RU2282127C2 - Method for guidance of guided missile and guidance system for its realization - Google Patents
Method for guidance of guided missile and guidance system for its realization Download PDFInfo
- Publication number
- RU2282127C2 RU2282127C2 RU2004132104/02A RU2004132104A RU2282127C2 RU 2282127 C2 RU2282127 C2 RU 2282127C2 RU 2004132104/02 A RU2004132104/02 A RU 2004132104/02A RU 2004132104 A RU2004132104 A RU 2004132104A RU 2282127 C2 RU2282127 C2 RU 2282127C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- photodetector
- output
- missile
- guided missile
- useful signal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемый способ наведения управляемой ракеты и система наведения для его реализации относятся к области разработки систем управления ракетами и могут быть использованы в противотанковых ракетных комплексах (ПТРК).The proposed guided missile guidance method and guidance system for its implementation relate to the development of missile control systems and can be used in anti-tank missile systems (ATGMs).
Наиболее близким к предлагаемому является способ наведения противотанковой ракеты, реализованный в ПТРК 9К111 "Фагот" и взятый в качестве прототипа [1. Пусковая установка 9П135. Техническое описание. Ордена Трудового Красного Знамени Военное издательство Министерства обороны СССР, Москва, - 1975 г., с.11-13], включающий запуск противотанковой ракеты с бортовым источником излучения, прохождение светового потока от источника излучения через объектив и оптический растр, модуляцию светового потока с помощью оптического растра, прием модулированного светового потока от источника излучения фотоприемником со сплошной фоточувствительной поверхностью, выделение координат бортового источника излучения, определение координат противотанковой ракеты и формирование команд управления противотанковой ракетой.Closest to the proposed is a method of pointing an anti-tank missile, implemented in ATGM 9K111 "Bassoon" and taken as a prototype [1. Launcher 9P135. Technical description. Order of the Red Banner of Labor Military Publishing House of the Ministry of Defense of the USSR, Moscow, 1975, pp. 11-13], including the launch of an anti-tank missile with an onboard radiation source, passage of the light flux from the radiation source through the lens and optical raster, modulation of the light flux with optical raster, receiving a modulated light flux from a radiation source by a photodetector with a continuous photosensitive surface, identifying the coordinates of the onboard radiation source, determining the coordinates of the anti-tank acts and formation of anti-tank missile command teams.
Наиболее близкой к предлагаемой является система наведения противотанковой ракеты, реализующая известный способ наведения противотанковой ракеты и применяемая в переносном ПТРК 9К111 "Фагот" [1. Пусковая установка 9П135. Техническое описание. Ордена Трудового Красного Знамени Военное издательство Министерства обороны СССР, Москва, - 1975 г., с.11-13]. Эта система наведения содержит последовательно соединенные объектив, принимающий сигнал от бортового источника излучения, оптический растр, фотоприемник излучения, усилитель фототока, блок выделения координат и блок формирования команд, а также генератор опорных напряжений, подключенный между оптическим растром и блоком выделения координат.Closest to the proposed is an anti-tank missile guidance system that implements the known method of anti-tank missile guidance and used in the 9K111 Fagot portable ATGM [1. Launcher 9P135. Technical description. Order of the Red Banner of Labor Military Publishing House of the Ministry of Defense of the USSR, Moscow, - 1975, p.11-13]. This guidance system contains a series-connected lens that receives a signal from an onboard radiation source, an optical raster, a radiation photodetector, a photocurrent amplifier, a coordinate extraction unit and a command generation unit, as well as a reference voltage generator connected between the optical raster and the coordinate allocation unit.
Функциональная схема системы наведения противотанковой ракеты, реализующей известный способ наведения противотанковой ракеты, приведена на фиг.1.A functional diagram of an anti-tank missile guidance system that implements the known method of anti-tank missile guidance is shown in FIG.
Система наведения противотанковой ракеты работает следующим образом. Входным воздействием для нее является угловое отклонение бортового источника излучения противотанковой ракеты от линии прицеливания. Объектив (1), фокусирует излучение фоноцелевой обстановки (ФЦО) с бортовым источником излучения на оптическом растре (2), который имеет прозрачные и непрозрачные сектора, расположенные радиально, и совершает плоскопараллельное перемещение (сканирование), что обеспечивает частотную модуляцию и пространственную селекцию светового потока бортового источника излучения. Частотно-модулированный световой поток воспринимается фотоприемником излучения (3) и преобразуется в соответствующие электрические сигналы. Частотно-модулированный сигнал с фотоприемника поступает в усилитель фототока (4), где усиливается до необходимого значения. Выходной сигнал с усилителя фототока содержит информацию об угловых отклонениях источника излучения ракеты от линии прицеливания, которая поступает в блок выделения координат (5). После преобразования сигнала усилителя фототока блок выделения координат вырабатывает напряжения, соответствующие уже линейным отклонениям ракеты от линии прицеливания. В качестве опорных напряжений при фазовом детектировании используются сигналы с генератора опорных напряжений (7). Напряжения, пропорциональные отклонениям ракеты от линии прицеливания по курсу и тангажу, с выхода блока выделения координат поступают на блок формирования команд (6), где преобразуются в сигналы управления, предназначенные для передачи по ПЛС на ракету.The guidance system of an anti-tank missile works as follows. The input for it is the angular deviation of the onboard radiation source of the anti-tank missile from the line of sight. The lens (1) focuses the radiation of the phono-target environment (FCO) with the on-board radiation source on the optical raster (2), which has transparent and opaque sectors located radially and performs plane-parallel movement (scanning), which provides frequency modulation and spatial selection of the light flux onboard radiation source. The frequency-modulated luminous flux is perceived by the photodetector of radiation (3) and converted into the corresponding electrical signals. The frequency-modulated signal from the photodetector enters the photocurrent amplifier (4), where it is amplified to the required value. The output signal from the photocurrent amplifier contains information on the angular deviations of the radiation source of the rocket from the aiming line, which enters the coordinate allocation unit (5). After converting the signal of the photocurrent amplifier, the coordinate extraction unit generates voltages corresponding to linear deviations of the rocket from the aiming line. The signals from the reference voltage generator (7) are used as reference voltages during phase detection. Stresses proportional to the deviation of the missile from the aiming line along the course and pitch, from the output of the coordinate allocation unit are sent to the command generation unit (6), where they are converted into control signals intended for transmission via PLC to the missile.
Современные условия развития ПТРК поставили задачу преодоления ряда принципиальных технических трудностей, свойственных данным способу наведения противотанковой ракеты и системе наведения для его реализации. В первую очередь, это относится к невозможности обеспечения постоянного на всем протяжении полета соотношения сигнал/шум в системе наведения. Это обусловлено тем, что фотоприемник при высоком температурном воздействии генерирует большое количество шумовых электронов, число которых остается постоянным на всем полетном времени ракеты, в то время как световой поток от бортового источника излучения, падающий на входной зрачок ОС, уменьшается обратно пропорционально квадрату дальности до ракеты. Вследствие уменьшения соотношения сигнал/шум существенно снижается точность выделения координат ракеты, при этом ухудшается помехозащищенность и уменьшается чувствительность всей системы управления.Modern conditions for the development of anti-tank systems have set the task of overcoming a number of fundamental technical difficulties inherent in this method of guiding an anti-tank missile and guidance system for its implementation. First of all, this refers to the impossibility of ensuring a constant signal-to-noise ratio throughout the flight in the guidance system. This is due to the fact that the photodetector, when exposed to high temperature, generates a large number of noise electrons, the number of which remains constant over the entire flight time of the rocket, while the light flux from the onboard radiation source incident on the entrance pupil of the OS decreases inversely with the square of the distance to the rocket . Due to a decrease in the signal-to-noise ratio, the accuracy of rocket coordinates allocation is significantly reduced, while noise immunity is worsened and the sensitivity of the entire control system is reduced.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка такого способа наведения управляемой ракеты и системы наведения для его реализации, которые позволили бы повысить качество наведения ракеты без изменения конструкции самой ракеты, обеспечить повышение надежности и точности выделения источника полезного сигнала при различных фоноцелевых обстановках на всем протяжении полетного времени управляемой ракеты и хорошую помехозащищенность всей системы управления без ее существенного усложнения.The objective of the invention is to develop such a guidance method for guided missiles and guidance systems for its implementation, which would improve the quality of guidance of the missile without changing the design of the missile itself, to increase the reliability and accuracy of the selection of the source of the useful signal in various phono-target environments throughout the flight time of the guided missile and good noise immunity of the entire control system without its significant complication.
Поставленная задача решается тем, что в способе наведения управляемой ракеты, включающем старт управляемой ракеты, прием и фокусировку на фотоприемнике светового потока фоноцелевой обстановки, содержащего световой поток фона и световой поток источника полезного сигнала, выделение координат источника полезного сигнала, определение координат управляемой ракеты и формирование команд управления для передачи на ракету, до старта управляемой ракеты назначают коэффициент запаса по полезному сигналу КMIN, после фокусировки светового потока фоноцелевой обстановки формируют видеокадр изображения фоноцелевой обстановки, с каждой ячейки фотоприемника матричного типа снимают выходной сигнал UВЫХ, определяют сигнал, соответствующий среднему значению всех выходных сигналов с ячеек фотоприемника Uф, определяют среднеквадратическое отклонение выходных сигналов ячеек фотоприемника σФ, определяют пороговое значение полезного сигнала UПОР=UФ+КMIN·σФ, и выделяют координаты того изображения, которое образуется на ячейках с уровнем выходного сигнала, удовлетворяющим условию: UВЫХ≥UПОР.The problem is solved in that in the guided missile guidance method, including guided missile launch, receiving and focusing on a photodetector a luminous flux of a phono-target environment containing a background luminous flux and a luminous flux of a useful signal source, identifying coordinates of a useful signal source, determining coordinates of a guided missile and forming control commands for transmission to the missile, guided missile launch to designate the safety factor for the desired signal K MIN, after focusing a light stream target environment form the video frame image target environment, with each cell of the photodetector matrix type removed output signal U OUT determine the signal corresponding to the mean value of all the output signals from the photodetector cells U p, determine the standard deviation of the output signals of the photodetector σ F cells, determine the desired signal threshold U POR = U Ф + К MIN · σ Ф , and the coordinates of the image that is formed on the cells with the output signal level satisfying the condition : U OUT ≥U ERP.
Поставленная задача решается также тем, что в систему наведения управляемой ракеты, содержащую объектив, фотоприемник излучения, последовательно соединенные блок выделения координат и блок формирования команд, дополнительно введены последовательно соединенные блок коэффициентов, анализирующее устройство и блок селекции, причем выход объектива соединен с входом фотоприемника излучения, первый выход которого соединен со вторым входом блока селекции, выход которого подключен к входу блока выделения координат, а второй выход фотоприемника излучения подключен ко второму входу анализирующего устройства, при этом фотоприемник излучения выполнен на основе фотоприемника матричного типа.The problem is also solved by the fact that the guided missile guidance system containing a lens, a radiation photodetector, serially connected coordinate allocation unit and command generation unit, additionally introduced a series of coefficients, an analyzing device and a selection unit, the lens output being connected to the input of the radiation photodetector the first output of which is connected to the second input of the selection block, the output of which is connected to the input of the coordinate allocation block, and the second output is a photodetector ika radiation is connected to a second input of the analyzing device, the emission light detector is based on the photoreceiver matrix type.
Повышение надежности и точности выделения источника полезного сигнала при различных фоноцелевых обстановках на всем протяжении полетного времени управляемой ракеты обеспечивается за счет расчета порогового уровня полезного сигнала по текущему кадру, отражающему реальную фоноцелевую обстановку.Improving the reliability and accuracy of the selection of the source of the useful signal under various phono-target situations throughout the flight time of the guided missile is provided by calculating the threshold level of the useful signal for the current frame, which reflects the real phono-target situation.
Функциональная схема системы наведения управляемой ракеты, реализующей предлагаемый способ наведения управляемой ракеты, приведена на фиг.2.A functional diagram of a guided missile guidance system that implements the proposed guided missile guidance method is shown in FIG. 2.
Система наведения управляемой ракеты работает следующим образом. Световой поток ФЦО с бортовым источником излучения объектив оптической системы (1) фокусирует непосредственно на фотоприемнике излучения матричного типа (3), на чувствительных ячейках которого образуется изображение ФЦО. Анализирующее устройство (8) определяет сигнал, соответствующий среднему значению всех сигналов с ячеек фотоприемника UФ, на которых образовалось изображения ФЦО, а также среднеквадратическое отклонение (СКО) выходных сигналов ячеек фотоприемника σФ. На основе данных, заложенных в блоке коэффициентов (10), рассчитывается пороговое значение полезного сигнала UПОР=UФ+КMIN·σФ. После этого пороговое значение полезного сигнала передается в блок селекции (9), который осуществляет поиск из всего матричного пространства ячеек, чей уровень выходного сигнала превосходит UПОР, которые и будут соответствовать изображению источника полезного сигнала. На следующем этапе блок выделения координат (5) осуществляет преобразование данных только с выделенных из всего матричного пространства ячеек, которые несут информацию об угловых отклонениях бортового источника излучения управляемой ракеты от линии прицеливания. Напряжения, пропорциональные отклонениям ракеты от линии прицеливания по курсу и тангажу, с выхода блока выделения координат поступают на блок формирования команд (6), где преобразуются в сигналы управления, предназначенные для изменения пространственного положения управляемой ракеты.Guided missile guidance system operates as follows. The luminous flux of the PTF with an onboard radiation source, the lens of the optical system (1) focuses directly on the photodetector of matrix-type radiation (3), on the sensitive cells of which an image of the PTF is formed. The analyzing device (8) determines the signal corresponding to the average value of all signals from the cells of the photodetector U Ф , on which the FCO images were formed, as well as the standard deviation (RMS) of the output signals of the cells of the photodetector σ Ф. Based on the data embedded in the block of coefficients (10), the threshold value of the useful signal U POR = U Ф + К MIN · σ Ф is calculated. After that, the threshold value of the useful signal is transmitted to the selection block (9), which searches from the entire matrix space of cells whose output signal level exceeds U POR , which will correspond to the image of the useful signal source. At the next stage, the coordinate allocation unit (5) converts data only from cells selected from the entire matrix space that carry information about the angular deviations of the onboard radiation source of the guided missile from the aiming line. Stresses proportional to deviations of the rocket from the aiming line along the course and pitch from the output of the coordinate allocation unit are sent to the command generation unit (6), where they are converted into control signals designed to change the spatial position of the guided missile.
В предлагаемой системе наведения управляемой ракеты оптическая система, блок выделения координат и блок формирования команд могут быть выполнены как в прототипе. Фотоприемник излучения может быть выполнен на основе высокочастотной ПЗС-матрицы [2]. Анализирующее устройство, блок коэффициентов и блок селекции могут быть выполнены на основе сигнальных микропроцессоров [3] и программируемых логических интегральных схем [4].In the proposed guided missile guidance system, the optical system, the coordinate allocation unit and the command generation unit can be performed as in the prototype. The radiation photodetector can be made on the basis of a high-frequency CCD matrix [2]. The analyzing device, the coefficient block, and the selection block can be performed on the basis of signal microprocessors [3] and programmable logic integrated circuits [4].
Предлагаемый способ наведения управляемой ракеты и система наведения для его реализации по сравнению с прототипами позволяют достичь:The proposed guided missile guidance method and guidance system for its implementation in comparison with prototypes allow to achieve:
- постоянно высокого уровня соотношения сигнал/шум на всем протяжении полетной дальности управляемой ракеты; - a constantly high level of signal-to-noise ratio throughout the flight range of a guided missile;
- обеспечения высокой точности наведения ракеты без существенного усложнения аппаратуры управления;- ensuring high accuracy of missile guidance without significant complication of control equipment;
- повышения помехозащищенности системы управления в целом.- increase the noise immunity of the control system as a whole.
Обосновать работу системы наведения управляемой ракеты можно следующим образом. Расчет порогового значения полезного сигнала UПОР осуществляется по зависимости:Justify the operation of the guided missile guidance system as follows. The calculation of the threshold value of the useful signal U POR is carried out according to:
где UФ - величина сигнала, соответствующего среднему значению всех выходных сигналов с ячеек фотоприемника;where U f - the magnitude of the signal corresponding to the average value of all output signals from the cells of the photodetector;
KMIN - коэффициент запаса по полезному сигналу;K MIN - safety factor for the useful signal;
σФ - СКО выходных сигналов ячеек фотоприемника.σ F - standard deviation of the output signals of the cells of the photodetector.
Коэффициент запаса по полезному сигналу КMIN подбирается эмпирически в зависимости от условий боевого применения ПТРК с учетом полетной дальности управляемой ракеты.The safety factor for the useful signal K MIN is selected empirically depending on the conditions of the combat use of the anti-tank systems taking into account the flight range of the guided missile.
Величина сигнала, соответствующая среднему значению всех сигналов с ячеек фотоприемника , определяется по зависимости:The signal value corresponding to the average value of all signals from the cells of the photodetector is determined by the dependence:
где NY, NZ - число чувствительных ячеек фотоприемника по вертикали и горизонтали соответственно;where N Y , N Z - the number of sensitive cells of the photodetector vertically and horizontally, respectively;
- выходной сигнал с ячейки i-го столбца j-строки. - the output signal from the cell of the i-th column of the j-row.
СКО выходных сигналов ячеек фото приемника σф, определяется по зависимости:The standard deviation of the output signals of the cells of the photo receiver σ f is determined by the dependence:
Анализ зависимостей (1)-(3) показывает, что величина порогового значения полезного сигнала UПОР определяется реальной текущей фоноцелевой обстановкой, позволяет селектировать источник полезного сигнала при различных уровнях светового потока фоноцелевой обстановки и внутренних шумов фотоприемника и, следовательно, повысить надежность и точность выделения источника полезного сигнала при различных фоноцелевых обстановках.An analysis of dependencies (1) - (3) shows that the threshold value of the useful signal U POR is determined by the actual current phono-target environment, allows you to select the source of the useful signal at different levels of the luminous flux of the phono-target environment and internal noise of the photodetector and, therefore, increase the reliability and accuracy of extraction source of a useful signal in various phono-target environments.
Источники информацииInformation sources
1. Пусковая установка 9П135. Техническое описание. Ордена Трудового Красного Знамени Военное издательство Министерства обороны СССР, Москва, - 1975 г., с.11-13 - прототип.1. Launcher 9P135. Technical description. Order of the Red Banner of Labor Military Publishing House of the USSR Ministry of Defense, Moscow, - 1975, pp. 11-13 - prototype.
2. В.Я.Стенин. Применение микросхем с зарядовой связью. "Радио и связь", Москва, 1989.2. V.Ya. Stenin. The use of charge-coupled microcircuits. "Radio and communications", Moscow, 1989.
3. Руководство пользователя по сигнальным микропроцессорам ADSP-2100/Пер. с англ. О.В.Луневой; Под ред. А.Д.Викторова; Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет. - Санкт-Петербург, 1997. - 520 с.3. User Guide for signal microprocessors ADSP-2100 / Per. from English O.V. Luneva; Ed. A.D. Viktorov; St. Petersburg State Electrotechnical University. - St. Petersburg, 1997 .-- 520 p.
4. В.Б.Стешенко. ПЛИС фирмы "ALTERA": Проектирование устройств обработки сигналов./ -М.: "Додека", 2000 г.4. V. B. Steshenko. FPGA company "ALTERA": Design of signal processing devices. / -M.: "Dodeka", 2000
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004132104/02A RU2282127C2 (en) | 2004-11-03 | 2004-11-03 | Method for guidance of guided missile and guidance system for its realization |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004132104/02A RU2282127C2 (en) | 2004-11-03 | 2004-11-03 | Method for guidance of guided missile and guidance system for its realization |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004132104A RU2004132104A (en) | 2006-04-27 |
RU2282127C2 true RU2282127C2 (en) | 2006-08-20 |
Family
ID=36655279
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004132104/02A RU2282127C2 (en) | 2004-11-03 | 2004-11-03 | Method for guidance of guided missile and guidance system for its realization |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2282127C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2730277C1 (en) * | 2019-10-31 | 2020-08-21 | Акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова" | Missile controlled target striking method |
-
2004
- 2004-11-03 RU RU2004132104/02A patent/RU2282127C2/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Пусковая установка 9П135. Техническое описание. - М.: Военное издательство, 1975, с.11-13. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2730277C1 (en) * | 2019-10-31 | 2020-08-21 | Акционерное общество "Конструкторское бюро приборостроения им. академика А.Г. Шипунова" | Missile controlled target striking method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004132104A (en) | 2006-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6877691B2 (en) | High altitude stripping for threat discrimination | |
US10180327B1 (en) | Methods and apparatus for navigational aiding using celestial object tracking | |
US9897688B2 (en) | Laser detection and image fusion system and method | |
US9759605B2 (en) | Low-orbit satellite-borne image-spectrum associated detection method and payload | |
US9134174B2 (en) | Laser detection and warning system | |
RU2689783C2 (en) | Method and system for long-range radio-electronic reconnaissance based on "track in atmosphere" "radio-insight" object flying in stratosphere with hypersonic speed | |
CN112612064B (en) | Method for detecting and tracking infrared dynamic flying target by using space-based method | |
US20150362290A1 (en) | Laser-aided passive seeker | |
CN105737792A (en) | Rotation angle determining sensor based on a laser beam emitted by a satellite | |
RU2282127C2 (en) | Method for guidance of guided missile and guidance system for its realization | |
US9300866B2 (en) | Method for image processing and method that can be performed therewith for the automatic detection of objects, observation device and method for high-precision tracking of the course followed by launched rockets over large distances | |
RU127889U1 (en) | PASSIVE DOUBLE SPECTRAL Homing head for anti-aircraft guided missiles | |
RU2277689C1 (en) | Method for guidance of guided missile and guidance system for its realization | |
RU2406055C2 (en) | Method of guided missile homing and system of homing for its realisation | |
RU2258887C1 (en) | Method for guidance of guided missile and guidance system for realization | |
RU2573709C2 (en) | Self-guidance active laser head | |
RU2260161C1 (en) | Method for guiding a guided missile and guiding system for realization of said method | |
RU2277690C1 (en) | Method for guidance of guided missile and guidance system for its realization | |
RU2539728C1 (en) | Method for homing of controlled missile and homing system for its realisation | |
RU2277688C1 (en) | Method for guidance of guided missile and guidance system for its realization | |
RU2290592C1 (en) | Method for guidance of guided missile and guidance system for its realization | |
RU2290593C1 (en) | Method for guidance of guided missile and guidance system for its realization | |
RU2241195C1 (en) | Method for guidance of guided missile and guidance system for its realization | |
Chen et al. | An evaluation model of star sensor observation capability under hypersonic aerothermal conditions | |
JP2001305203A (en) | Image object detection device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20190628 |