RU2694932C1

RU2694932C1 - Small-size anti-aircraft guided missile

Info

Publication number: RU2694932C1
Application number: RU2018118703A
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Вячеславович Агальцов; Павел Александрович Александров; Георгий Владимирович Васильев; Николай Вячеславович Горохов; Максим Михайлович Грушин; Анатолий Владимирович Жирицкий; Валерий Михайлович Кашин; Олег Геннадьевич Самойлов; Александр Геннадьевич Смирнов; Максим Александрович Терехов
Original assignee: Акционерное общество "Научно-производственная корпорация "Конструкторское бюро машиностроения"
Priority date: 2018-05-22
Filing date: 2018-05-22
Publication date: 2019-07-18

Abstract

FIELD: rocket equipment.

SUBSTANCE: invention relates to rocketry and can be used in portable anti-aircraft missile systems. Small-size anti-aircraft guided missile comprises roll sensor, steering drive and three-spectral multi-site optical self-guidance head. This head consists of optoelectronic tracking gyro-coordinator with three channels of optical radiation spectrum of division and electronic unit. Electronic unit comprises a programmable logic integrated circuit and a multi-core processor for digital signal processing for implementation of adaptive algorithms for target extraction against background of natural and artificial interferences on the set of amplitude, spectral and trajectory features. Besides, electronic unit comprises analog-digital and digital-to-analogue converter.

EFFECT: high probability of missile hitting the target in conditions of complicated noise-and-target situation and organized optical counteraction, as well as reduction of time losses during sighting and launching of the missile.

4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано в переносных зенитных ракетных комплексах.The invention relates to rocket technology and can be used in portable anti-aircraft missile systems.

Известна зенитная управляемая ракета (ЗУР) 9М39 «Игла» [см. Переносный зенитный ракетный комплекс «Игла». Техническое описание. - М.: Военное издательство. - 1987 г.], содержащая оптическую головку самонаведения с двухканальным спектральным селектором цели, оптико-электронный следящий гирокоординатор с двумя каналами спектроделения оптического излучения и двумя фотоприемниками, импульсные усилители с однократным дифференцированием, пиковые детекторы и схему сравнения напряжений с выходов пиковых детекторов.Known anti-aircraft guided missile (Zour) 9M39 "Needle" [see The portable Igla anti-aircraft missile system. Technical description. - M .: Military Publishing. - 1987], containing an optical homing head with a two-channel spectral target selector, an optoelectronic tracking coordinator with two optical emission spectrodellation channels and two photoreceivers, pulse amplifiers with one-time differentiation, peak detectors and a voltage comparison circuit from the outputs of peak detectors.

Задача спектральной селекции инфракрасного излучения поражаемых целей, ложных тепловых целей, фоновых помех и защита от них в ЗУР 9М39 «Игла» решается путем избирательного двухканального приема инфракрасного излучения поражаемых целей и помех.The task of spectral selection of infrared radiation of targeted targets, false thermal targets, background noise and protection against them in the 9M39 Igla SAM is solved by selective two-channel reception of infrared radiation of targets and interference.

Физическими основами пассивной оптической локации является то, что все тела, температура которых выше абсолютного нуля, излучают электромагнитные волны в оптическом диапазоне, делящимся на:The physical basis of a passive optical location is that all bodies, whose temperature is above absolute zero, emit electromagnetic waves in the optical range, dividing into:

- инфракрасное излучение с длиной волны от 1000 мкм до 0,78 мкм;- infrared radiation with a wavelength of 1000 microns to 0.78 microns;

- видимое излучение с длиной волны от 0,78 мкм до 0,4 мкм;- visible radiation with a wavelength of 0.78 microns to 0.4 microns;

- ультрафиолетовое излучение с длиной волны от 0,4 мкм до 0,001 мкм.- ultraviolet radiation with a wavelength of 0.4 microns to 0.001 microns.

При построении приемных устройств для инфракрасного излучения, используемых в ОГС, в объективах создаются входные спектральные полосовые фильтры. Использование таких фильтров позволяет выделить из всего потока лучистой энергии только инфракрасное излучение целей и помех, с образованием в приемном устройстве двух спектральных каналов: основного (ОК) в среднем инфракрасном диапазоне - для поражаемых целей, и вспомогательного (ВК) в ближнем инфракрасном диапазоне - для помех. Сравнение уровней сигналов основного и вспомогательного каналов позволяет выстроить логику спектральной селекции целей и защиты от пиротехнических ложных тепловых целей по нижеприведенным принципам:When constructing receiving devices for infrared radiation used in the OGS, input spectral band-pass filters are created in the lenses. The use of such filters allows you to select from the entire flow of radiant energy only infrared radiation of targets and interference, with the formation in the receiving device of two spectral channels: the main (OK) in the middle infrared range - for the targets affected, and the auxiliary (VK) in the near infrared range - for interference. Comparison of the signal levels of the main and auxiliary channels allows you to build the logic of spectral selection of targets and protection from pyrotechnic false thermal targets according to the principles below:

ВК/ОК<1 - цель, ВК/ОК ≈ 1 - фон, ВК/ОК>1 - ложная тепловая цель.VK / OK <1 - target, VK / OK ≈ 1 - background, VK / OK> 1 - false thermal target.

Применение такого двухканального спектрального селектора цели в ЗУР 9М39 «Игла» позволяет эффективно бороться с пиротехническими ложными тепловыми целями, температура горения которых превышает 1700 К. Однако в настоящее время разработаны и приняты на вооружение ряда стран мира новые типы ложных тепловых целей:The use of such a two-channel spectral selector of the target in the 9M39 Igla missile defense system makes it possible to effectively combat pyrotechnic false thermal targets whose burning temperature exceeds 1,700 K. However, new types of false thermal targets are currently being developed and adopted by several countries:

- мультиспектральные, излучение которых в ближнем и среднем инфракрасных диапазонах имеет монотонный характер без ярко выраженного максимума в ближнем инфракрасном диапазоне;- multispectral radiation of which in the near and middle infrared ranges has a monotonic character without a pronounced maximum in the near infrared range;

- пирофорные, температура горения которых соответствует спектральному максимуму целевых источников (500 К), при этом в пространстве создается целое облако, представляющее для ОГС размерный источник излучения.- pyrophoric, the combustion temperature of which corresponds to the spectral maximum of the target sources (500 K), and a whole cloud is created in space, representing a dimensional radiation source for an OHS.

Применение указанных выше типов помех может приводить к перенацеливанию ЗУР 9М39 «Игла» на помеховый источник (перехвату помехи) и выпадению из поля зрения ОГС целевого источника излучения, что, в конечном итоге, сказывается на повышенных промахах ЗУР при стрельбе по воздушным целям.The use of the above types of interference can lead to the re-targeting of the 9M39 “Needle” missile system to the interfering source (intercepting the interference) and the target radiation source falling out of sight of the OCG, which ultimately affects the increased missiles of the missile system when firing at aerial targets.

В целях повышения помехозащищенности ЗУР от применения известных современных типов помех, как отстреливаемых, так и размещаемых на самой воздушной цели (импульсные модулированные помехи и помехи типа «бегущий огонь») разработчики ОГС идут по пути применения гирокоординаторов с увеличенным числом спектральных поддиапазонов принимаемого излучения и увеличенным количеством фото приемников в каждом из поддиапазонов. При этом увеличение числа спектральных поддиапазонов повышает информативность о принимаемой фоноцелевой обстановке, а использование многоплощадочных фотоприемников повышает пространственное разрешение целей и помех в поле зрения ОГС.In order to improve the noise immunity of missiles from the use of well-known modern types of interference, both shot and placed on the air target itself (pulsed modulated interference and “traveling fire” interference), the OGS developers follow the path of using gyro coordinators with an increased number of spectral subranges of the received radiation and increased the number of photo receivers in each of the subranges. At the same time, an increase in the number of spectral subranges increases the information content of the received phono-target situation, and the use of multi-site photodetectors increases the spatial resolution of targets and interference in the OCG field of view.

Известна ЗУР 9М336 «Верба» [см. описание к патенту РФ №2612650], содержащая оптическую головку самонаведения с трехканальным спектральным селектором цели, оптико-электронный следящий гирокоординатор с тремя каналами спектроделения (ближний и средний инфракрасные диапазоны, а также ультрафиолетовый диапазон) оптического излучения, три пиковых детектора и схему сравнения трех напряжений с их выходов.Known Zour 9M336 "Willow" [see the description to the patent of the Russian Federation No. 2612650], which contains an optical homing head with a three-channel spectral target selector, an optical-electronic tracking gyro with three spectrodeparation channels (near and middle infrared bands, and ultraviolet) optical radiation, three peak detectors and a three voltage comparison circuit from their exits.

Помимо этого в ОГС современных ЗУР используется цифровая обработка сигналов, принимаемых электронным блоком и преобразуемых посредством аналого-цифровых преобразователей в цифровую форму (последовательность нулей и единиц, называемых «двоичным кодом»). Алгоритмы и принципы цифровой обработки сигналов, в отличии от аналоговой, позволяют получать высокую стабильность результатов обработки с меньшей степенью зависимости от изменяющихся внешних условий работы аппаратуры, однако требуют применения специализированных вычислительных аппаратных средств и систем, таких, как процессоры цифровой обработки сигналов.In addition, modern processing systems use digital processing of signals received by an electronic unit and converted by analog-digital converters into digital form (a sequence of zeros and ones called “binary code”). Algorithms and principles of digital signal processing, in contrast to analog, allow to obtain high stability of processing results with a lesser degree of dependence on changing external conditions of equipment operation, however, they require the use of specialized computing hardware and systems, such as digital signal processing processors.

Совокупность признаков, наиболее близкая к совокупности существенных признаков заявляемого изобретения, присуща известному изобретению (см. патент РФ №2612650), применяемому в ЗУР с ОГС, в связи с чем оно может быть принято за прототип.The set of features that are closest to the set of essential features of the claimed invention, is inherent in the known invention (see RF patent №2612650) used in SAM with OGS, in connection with which it can be taken as a prototype.

Прототип содержит оптико-электронный следящий гирокоординатор с тремя каналами спектроделения оптического излучения, тремя фотоприемниками, тремя импульсными усилителями с однократным дифференцированием, выходы которых подключены к амплитудным детекторам, а выходы детекторов к схеме сравнения уровней, или вычислителям отношений уровней, а выходы схемы сравнения, или вычислителей отношений - к схеме определения и формирования "стробов" принадлежности сигналов цели или помехе. При этом в каждый канал введены последовательно соединенные корректоры сигналов в виде дифференцирующего устройства второго дифференцирования и бинарного квантователя, управляемые кодом делители напряжений, компараторы и анализаторы с переменными логическими переключательными функциями. Также введен задатчик коэффициентов деления делителей и логических функций анализаторов, причем первый выход задатчика подключен к входу управления делителей, а второй - к входу задания логических функций анализаторов.The prototype contains an optoelectronic tracking coordinator with three channels for the spectral separation of optical radiation, three photodetectors, three pulse amplifiers with single differentiation, the outputs of which are connected to amplitude detectors, and the outputs of the detectors to the level comparison circuit, or level relationship calculators, and the outputs of the comparison circuit, or calculators of relations - to the scheme of determining and forming "gates" of the belonging of signals to the target or interference. In addition, successively connected signal equalizers are introduced into each channel in the form of a differentiating device of the second differentiation and a binary quantizer, code-driven voltage dividers, comparators and analyzers with variable logical switching functions. A master of divider division factors and logical functions of analyzers was also introduced, with the first master output connected to the control input of the dividers, and the second to the input of setting the logic functions of the analyzers.

Прототип обладает следующими недостатками:The prototype has the following disadvantages:

Применение ракет с ОГС, в которых используются сигналы только от одного фотоприемника в каждом из спектральных диапазонов (OK, ВК1 и ВК2) может приводить к промахам при стрельбе, так как не позволяет однозначно оценивать амплитуду принимаемого сигнала в зависимости от рассогласования от центра поля зрения ввиду особенностей формирования пятна (изображения источника излучения) в оптической системе ОГС. Это связано с тем, что на краю и в центре поля зрения имеет место уменьшение реальной амплитуды сигнала. При этом могут нарушаться значения соотношений сигналов в разных спектральных диапазонах, что приведет к неверной работе схемы определения и формирования "стробов" принадлежности сигналов цели или помехе.The use of rockets with OGS, which use signals only from one photodetector in each of the spectral ranges (OK, VK1 and VK2) can lead to misses when firing, because it does not allow to unambiguously estimate the amplitude of the received signal depending on the error from the center of the field of view due to features of spot formation (radiation source image) in the OGS optical system. This is due to the fact that at the edge and in the center of the field of view there is a decrease in the real amplitude of the signal. In this case, the values of the signal ratios in different spectral ranges may be violated, which will lead to incorrect operation of the scheme for determining and forming "gates" of the belonging of target signals or interference.

Кроме того применение ЗУР с ОГС, использующей только лишь спектральный селектор для выделения цели на фоне естественных и искусственных помех, в условиях применения воздушной целью современных типов комбинированных помех (низкотемпературных, пирофорных и мультиспектральных) не позволяет обеспечить достаточно эффективную селекцию и может приводить к промахам при стрельбе ЗУР из-за слабого различия цели и помехи по спектральному признаку и более высокой интенсивности излучения помехи или ее размерности (для пирофорных помех).In addition, the use of SAM with OGS, which uses only the spectral selector to highlight the target against the background of natural and artificial interference, in terms of using the air target of modern types of combined interference (low-temperature, pyrophoric and multispectral) does not allow for sufficiently effective selection and can lead to misses firing of missiles due to the weak difference of the target and the noise on the spectral basis and a higher intensity of the interference or its dimension (for pyrophoric interference).

Также предлагаемая в прототипе реализация ракеты с аппаратной адаптацией путем оперативного введения данных о характеристиках цели перед пуском ЗУР по информации, поступающей от командного пункта целеуказания, управления огнем и распределения целей в современных условиях ведения боевых действий приведет к недопустимым временным потерям, что особенно критично для переносных зенитных ракетных комплексов, работающих на малых дальностях. Результатом введения такого решения будет невозможность осуществления своевременного пуска и, как следствие, отсутствие поражения воздушной цели.Also proposed in the prototype implementation of the rocket with hardware adaptation by promptly entering data on target characteristics before launching the missile defense system based on information from the command point of target designation, fire control and target distribution in modern combat conditions will lead to unacceptable temporary losses, which is especially critical for portable short-range anti-aircraft missile systems. The result of the introduction of such a solution will be the impossibility of carrying out a timely launch and, as a result, the absence of a defeat for an air target.

Техническим результатом настоящего изобретения является значительное повышение вероятности попадания ракеты в цель в условиях сложной помехофоноцелевой обстановки и организованного оптического противодействия, а также сокращение временных потерь при прицеливании и пуске ракеты.The technical result of the present invention is a significant increase in the likelihood of a rocket hitting the target under conditions of complex noise and phono-objective conditions and organized optical counteraction, as well as reducing temporary losses during aiming and launching the rocket.

Технический результат изобретения обеспечивается тем, что малогабаритная зенитная управляемая ракета содержит датчик крена, рулевой привод и трехспектральную многоплощадочную оптическую головку самонаведения, состоящую из оптико-электронного следящего гирокоординатора с тремя каналами спектроделения оптического излучения, при этом оптико-электронный следящий гирокоординатор содержит обмотку управления ориентацией, а также последовательно соединенные фотоприемник и импульсный усилитель с однократным дифференцированием в основном и вспомогательном каналах, фотоприемник в ультрафиолетовом канале. В трехспектральную многоплощадочную оптическую головку самонаведения дополнительно введен электронный блок, содержащий программируемую логическую интегральную схему и многоядерный процессор цифровой обработки сигналов, реализующие адаптивные алгоритмы выделения цели на фоне естественных и искусственных помех по совокупности амплитудных, спектральных и траекторных признаков, аналого-цифровой преобразователь, цифро-аналоговый преобразователь, а в оптико-электронный следящий гирокоординатор дополнительно введен аналоговый коммутатор, в основной и вспомогательный каналы введены по два фотоприемника и импульсных усилителя с однократным дифференцированием, при этом каждый фотоприемник соединен последовательно со своим импульсным усилителем, выходы которых соединены с входами аналогового коммутатора, а в ультрафиолетовый канал дополнительно введены два фотоприемника, причем выходы трех фотоприемников ультрафиолетового канала соединены с входами аналогового коммутатора, выход которого соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя, при этом первый выход программируемой логической интегральной схемы соединен с входом управления аналого-цифрового преобразователя, второй выход - с входом управления аналогового коммутатора, а третий и четвертый выходы - с первым и вторым входами управления цифро-аналогового преобразователя, первый выход которого соединен с входом обмотки управления ориентацией оптико-электронного следящего гирокоординатора, а второй выход - с входом рулевого привода, многоядерный процессор цифровой обработки сигналов включает блок обнаружения полезных сигналов, блок классификатора, блок запоминания и отслеживания параметров целевого сигнала, блок адаптивного селектора и блок формирования управляющих сигналов, связанные между собой внутрипроцессорными цифровыми потоками данных, при этом выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом многоядерного процессора цифровой обработки сигналов по параллельному каналу информационного обмена, который является входом блока обнаружения полезных сигналов, первый выход которого соединен с первым входом блока запоминания и отслеживания параметров целевого сигнала, а второй выход - с входом блока классификатора, первый выход которого соединен со вторым входом блока запоминания и отслеживания параметров целевого сигнала, а второй выход - с первым входом блока адаптивного селектора, второй вход которого соединен с выходом блока запоминания и отслеживания параметров целевого сигнала, выход блока адаптивного селектора соединен с входом блока формирования управляющих сигналов, выход которого является выходом многоядерного процессора цифровой обработки сигналов, который по параллельному каналу информационного обмена соединен со вторым входом программируемой логической интегральной схемы, первый вход которой соединен с выходом датчика крена.The technical result of the invention is ensured by the fact that a small-sized anti-aircraft guided missile contains a roll sensor, a steering actuator and a three-spectral multi-site optical homing head consisting of an optical-electronic tracking gyro coordinator with three channels of optical radiation spectromagnetic division, as well as a series-connected photodetector and a pulse amplifier with a single differentiation into the bases nom and auxiliary channels, a photodetector in the ultraviolet channel. The three-spectral multi-site optical homing head additionally introduces an electronic unit containing a programmable logic integrated circuit and a multi-core processor for digital signal processing that implements adaptive algorithms for selecting a target against the background of natural and artificial interference using a combination of amplitude, spectral and trajectory signs, an analog-to-digital converter, digital analog converter, and analog comm is additionally introduced into the optoelectronic tracking gyro coordinator A tator, two photodetectors and a pulse amplifier with a single differentiation are introduced into the main and auxiliary channels. Each photodetector is connected in series with its own pulse amplifier, the outputs of which are connected to the inputs of the analog switch, and two photoreceivers are additionally added to the UV channel the UV channel connected to the inputs of the analog switch, the output of which is connected to the first input of the analog-to-digital converter, the first The second output of the programmable logic integrated circuit is connected to the control input of the analog-digital converter, the second output is connected to the control input of the analog switch, and the third and fourth outputs are connected to the first and second control inputs of the digital-analog converter, the first output of which is connected to the orientation control winding input opto-electronic tracking gyro coordinator, and the second output - with the input of the steering drive; the multicore digital signal processing processor includes a useful signal detection unit c, classifier unit, storing and tracing parameters of the target signal, adaptive selector unit and control signal generating unit interconnected by intraprocessor digital data streams, while the output of the analog-to-digital converter is connected to the input of the multi-core digital signal processor via a parallel channel of information exchange , which is the input of the detection unit of useful signals, the first output of which is connected to the first input of the memory and tracking unit PA meters of the target signal, and the second output - with the input of the classifier, the first output of which is connected to the second input of the storing and tracking unit of the target signal, and the second output - with the first input of the adaptive selector unit, the second input of which is connected to the output of the storing and tracking unit target signal, the output of the adaptive selector unit is connected to the input of the control signal generating unit, the output of which is the output of the multi-core digital signal processor, which The information exchange channel is connected to the second input of a programmable logic integrated circuit, the first input of which is connected to the output of the roll sensor.

В частном случае, связанном с соединением выхода аналого-цифрового преобразователя с входом многоядерного процессора цифровой обработки сигналов, данное соединение может быть выполнено по тридцатидвухразрядному параллельному каналу информационного обмена.In the particular case associated with the connection of the output of the analog-to-digital converter with the input of a multi-core processor of digital signal processing, this connection can be made over a thirty-two-bit parallel channel of information exchange.

Соединение выхода многоядерного процессора цифровой обработки сигналов со вторым входом программируемой логической интегральной схемы может быть выполнено по шестнадцатиразрядному параллельному каналу информационного обмена.The output of the multi-core digital signal processor with the second input of the programmable logic integrated circuit can be connected via a sixteen-bit parallel channel of information exchange.

В частном случае, связанном с цифро-аналоговым преобразователем, цифро-аналоговый преобразователь выполнен двухканальным.In the particular case associated with the digital-to-analog converter, the digital-to-analog converter is made two-channel.

Изобретение поясняется чертежом, на котором приведена структура основных элементов предлагаемой малогабаритной ЗУР с трехспектральной многоплощадочной ОГС и функциональное взаимодействие ее составных частей, а также состав программных блоков адаптивных алгоритмов выделения цели на фоне естественных и искусственных помех, реализованных в многоядерном процессоре цифровой обработки сигналов.The invention is illustrated in the drawing, which shows the structure of the main elements of the proposed small-scale missiles with a three-spectral multi-site OGS and the functional interaction of its components, as well as the composition of program blocks of adaptive algorithms for selecting targets against the background of natural and artificial interference implemented in a multi-core processor of digital signal processing.

На чертеже приняты следующие обозначения:In the drawing, the following notation:

1 - оптико-электронный следящий гирокоординатор (ОЭСГ);1 - opto-electronic tracking gyro coordinator (OECG);

2, 3, 4 - фото приемники основного канала среднего инфракрасного диапазона (ФП);2, 3, 4 - photo receivers of the main channel of the middle infrared range (AF);

5, 6, 7 - фото приемники вспомогательного канала ближнего инфракрасного диапазона (ФП);5, 6, 7 - photo receivers of the auxiliary channel of the near infrared range (AF);

8, 9, 10 - фотоприемники ультрафиолетового канала (ФП);8, 9, 10 - photodetectors of the ultraviolet channel (OP);

11, 12, 13 - импульсные усилители с однократным дифференцированием для фотоприемников основного канала (ИУД);11, 12, 13 - pulse amplifiers with a single differentiation for photodetectors of the main channel (IUD);

14, 15, 16 - импульсные усилители с однократным дифференцированием для фотоприемников вспомогательного канала (ИУД);14, 15, 16 - pulse amplifiers with single differentiation for auxiliary channel photodetectors (IUD);

17 - электронный блок (ЭБ);17 - electronic unit (EB);

18 -аналого-цифровой преобразователь (АЦП);18-analog-to-digital converter (ADC);

19 - программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС);19 - programmable logic integrated circuit (FPGA);

20 - многоядерный процессор цифровой обработки сигналов (МПЦОС);20 is a multi-core digital signal processing processor (MPDCS);

21 - цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП);21 - digital-to-analog converter (DAC);

22 - датчик крена (ДК);22 - roll sensor (DC);

23 - рулевой привод (РП);23 - steering gear (RP);

24 - аналоговый коммутатор (АК);24 - analog switch (AK);

25 - блок обнаружения полезных сигналов (БОПС);25 - block detection of useful signals (BOPS);

26 - блок классификатора (БК);26 - classifier unit (BC);

27 - блок запоминания и отслеживания параметров целевого сигнала (БЗиОПЦС);27 - the block of storing and tracking the parameters of the target signal (RPS);

28 - блок адаптивного селектора (БАС);28 - block adaptive selector (UAS);

29 - блок формирования управляющих сигналов (БФУС);29 is a block forming control signals (BFUS);

30 - обмотка управления ориентацией оптико-электронного следящего гирокоординатора (ОУО).30 - orientation control winding of the optical-electronic tracking gyro coordinator (DMS).

Оптическая головка самонаведения малогабаритной ЗУР включает в себя оптико-электронный следящий гирокоординатор 1 и электронный блок 17 и предназначена для слежения за целевым источником при подготовке к пуску и при полете ракеты, измерения угловой скорости линии визирования ракета-цель и формирования сигнала наведения ракеты, пропорционального величине измеренной угловой скорости.The optical homing head of the compact ZUR includes an optical-electronic tracking gyro 1 and an electronic unit 17 and is designed to monitor the target source in preparation for launching and flying a rocket, measuring the angular velocity of the line of sight of the target rocket and generating a missile guidance signal proportional to measured angular velocity.

Оптико-электронный следящий гирокоординатор 1 из состава оптической головки самонаведения предназначен для приема оптического излучения фоноцелевой обстановки с помощью входящего в его состав трехспектрального (ближний инфракрасный и средний инфракрасный диапазоны и ультрафиолетовый диапазон) многоплощадочного фотоприемника.The optical-electronic tracking gyro coordinator 1 of the optical homing head is designed to receive optical radiation from a phono-target environment using a three-spectral (near infrared and medium infrared range and ultraviolet range) part of its multi-site photodetector.

Электронный блок 17 предназначен для приема и обработки сигналов фотоприемников, поступающих с выхода аналогового коммутатора 24, и формирования сигналов управления ориентацией в пространстве гироскопа оптико-электронного следящего гирокоординатора 1 и управления работой рулевого привода 23 и содержит аналого-цифровой преобразователь 18, программируемую логическую интегральную схему 19, многоядерный процессор цифровой обработки сигналов 20 и цифро-аналоговый преобразователь 21.The electronic unit 17 is designed to receive and process the photodetector signals from the output of the analog switch 24, and generate signals for controlling the orientation in the gyroscope of the optical-electronic tracking gyro 1 and control the operation of the steering actuator 23 and contain an analog-to-digital converter 18, a programmable logic integrated circuit 19, a multi-core digital signal processor 20 and a digital-to-analog converter 21.

Многоплощадочный фотоприемник состоит из девяти отдельных фотоприемников 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, которые используются для преобразования оптического излучения в электрический сигнал. При этом фотоприемники 2, 3, 4 имеют максимум чувствительности в среднем инфракрасном диапазоне, фотоприемники 5, 6, 7 имеют максимум чувствительности в ближнем инфракрасном диапазоне, а фото приемники 8, 9, 10 - в ультрафиолетовом диапазоне. Выходы фотоприемников 2, 3, 4, 5, 6, 7 соединены с входами соответствующих импульсных усилителей с однократным дифференцированием 11, 12, 13, 14, 15, 16, которые обеспечивают предварительное усиление выходного сигнала фотоприемников, подавление постоянной составляющей и выделение целевого сигнала.Multi-site photodetector consists of nine separate photodetectors 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, which are used to convert optical radiation into an electrical signal. In this case, photodetectors 2, 3, 4 have a maximum sensitivity in the middle infrared range, photodetectors 5, 6, 7 have a maximum sensitivity in the near infrared range, and photo receivers 8, 9, 10 - in the ultraviolet range. The outputs of photodetectors 2, 3, 4, 5, 6, 7 are connected to the inputs of the corresponding pulse amplifiers with a single differentiation 11, 12, 13, 14, 15, 16, which provide pre-amplification of the output signal of the photodetectors, suppression of the target component and the selection of the target signal.

Аналоговый коммутатор 24 предназначен для последовательной коммутации сигналов, поступающих с выходов импульсных усилителей с однократным дифференцированием 11, 12, 13, 14, 15, 16 и с выходов фотоприемников 8, 9, 10 на его с первого по девятый входы. Выход аналогового коммутатора 24 соединен с первым входом аналого-цифрового преобразователя 18. Десятый вход аналогового коммутатора 24 является цифровым входом управления, который соединен со вторым выходом программируемой логической интегральной схемы 19, с которой передаются тактовые импульсы, обеспечивающие последовательную коммутацию всех информационных входов аналогового коммутатора 24 на его выход.Analog switch 24 is designed for sequential switching of signals coming from the outputs of pulse amplifiers with a single differentiation 11, 12, 13, 14, 15, 16 and from the outputs of photodetectors 8, 9, 10 to its first to ninth inputs. The output of the analog switch 24 is connected to the first input of the analog-digital converter 18. The tenth input of the analog switch 24 is a digital control input, which is connected to the second output of the programmable logic integrated circuit 19, to which the clock pulses are transmitted, ensuring the serial switching of all information inputs of the analog switch 24 on his way out.

Аналого-цифровой преобразователь 18 предназначен для приема аналоговых сигналов, подаваемых на его первый вход, и их преобразования в цифровую форму в виде двоичного кода и последующей передачи информации на вход многоядерного процессора цифровой обработки сигналов 20. Второй вход аналого-цифрового преобразователя 18 является цифровым входом управления и соединен с первым выходом программируемой логической интегральной схемы 19. Аналого-цифровой преобразователь 18 может быть построен на базе микросхем с частотой оцифровки входного сигнала порядка 20 МГц и имеющих в своем составе буферную память, обеспечивающую накопление принятых отсчетов и их последующую выдачу по параллельному каналу информационного обмена.Analog-to-digital converter 18 is designed to receive analog signals fed to its first input and convert them into digital form as a binary code and then transmit information to the input of a multicore digital signal processor 20. The second input of analog-to-digital converter 18 is a digital input control and connected to the first output of a programmable logic integrated circuit 19. Analog-to-digital converter 18 can be built on the basis of chips with the digitization frequency of the input signal about 20 MHz and having a buffer memory in its composition, which provides for the accumulation of received samples and their subsequent issue via a parallel channel of information exchange.

Многоядерный процессор цифровой обработки сигналов 20 и программируемая логическая интегральная схема 19 образуют высокопроизводительную вычислительную систему, реализующую адаптивные алгоритмы выделения цели на фоне естественных и искусственных помех по совокупности амплитудных, спектральных и траекторных признаков. При этом вход многоядерного процессора цифровой обработки сигналов 20 посредством тридцатидвухразрядного канала информационного обмена соединен с аналого-цифровым преобразователем 18, а его выход - со вторым входом программируемой логической интегральной схемы 19 посредством шестнадцатиразрядного канала информационного обмена.The multicore digital signal processor 20 and the programmable logic integrated circuit 19 constitute a high-performance computing system that implements adaptive target-separation algorithms against natural and artificial interference based on a combination of amplitude, spectral and trajectory features. At the same time, the input of a multi-core digital signal processor 20 is connected via an thirty-two data exchange channel to an analog-digital converter 18, and its output is connected to a second input of a programmable logic integrated circuit 19 via a sixteen-bit data exchange channel.

В составе многоядерного процессора цифровой обработки сигналов 20 реализованы: блок обнаружения полезных сигналов 25, на вход которого с выхода аналого-цифрового преобразователя 18 подаются оцифрованные входные данные, а первый выход которого соединен с первым входом блока запоминания и отслеживания параметров целевого сигнала 27, а второй выход - с входом блока классификатора 26. На первый вход блока запоминания и отслеживания параметров целевого сигнала 27 поступает информация об обнаруженных целевых сигналах, а на второй вход - информация о параметрах сигналов, прошедших классификацию. На вход блока классификатора 26 поступает информация о параметрах обнаруженных сигналов, со второго выхода которого сигналы, прошедшие классификацию, поступают на первый вход блока адаптивного селектора 28. На второй вход блока адаптивного селектора 28 поступает информация с выхода блока запоминания и отслеживания параметров целевого сигнала 27 о параметрах сигнала, принятого в качестве целевого. Блок формирования управляющего сигнала 29 на основании информации, поступившей на его вход с выхода блока адаптивного селектора 28 обеспечивает формирование сигналов управления ориентацией оптико-электронного следящего гирокоординатора 1 и сигналов управления рулевым приводом 23 ракеты, которые посредством шестнадцатиразрядного параллельного канала информационного обмена подключены на второй вход программируемой логической интегральной схемы 19.As part of the multicore digital signal processor 20, the following are implemented: the useful signal detection unit 25, to the input of which digitized input data are fed from the output of analog-digital converter 18, and the first output of which is connected to the first input of the memory and tracking unit of the target signal 27, and the second output - with the input of the classifier block 26. The first input of the block for storing and tracking the parameters of the target signal 27 receives information about the detected target signals, and the second input - information about the parameters of the signals that have passed the classification. The input of the classifier block 26 receives information about the parameters of the detected signals, from the second output of which the signals that have passed the classification go to the first input of the adaptive selector block 28. The second input of the adaptive selector block 28 receives information from the output of the memory and tracking unit of the target signal 27 o parameters of the signal taken as the target. The control signal generating unit 29, based on the information received at its input from the output of the adaptive selector 28 unit, generates the orientation control signals of the optical-electronic tracking gyro 1 and the rocket drive control signals 23, which are connected to the second input of the programmable sixteen-bit information exchange channel. logical integrated circuit 19.

Цифро-аналоговый преобразователь 21, который может быть построен на базе известных микросхем, обеспечивает прием цифровых сигналов управления ориентацией оптико-электронного следящего гирокоординатора 1 и рулевым приводом 23 ракеты, которые в форме двоичного кода поступают на первый и второй его входы с третьего и четвертого выхода программируемой логической интегральной схемы 19 соответственно, и формирование на первом его выходе аналогового сигнала слежения за целевым источником, подключаемого на вход обмотки управления ориентацией оптико-электронного следящего гирокоординатора 30, а на втором выходе - аналогового сигнала управления наведением ЗУР, подключаемого на вход рулевого привода 23.A digital-to-analog converter 21, which can be built on the basis of known microcircuits, provides for receiving digital signals controlling the orientation of the opto-electronic tracking gyro 1 and steering actuator 23 rockets, which in the form of a binary code arrive at its first and second inputs from the third and fourth outputs programmable logic integrated circuit 19, respectively, and the formation at its first output of an analog signal tracking the target source connected to the input of the orientation control winding ptiko-electron girokoordinatora follower 30, and the second output - analog-guided missiles control signal connected to input 23 of the steering actuator.

Для формирования указанных сигналов слежения за целевым источником и управления наведением ЗУР на частоте вращения гироскопа и на частоте вращения ракеты соответственно, используется датчик крена 22, позволяющий однозначно определить текущий угол проворота ракеты вокруг продольной оси (угол крена) и построенный на базе механического гироскопа, модулирующего диска и оптопары. На выходе датчика крена формируются цифровые импульсные сигналы (128 импульсов на оборот и 1 импульс на оборот), которые поступают на первый вход программируемой логической интегральной схемы 19 для обработки и вычисления угла крена ракеты.For the formation of these signals tracking the target source and control guidance Zour on the gyro frequency and rocket frequency, respectively, use the roll sensor 22, which uniquely determine the current angle of rotation of the rocket around the longitudinal axis (roll angle) and built on the basis of a mechanical gyroscope, modulating disk and optocouplers. The output of the roll sensor generates digital pulse signals (128 pulses per revolution and 1 pulse per revolution), which are fed to the first input of the programmable logic integrated circuit 19 for processing and calculating the roll angle of the rocket.

Обмотка управления ориентацией оптико-электронного следящего гирокоординатора 30 представляет собой электромеханическую систему, обеспечивающую взаимодействие с магнитным ротором гироскопа посредством создаваемого протекающим в ней током магнитного поля, что позволяет управлять отклонением ротора гироскопа в требуемом направлении по сигналам управления, поступающим на ее вход с первого выхода цифро-аналогового преобразователя 21.The orientation control winding of the optoelectronic tracking gyro coordinator 30 is an electromechanical system that provides interaction with the gyroscope magnetic rotor by means of a magnetic field generated by the current flowing through it, allowing the gyroscope rotor to be controlled in the desired direction by the control signals received at its input from the first output -analog converter 21.

Рулевой привод 23 построен с применением электрической машинки и обеспечивает преобразование поступившего на его вход управляющего сигнала со второго выхода цифро-аналогового преобразователя 21 в механическое отклонение рулевых пластин ракеты.The steering actuator 23 is constructed using an electric machine and provides for the conversion of the control signal received at its input from the second output of the digital-to-analog converter 21 to the mechanical deflection of the rocket steering plates.

Функционирование адаптивных алгоритмов выделения цели на фоне естественных и искусственных помех происходит следующим образом. После преобразования входных аналоговых сигналов фотоприемников 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 в цифровое представление на основе априорно известных параметров оптико-электронного тракта ОГС (таких как топология фотоприемников, их размещение и ориентация в фокальной плоскости оптико-электронного следящего гирокоординатора 1, качественные характеристики оптического тракта, а также амплитудно-частотные характеристики импульсных усилителей с однократным дифференцированием) блоком обнаружения полезных сигналов 25 производится фильтрация и выделение сигналов в каждом спектральном диапазоне на каждой площадке фотоприемника по временным, амплитудным и контрастным параметрам, которые характерны для источников излучения в том или ином спектральном диапазоне.The operation of adaptive algorithms for selecting a target against the background of natural and artificial interference occurs as follows. After converting the input analog signals of photodetectors 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 into a digital representation based on a priori known parameters of the OCG optical-electronic path (such as the topology of photodetectors, their placement and orientation in the focal plane -electronic tracking gyro 1, quality characteristics of the optical path, as well as amplitude-frequency characteristics of pulsed amplifiers with a single differentiation) the block of detection of useful signals 25 filtering and selection signals in each spectral range of the photodetector at each site on time, amplitude and contrast parameters which are characteristic for the radiation sources in a certain spectral range.

Со второго выхода блока обнаружения полезных сигналов 25 параметры обнаруженных сигналов подаются на вход блока классификатора 26, где происходит сопоставление сигналов, полученных в разных спектральных диапазонах с соответствующей фазой и их привязка друг к другу с одновременной классификацией на целевые, целеподобные, помехоподобные и помеховые источники. Для осуществления классификации сигналы подразделяются на подмножества, характеризующиеся спектральными, частотными и амплитудными признаками. Анализ совокупности указанных признаков для каждого обнаруженного сигнала позволяет отнести его к конкретному подмножеству. Среди этих источников выделяется один целевой (исходя из допущения, что при прицеливании и подготовке к пуску оператор ПЗРК сопровождает именно воздушную цель, по которой производится пуск ракеты), которому назначается наибольший приоритет. В дальнейшем по этому сигналу работает блок запоминания и отслеживания параметров целевого сигнала 27, который сопоставляет все вновь обнаруженные сигналы, поступившие на его первый вход с первого выхода блока обнаружения полезных сигналов 25, и прошедшие классификацию сигналы, поступившие на его второй вход с первого выхода блока классификатора 26 с «эталонным», и производит обновление информации о целевом сигнале на основе полученных данных.From the second output of the useful signal detection unit 25, the parameters of the detected signals are fed to the input of the classifier unit 26, where the signals obtained in different spectral ranges are compared with the corresponding phase and they are linked to each other and simultaneously classified into target, target-like, interference-like and interference sources. To carry out the classification, the signals are subdivided into subsets characterized by spectral, frequency and amplitude features. An analysis of the combination of these characteristics for each detected signal allows us to relate it to a specific subset. Among these sources, there is one target (based on the assumption that when aiming and preparing for launch, the MANPADS operator accompanies precisely the aerial target for which the missile is launched), which is assigned the highest priority. Subsequently, the signal and tracking parameters of the target signal 27 work on this signal, which compares all newly detected signals received at its first input from the first output of the useful signals detection unit 25, and passed the classification signals received at its second input from the first output of the block classifier 26 with the "reference", and updates the information about the target signal based on the data.

Блок адаптивного селектора 28 на основе данных, полученных от блока классификатора 26, поступающих на его первый вход, и блока запоминания и отслеживания параметров целевого сигнала 27, поступающих на его второй вход, производит ранжирование всех обнаруженных источников в поле зрения ОГС в зависимости от совокупности их амплитудных, спектральных и траекторных признаков и сравнения этих параметров с параметрами отслеживаемого целевого сигнала. При этом ранг обнаруженных источников уменьшается с увеличением количества отличий параметров данного конкретного источника от эталонного (отслеживаемого целевого сигнала).The adaptive selector block 28, based on the data received from the classifier block 26, arriving at its first input, and the block storing and tracking the parameters of the target signal 27, arriving at its second input, produces a ranking of all detected sources in the OCM field of view, depending on their combination amplitude, spectral and trajectory signs and comparison of these parameters with the parameters of the monitored target signal. At the same time, the rank of the detected sources decreases with an increase in the number of differences in the parameters of this particular source from the reference (tracked target signal).

Блок формирования управляющего сигнала 29 на основании данных, полученных от блока адаптивного селектора 28, формирует сигнал управления ориентацией оптико-электронного следящего гирокоординатора 1, который представляет собой векторную сумму сигналов от каждого из обнаруженных и классифицированных сигналов, умноженную на весовой коэффициент, определенный рангом сигнала, назначенным в блоке адаптивного селектора 28. Сигнал управления ориентацией оптико-электронного следящего гирокоординатора 1 формируется на частоте вращения гироскопа. Такой подход позволяет обеспечить более плавное управление следящей системой при наличии в поле зрения ОГС множественных источников излучения и снижает колебательный характер слежения, уменьшая вероятность выпадения из поля зрения «целевого» источника. Кроме того, в блоке формирования управляющего сигнала 29 обеспечивается формирование сигнала управления рулевым приводом 23 ракеты, пропорционального сигналу управления ориентацией оптико-электронного следящего гирокоординатора 1. Далее сформированные сигналы управления ориентацией оптико-электронного следящего гирокоординатора 1 и управления рулевым приводом 23 посредством шестнадцатиразрядного параллельного канала информационного обмена поступают на второй вход программируемой логической интегральной схемы 19, где преобразуются в двоичную последовательность и передаются на первый и второй входы цифро-аналогового преобразователя 21, первый выход которого соединен с обмоткой управления ориентацией оптико-электронного следящего гирокоординатора 30, а второй - с входом рулевого привода 23, обеспечивая формирование управляющего сигнала на аэродинамические органы управления ЗУР.The control signal generating unit 29, based on the data received from the adaptive selector block 28, generates the orientation control signal of the opto-electronic tracking gyro 1, which is the vector sum of the signals from each of the detected and classified signals multiplied by a weighting factor determined by the signal's rank, assigned in the block of the adaptive selector 28. The orientation control signal of the optical-electronic servo gyro 1 is generated at the frequency of rotation of the gyroscope but. This approach allows for a smoother control of the tracking system in the presence of multiple radiation sources in the OHS field of view and reduces the oscillatory nature of tracking, reducing the probability of a "target" source falling out of sight. In addition, in the control signal generation unit 29, a rocket control signal 23 is generated which is proportional to the orientation control signal of the opto-electronic tracking gyro 1. Next, the generated control signals for the orientation of the opto-electronic tracking gyro 1 and steering control by the 23 actuator by means of a sixteen-bit parallel information channel exchange arrive at the second input of the programmable logic integrated circuit 19, where the converted in binary sequence and transmitted to the first and second inputs of the digital-to-analog converter 21, the first output of which is connected to the orientation control winding of the optical-electronic tracking gyro 30, and the second to the input of the steering actuator 23, ensuring the formation of a control signal to the SAM aerodynamic controls.

Таким образом, технический результат достигается за счет использования трехспектральной многоплощадочной ОГС, применения современной высокопроизводительной элементной базы с использованием цифровой обработки сигналов, а также разработки и внедрения более совершенных комбинированных алгоритмов выделения целевых сигналов на основе комплексного адаптивного анализа амплитудных, спектральных и траекторных признаков в процессе подготовки к пуску и полета ракеты. При этом запоминание параметров целевого сигнала происходит автоматически в процессе прицеливания и подготовки к пуску ракеты и не требует ручного ввода информации о целевом источнике, что, в сравнении с прототипом, позволяет дополнительно сократить временные потери на подготовку к пуску ракеты и повышает вероятность поражения цели.Thus, the technical result is achieved through the use of three-spectral multi-site OGS, the use of modern high-performance components using digital signal processing, as well as the development and implementation of more advanced combined algorithms for extracting target signals based on a comprehensive adaptive analysis of amplitude, spectral and trajectory signs in the process of preparation to the launch and flight of the rocket. In this case, the memorization of the target signal parameters occurs automatically in the process of aiming and preparing for the launch of the rocket and does not require manual input of information about the target source, which, in comparison with the prototype, makes it possible to further reduce the time losses to prepare for launching the rocket and increases the probability of hitting the target.

Предлагаемое изобретение может быть осуществлено на базе малогабаритной ЗУР 9М336, что позволит значительно повысить характеристики помехозащищенности ЗУР от современных типов комбинированных помех и, соответственно, уменьшить величину возможных промахов и повысить вероятность поражения воздушных целей.The present invention can be implemented on the basis of small-sized missiles 9M336, which will significantly improve the noise immunity characteristics of missiles from modern types of combined interference and, accordingly, reduce the magnitude of possible misses and increase the likelihood of defeat air targets.

Эффективность предлагаемого технического решения подтверждена результатами натурных стрельбовых испытаний малогабаритной ракеты.The effectiveness of the proposed technical solution is confirmed by the results of full-scale shooting tests of a small-sized rocket.

Claims

1. Small-sized anti-aircraft guided missile containing a roll sensor, steering gear and a three-spectral multi-site optical homing head, consisting of an optical-electronic tracking gyro with three channels of optical emission spectromagnetic, and photodetector and pulse amplifier with single differentiation in the main and auxiliary channels, photodetector in ultraviolet There is an electronic unit containing a programmable logic integrated circuit and a multi-core digital signal processing processor that implements adaptive algorithms for selecting a target against the background of natural and artificial interference based on a combination of amplitude, spectral and trajectory signs, analog-to-digital converter, digital-to-analog converter, and to an optical-electronic tracking gyro coordinator An analog switch has been introduced, two photo-receivers and pulse amplifiers with a single differentiation are introduced into the main and auxiliary channels, each photo-receiver is connected in series with its pulse amplifier, the outputs of which are connected to the inputs of the analog switch, and two photo-receivers are added to the UV channel, and the outputs of the three photodetectors of the UV channel are connected to the inputs of the analog switch, the output of which is connected to the first input of the analogue-qi the first output of the programmable logic integrated circuit is connected to the control input of the analog-digital converter, the second output is connected to the control input of the analog switch, and the third and fourth outputs are connected to the first and second inputs of the digital-to-analog converter, the first output of which is connected to the input orientation control winding of the optical-electronic tracking gyro coordinator, and the second output - with the input of the steering actuator; a multicore digital signal processing processor including em unit for detecting useful signals, classifier unit, unit for storing and tracking parameters of a target signal, unit of adaptive selector and unit for generating control signals interconnected by interprocessor digital data streams, while the output of the analog-digital converter is connected to the input of a multicore digital signal processor parallel channel information exchange, which is the input of the detection unit of useful signals, the first output of which is connected to the first input the block of storing and tracking the parameters of the target signal, and the second output - with the input of the classifier block, the first output of which is connected to the second input of the block of storing and tracking the parameters of the target signal, and the second output - with the first input of the block of the adaptive selector, the second input of which is connected to the output of the block memorizing and tracking the parameters of the target signal, the output of the adaptive selector unit is connected to the input of the control signal generating unit, the output of which is the output of the multi-core processor oic signal processing that the parallel traffic channel is connected to the second input of the programmable logic integrated circuit, the first input coupled to an output of the sensor roll.

2. Small-sized anti-aircraft guided missile under item 1, characterized in that the output of the analog-to-digital converter is connected to the input of a multi-core processor of digital signal processing on a thirty-two-bit parallel channel of information exchange.

3. Small-sized anti-aircraft guided missile under item 1, characterized in that the output of the multi-core processor of digital signal processing is connected to the second input of the programmable logic integrated circuit on the sixteen-bit parallel channel of information exchange.

4. Small-sized anti-aircraft guided missile under item 1, characterized in that the digital-to-analog converter is made two-channel.