21 | 2002-05-21 | Method for guidance of flight vehicles on ground targets at semi-active synthesizing of antenna aperture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2220397C1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2490583C1 (en) * | 2011-12-07 | 2013-08-20 | Григорий Николаевич Щербаков | Method and device to damage low-flying targets |
RU2525650C2 (en) * | 2012-11-02 | 2014-08-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс" | Method of guiding aircraft to ground facilities |
RU2554053C1 (en) * | 2013-11-26 | 2015-06-20 | Виктор Леонидович Семенов | Method of self-homing of missile with weapon to target and device for its implementation |
RU2645850C1 (en) * | 2016-12-20 | 2018-02-28 | Акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова" | Remotely controlled missile guidance method |
RU2686802C1 (en) * | 2017-12-29 | 2019-04-30 | Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" | Information support system for secretive targeting of aircraft in the detection zone of the pulse-doppler radar |
RU2705669C2 (en) * | 2017-05-30 | 2019-11-11 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for guidance of aircraft to radiation source |
RU2790052C1 (en) * | 2022-04-11 | 2023-02-14 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for guidance of a self-guided munition |
-
2002
- 2002-05-21 RU RU2002113309A patent/RU2220397C1/en active
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2490583C1 (en) * | 2011-12-07 | 2013-08-20 | Григорий Николаевич Щербаков | Method and device to damage low-flying targets |
RU2525650C2 (en) * | 2012-11-02 | 2014-08-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Радар ммс" | Method of guiding aircraft to ground facilities |
RU2554053C1 (en) * | 2013-11-26 | 2015-06-20 | Виктор Леонидович Семенов | Method of self-homing of missile with weapon to target and device for its implementation |
RU2645850C1 (en) * | 2016-12-20 | 2018-02-28 | Акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова" | Remotely controlled missile guidance method |
RU2705669C2 (en) * | 2017-05-30 | 2019-11-11 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for guidance of aircraft to radiation source |
RU2686802C1 (en) * | 2017-12-29 | 2019-04-30 | Акционерное общество "Концерн радиостроения "Вега" | Information support system for secretive targeting of aircraft in the detection zone of the pulse-doppler radar |
RU2790052C1 (en) * | 2022-04-11 | 2023-02-14 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации | Method for guidance of a self-guided munition |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7121502B2 (en) | Pseudo GPS aided multiple projectile bistatic guidance | |
CA2475576C (en) | All weather precision guidance of distributed projectiles | |
US4442431A (en) | Airborne missile guidance system | |
US5455587A (en) | Three dimensional imaging millimeter wave tracking and guidance system | |
US7537181B2 (en) | Guidance system | |
RU2381524C1 (en) | Tracking system for mobile objects | |
US5473331A (en) | Combined SAR monopulse and inverse monopulse weapon guidance | |
US4978961A (en) | Synthetic aperture radar with dead-ahead beam sharpening capability | |
JPH08320374A (en) | Strategic ballistic missile early-warning radar as well as defense system and control method using it | |
RU2408846C1 (en) | Method of command guidance of aircraft to ground targets | |
US3001186A (en) | Missile guidance system | |
RU2220397C1 (en) | Method for guidance of flight vehicles on ground targets at semi-active synthesizing of antenna aperture | |
CN105445757B (en) | A kind of vehicles guiding system and bootstrap technique | |
RU2410711C2 (en) | Method of measuring coordinates of mobile radar set target | |
US2952014A (en) | Object detecting and locating system | |
RU2719547C1 (en) | Onboard radar station | |
RU2002113309A (en) | A method of aiming aircraft at ground targets during semi-active synthesis of the antenna aperture | |
US3259898A (en) | Doppler radar system | |
WO2022013855A1 (en) | Systems and methods of target detection | |
RU2408845C1 (en) | Hidden self-guidance method of aircrafts to air objects | |
JPS6269179A (en) | Semi-active radar guidance controlling system | |
RU2230278C1 (en) | Helicopter weapon guidance system | |
RU2261411C1 (en) | Method of proportional guidance of aircrafts at ground targets | |
RU2254542C1 (en) | Method for guidance of flight vehicle on intensively maneuvering target | |
Chen et al. | Bistatic GMTI experiment for airborne platforms |