RU2217681C2

RU2217681C2 - Method for laying of optical sight on target

Info

Publication number: RU2217681C2
Application number: RU2001120253A
Authority: RU
Inventors: А.Г. Шипунов; В.И. Образумов; А.М. Давыдов; Л.И. Сукачев; А.А. Пучков; В.А. Поваров
Original assignee: Государственное унитарное предприятие "Конструкторское бюро приборостроения"
Priority date: 2001-07-19
Filing date: 2001-07-19
Publication date: 2003-11-27

Abstract

FIELD: armament, applicable in antiaircraft troops. SUBSTANCE: the method consists in detection, automatic tracking of target by a tracking radar, mutual tracking of the optical sight and antenna of the tracking radar, laying and target tracking by the optical sight by angular co-ordinates, optical sight laying and tracking are effected by tracking of the speed change of the angular co-ordinates of the target tracked by the radar, to this end, the smoothness of the drive of laying and stabilization of the tracking radar antenna is enhanced, the speeds of change of the target angular co-ordinates are computed, and the tracking signals are generated according to them, the speed of change of the preset control signals is reduced, then the control signals are summed up with the tracking signals, and the summary signal is followed up by the optical sight laying and stabilization drive. EFFECT: enhanced accuracy of optical sight laying on the target and reduced dependence of efficiency of the fighting vehicle from the level of the professional skill of the layer. 2 dwg

Description

Изобретение относится к области вооружения и может быть использовано в войсках противовоздушной обороны. The invention relates to the field of armaments and can be used in air defense forces.

Известна 35-миллиметровая ствольная зенитная самоходная установка (ЗСУ) "Гепард" (Германия) (1), в которой наведение оптического прицела (ОП) на цель осуществляется наводчиком с помощью прицельной марки. Данный способ позволяет получить точность наведения линии визирования ОП с ошибками порядка 3-4 мрад. Known 35-mm barrel anti-aircraft self-propelled gun (ZSU) "Cheetah" (Germany) (1), in which the guidance of the optical sight (OP) on the target is carried out by the gunner using the aiming mark. This method allows to obtain the accuracy of the guidance line of sight of the OP with errors of the order of 3-4 mrad.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ, реализованный в боевых машинах (БМ) комплексов "Тунгуска", "Тунгуска М", "Тунгуска Ml" (2,3). Closest to the claimed method is the method implemented in combat vehicles (BM) complexes "Tunguska", "Tunguska M", "Tunguska Ml" (2,3).

В БМ комплексов типа "Тунгуска" реализована идея объединения двух видов вооружения ракетного и пушечного в одной БМ, а также реализованы два режима сопровождения цели: радиолокационный и оптический с возможностью перехода с режима на режим, с использованием взаимного подслеживания по угловым координатам ОП и антенны РЛС сопровождения. Радиолокационный режим автоматический и осуществляется РЛС сопровождения цели по трем координатам (ε,β,Д). Оптический же режим предусматривает наведение ОП на цель наводчиком только по угловым координатам (ε,β,) и осуществляется с помощью датчика команд (ДК). ДК представляет собой электронно-механическое устройство, состоящее из кнюппеля (поворотное устройство), шарнирно связанного с датчиками углового положения ОП. Наводчик, перемещая кнюппель, задает скорость наведения ОП по угловым координатам в зависимости от выбранного вида вооружения, и с помощью светящихся марок (окружностей), имеющихся в окуляре ОП, наводит линию визирования ОП на цель. Наведение осуществляется грубо, путем совмещения с целью большой марки диаметром 3 мрад. и точно - путем совмещения малой марки диаметром 0,5 мрад. При этом ошибки наведения при стрельбе ПВ идентичны ошибкам наведения ЗСУ "Гепард" и составляют также 3-4 мрад. Для стрельбы ЗУР такие ошибки недопустимы и должны быть как минимум на порядок меньше. С целью уменьшения ошибок наведения было введено устройство, позволяющее наводчику наводить ОП на цель с разными скоростями - для ПВ-30⁰/с и РВ-10⁰/с, а также запоминание текущих скоростей наведения, задаваемых наводчиком. Такой способ наведения позволил уменьшить ошибки до 0,3-0,4 мрад. Однако ошибки наведения в данном случае полностью зависят от личных качеств человека-наводчика, его психофизического состояния и профессиональной подготовленности. В процессе полигонных испытаний БМ комплексов типа "Тунгуска" и эксплуатации в войсках была экспериментально установлена зависимость точности наведения ОП от профессиональной подготовленности наводчика. Точность наведения составила при средней квалификации наводчика 0,4-0,6 мрад при высокой квалификации 0,2-0,3 мрад.In BM systems of the Tunguska type, the idea of combining two types of missile and cannon weapons in one BM is realized, and two target tracking modes are implemented: radar and optical with the possibility of switching from mode to mode using mutual tracking along the angular coordinates of the OP and the radar antenna escorts. The radar mode is automatic and is carried out by radar tracking the target in three coordinates (ε, β, D). The optical mode, however, involves pointing the OP at the target by the gunner only in angular coordinates (ε, β,) and is carried out using the command sensor (DC). DK is an electronic-mechanical device consisting of a joystick (rotary device) pivotally connected to the sensors of the angular position of the OP. The gunner, moving the joystick, sets the speed of pointing the OP in angular coordinates, depending on the type of weapon, and using the luminous marks (circles) in the eyepiece of the OP, directs the line of sight of the OP on the target. Guidance is carried out roughly, by combining with the goal of a large brand with a diameter of 3 mrad. and precisely - by combining a small mark with a diameter of 0.5 mrad. At the same time, the guidance errors during the firing of the air defense are identical to the guidance errors of the Zep "Cheetah" and also amount to 3-4 mrad. For firing SAMs such errors are unacceptable and should be at least an order of magnitude smaller. In order to reduce pointing errors, a device was introduced that allows the gunner to aim the target at different speeds - for PV-30 ⁰ / s and PB-10 ⁰ / s, as well as storing current guidance speeds set by the gunner. This guidance method allowed to reduce errors to 0.3-0.4 mrad. However, guidance errors in this case completely depend on the personal qualities of the person-gunner, his psychophysical state and professional preparedness. In the process of field tests of BM systems of the type "Tunguska" and operation in the army, the dependence of the accuracy of pointing the OP on the gunner’s professional preparedness was experimentally established. The guidance accuracy was 0.4-0.6 mrad with an average gunner’s qualification and 0.2-0.3 mrad with a high qualification.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение точности наведения ОП на цель и эффективности боевой машины в целом за счет уменьшения влияния уровня профессиональной подготовленности наводчика. The task of the invention is to increase the accuracy of pointing the target on the target and the effectiveness of the combat vehicle as a whole by reducing the influence of the level of professional preparedness of the gunner.

Поставленная задача решается тем, что в способе наведения оптического прицела на цель, включающего обнаружение, автоматическое сопровождение цели РЛС сопровождения, взаимное подслеживание ОП и антенны РЛС сопровождения, наведение и сопровождение цели ОП по угловым координатам, новым является то, что наведение и сопровождение ОП осуществляется путем подслеживания за скоростным изменением угловых координат цели, сопровождаемой РЛС, для чего повышают плавность привода наведения и стабилизации антенны РЛС сопровождения, вычисляют скорости изменения угловых координат цели, по которым вырабатывают сигналы подслеживания, уменьшают скорость изменения задаваемых управляющих сигналов, затем управляющие сигналы суммируют с сигналами подслеживания, а суммарный сигнал отрабатывают приводом наведения и стабилизации оптического прицела. The problem is solved in that in the method of aiming an optical sight at a target, including detecting, automatically tracking the target of the radar tracking, mutual tracking of the target and antennas of the radar tracking, targeting and tracking of the target by angular coordinates, the new thing is that the targeting and tracking of the target is carried out by tracking the speed change in the angular coordinates of the target, followed by the radar, which increases the smoothness of the drive guidance and stabilization of the antenna radar tracking, calculate soon minute changes in the angular coordinates of targets, which generate signals podslezhivaniya, reduce the rate of change given by the control signals, then the control signals are summed with signals podslezhivaniya and sum signal fulfill drive guidance and stabilization of the optical sight.

Данный способ реализован за счет того, что в боевую машину, содержащую башенную установку с пушечным и ракетным вооружением, РЛС обнаружения цели, РЛС сопровождения цели 1 с антенной 2 и приводом наведения и стабилизации антенны 3, оптический канал наведения 4 с оптическим прицелом 5, датчиком команд 6 и приводом наведения и стабилизации ОП 7, пульт управления БМ 8 и цифровую вычислительную систему БМ 9 введены блок коррекции привода наведения и стабилизации антенны 10, блок преобразования сигналов управления 11, блок вычисления скоростей изменения угловых координат цели и выработки сигналов подслеживания 12, устройство формирования команды "Разгрузка" 13 и сумматор 14, при этом выход РЛС сопровождения 1 соединен с входом блока вычисления скоростей изменения угловых координат цели и выработки сигналов подслеживания 12, первый выход которого соединен с первым входом сумматора, а второй - с первым входом устройства формирования команды "Разгрузка" 13, второй и третий входы которого соединены с выходами пульта управления БМ 8, выход устройства выработки команды "Разгрузка" соединен с входом блока коррекции привода наведения и стабилизации антенны 10, выход которого подключен к входу привода наведения и стабилизации антенны 3, выход устройства выработки команды "Разгрузка" 13 соединен также с первым входом блока преобразования сигналов управления 11, второй вход которого соединен с выходом датчика команд 6, а выход - со вторым входом сумматора, выход которого соединен с входом привода наведения и стабилизации оптического прицела. This method is implemented due to the fact that in a combat vehicle containing a turret with cannon and rocket weapons, target acquisition radar, target tracking radar 1 with antenna 2 and antenna 3 guidance and stabilization drive, optical guidance channel 4 with optical sight 5, sensor commands 6 and the guidance and stabilization drive OP 7, the BM 8 control panel and the BM 9 digital computer system introduced a correction block for the guidance and stabilization drive of the antenna 10, a block for converting control signals 11, and a change speed calculation unit the angular coordinates of the target and the generation of tracking signals 12, the device for generating the “Unload” command 13 and the adder 14, while the output of the tracking radar 1 is connected to the input of the unit for calculating the speeds of changing the angular coordinates of the target and generating tracking signals 12, the first output of which is connected to the first input the adder, and the second with the first input of the device for forming the command "Unloading" 13, the second and third inputs of which are connected to the outputs of the control panel BM 8, the output of the device for generating the command "Unloading" is connected to the input ohm of the correction block of the drive guidance and stabilization of the antenna 10, the output of which is connected to the input of the drive guidance and stabilization of the antenna 3, the output of the device for generating the command "Unloading" 13 is also connected to the first input of the conversion block of the control signals 11, the second input of which is connected to the output of the command sensor 6 and the output - with the second input of the adder, the output of which is connected to the input of the drive guidance and stabilization of the optical sight.

На фиг. 1,2 приведена блок-схема устройства для осуществления способа наведения ОП на цель. In FIG. 1.2 shows a block diagram of a device for implementing the method of pointing an OP at a target.

Блок коррекции привода наведения и стабилизации антенны с переключателем структуры привода представляет собой электронное устройство, позволяющее повышать плавность сопровождения цели и снизить в 1,7-2,0 раза среднеквадратические ошибки определения координат цели за счет сужения полосы пропускания привода наведения и стабилизации антенны 3. The correction block of the antenna pointing and stabilization drive with a switch of the drive structure is an electronic device that allows to increase the target tracking smoothness and reduce the target errors due to narrowing the passband of the targeting drive and antenna stabilization by 1.7-2.0 times.

Блок преобразования сигналов управления с переключателем скоростей наведения представляет собой электронное устройство, обеспечивающее соответствующий коэффициент передачи сигналов управления в зависимости от угла, скорости и ускорения кнюппеля датчика команд 6. The control signal conversion unit with the guidance speed switch is an electronic device that provides an appropriate transmission coefficient of control signals depending on the angle, speed and acceleration of the joystick of the command sensor 6.

Блок вычисления скоростей изменения угловых координат цели и выработки сигналов подслеживания 12, устройство формирования команды "Разгрузка" 13 и сумматор 14 выполнены на элементах вычислительной техники и выполняют соответствующие им функции. The unit for calculating the rates of change of the angular coordinates of the target and the generation of tracking signals 12, the device for generating the “Unloading” command 13 and the adder 14 are made on computer elements and perform the corresponding functions.

Процесс наведения оптического прицела на цель происходит следующим образом: РЛС обнаружения целей осуществляет круговой обзор пространства и при появлении "чужой" цели (отметки) на экране кругового обзора, оператор РЛС совмещает маркер целеуказания с отметкой от цели, при этом в ЦВС БМ поступают сигналы, пропорциональные азимуту (β) и дальности (Д) до цели, которые затем поступают на привод наведения и стабилизации антенны 3 и дальномер РЛС сопровождения цели 1, после чего РЛС сопровождения цели 1 производит допоиск цели по углу места (ε) и берет цель на автосопровождение по трем координатам (ε,β,Д), при этом координаты цели (ε,β,Д) поступают в цифровую вычислительную систему БМ 9, где они используются для выработки команд управления ЗУР. При входе цели в зону поражения ЗУР с пульта управления БМ 8 на устройство формирований команды "Разгрузка" поступает команда "Р". The process of aiming an optical sight at a target is as follows: the target detection radar performs a circular view of the space and when a “foreign” target (mark) appears on the circular view screen, the radar operator combines the target designation marker with the mark from the target, and signals are received in the BMC, proportional to the azimuth (β) and range (D) to the target, which are then fed to the antenna guidance and stabilization drive 3 and the range finder of target tracking radar 1, after which target tracking radar 1 searches the target for elevation (ε) and a target for tracking of the three coordinates (ε, β, D), the target coordinates (ε, β, D) are fed to a digital computing system BM 9, where they are used to generate control commands SAM. When the target enters the zone of destruction of missiles from the BM 8 control panel, the “P” command is sent to the formation unit of the “Unloading” command.

Одновременно координаты цели ε,β,Д из РЛС сопровождения цели 1 поступают в блок вычисления скоростей изменения угловых координат цели и выработки сигналов подслеживания 12. Из блока 12 скоростные сигналы подслеживания ε,β поступают на устройство формирования команды "Разгрузка" 13 и через сумматор 14 на вход привода наведения и стабилизации ОП 7, который отрабатывает их, тем самым осуществляется автоматическое подслеживание ОП 5 за скоростным изменением угловых координат цели. С этого момента ОП автоматически сопровождает цель с шумами в сигналах подслеживания, пропорциональными шумам в координатах цели. РЛС 1 продолжает автоматически сопровождать цель, а наводчик через окуляр ОП 5 пытается обнаружить цель и в случае ее обнаружения, с пульта управления БМ 8 выдается команда "ОП", которая поступает на вход устройства формирования команды "Разгрузка" 13. При наличии на входах устройства формирования команды "Разгрузка" сигналов подслеживания ε,β и команд "Р" и "ОП" вырабатывается команда "Разгрузка", которая поступает в блок коррекции привода наведения и стабилизации 10 на переключатель структуры привода, который срабатывает и подключает блок 10 к приводу наведения и стабилизации антенны 3, при этом изменяется структура привода наведения и стабилизации антенны 3, повышаются плавность и точность сопровождения цели, за счет сужения полосы пропускания привода наведения и стабилизации антенны 3 и уменьшения уровня шумов в угловых координатах цели, что в свою очередь уменьшает ошибки в вычислениях текущих угловых скоростей сигналов подслеживания ОП 5 до 0,08-0,1 мрад. Команда "Разгрузка" поступает также в блок преобразования сигналов управления 11 на переключатель скоростей управления, который срабатывает и подключает блок 11 к датчику команд 6 и уменьшает скорость изменения сигналов управления с ДК 6 до 2⁰/с. В сумматоре 14 сигналы управления суммируются с сигналами подслеживания и затем суммарный сигнал поступает на вход привода наведения и стабилизации ОП 5. Цель плавно сопровождается РЛС 1, а наводчик продолжает визуально наблюдать цель в окуляр ОП 5 и при необходимости совмещать малую марку с целью. Рассогласование между малой маркой и целью возможно из-за накапливающихся небольших ошибок в сигналах подслеживания и ошибок разъюстировки оптической и электрической осей ОП 5 и антенны 2 РЛС 1. Для компенсации этих рассогласований не требуется больших скоростей, поэтому можно снизить скорость наведения ОП 5 до 0,5⁰/с независимо от применяемого вида вооружения. Дальнейшее участие наводчика в процессе наведения сводится к визуальному наблюдению подслеживания ОП 5 за целью, сопровождаемую РЛС 1, при этом малая марка и цель практически неподвижны и в случае "сползания" малой марки с цели наводчик плавно "набрасывает" ее на цель. Цель устойчиво сопровождается оптическим прибором, вплоть до ее поражения.At the same time, the coordinates of the target ε, β, D from the radar tracking the target 1 are sent to the unit for calculating the speeds of changing the angular coordinates of the target and generating tracking signals 12. From block 12, the fast tracking signals ε, β are sent to the device for generating the “Unload” command 13 and through the adder 14 to the input of the drive guidance and stabilization of OP 7, which fulfills them, thereby automatically tracking OP 5 for a speedy change in the angular coordinates of the target. From this moment, the OP automatically accompanies the target with noise in the tracking signals proportional to noise in the coordinates of the target. Radar 1 continues to automatically track the target, and the gunner through the eyepiece OP 5 tries to detect the target and if it is detected, the command "OP" is issued from the BM 8 control panel, which is fed to the input of the formation of the "Unload" 13 command. If there are devices at the inputs of forming the “Unloading” command for tracking signals ε, β and the “P” and “OP” commands, the “Unloading” command is generated, which enters the guidance and stabilization drive correction block 10 to the drive structure switch, which operates and connects block 10 to the guidance and stabilization drive of antenna 3, while changing the structure of the guidance and stabilization drive of antenna 3, the smoothness and accuracy of target tracking are increased by narrowing the passband of the guidance and stabilization drive of antenna 3 and reducing the noise level in the angular coordinates of the target, which in turn reduces errors in the calculation of the current angular velocities of the tracking signals of OP 5 to 0.08-0.1 mrad. The “Unloading” command is also sent to the control signal conversion unit 11 to the control speed switch, which activates and connects the block 11 to the command 6 sensor and reduces the rate of change of the control signals from DC 6 to 2 ⁰ / s. In the adder 14, the control signals are summed with the tracking signals and then the total signal is fed to the input of the OP 5 guidance and stabilization drive. The target is smoothly followed by radar 1, and the gunner continues to visually observe the target in the OP 5 eyepiece and, if necessary, combine a small mark with the target. The mismatch between the small brand and the target is possible due to the accumulating small errors in the tracking signals and misalignment errors of the optical and electrical axes of the OP 5 and antenna 2 of the radar 1. To compensate for these mismatches, high speeds are not required, so you can reduce the pointing speed of OP 5 to 0, 5 ⁰ / s regardless of the type of weapon used. Further participation of the gunner in the guidance process is reduced to visual observation of the tracking of OP 5 for the target, accompanied by radar 1, while the small mark and target are practically motionless and in the case of a "small slide" of the mark from the target, the gunner smoothly "throws" it onto the target. The target is steadily accompanied by an optical device, up to its defeat.

Таким образом, использование предлагаемого технического решения позволяет весь процесс наведения оптического прицела приблизить к автоматическому наведению как бы на неподвижную цель, что упрощает процесс наведения и позволяет уменьшить ошибки наведения наводчика до 0,1-0,15 мрад, а следовательно, и повысить эффективность боевого использования вооружения БМ. Thus, the use of the proposed technical solution allows the entire process of aiming the optical sight to be brought closer to automatic aiming, as it were, on a stationary target, which simplifies the guidance process and allows to reduce the guidance errors of the gunner to 0.1-0.15 mrad, and therefore increase the efficiency of the combat use weapons BM.

На предлагаемый способ наведения оптического прицела на цель и устройство для его осуществления разработана техническая документация, изготовлены блоки и устройства, которые в составе БМ комплекса "Тунгуска Ml" прошли полигонные и Государственные испытания и в настоящее время решается вопрос о принятии комплекса "Тунгуска Ml" на вооружение Российской Армии. The technical documentation has been developed for the proposed method of aiming the optical sight at the target and the device for its implementation, blocks and devices have been manufactured, which, as part of the BM Tunguska Ml complex, have passed field and state tests, and the issue of accepting the Tunguska Ml complex at armament of the Russian Army.

Источники информации:
1. Jane's Land-Based Air Defence, 1997-98 гг., pp.57-59, 116-120 - аналог.Sources of information:
1. Jane's Land-Based Air Defense, 1997-98, pp. 57-59, 116-120 - analogue.

2. Специализированный оружейный журнал "Ружье, оружие и амуниция" 6, 1999 г., стр.51-55. 2. Specialized weapons magazine "Shotgun, weapons and ammunition" 6, 1999, pp. 51-55.

Издатель 000 "Издательский Дом "Петербургский" - аналог. Publisher 000 "Publishing House" Petersburg "- analogue.

3. Патент 2135924 от 27.08.1999 г., Россия - прототип. 3. Patent 2135924 of August 27, 1999, Russia - a prototype.

Claims

A method of aiming an optical sight (OP) on a target, including detecting, automatically tracking a target with a radar station (radar) tracking, mutual tracking of a target and antenna tracking radar, pointing and tracking a target by angular coordinates, characterized in that the target and tracking of the target are carried out by tracking the speed change in the angular coordinates of the target, followed by the radar, which increases the smoothness of the drive guidance and stabilization of the antenna radar tracking, calculate the rate of change target angular coordinates on which generate signals podslezhivaniya, reduce the rate of change given by the control signals, then the control signals are summed with signals podslezhivaniya and sum signal fulfill drive guidance and stabilization of the optical sight.