DE4034419A1

DE4034419A1 - Single control for cable-steered missile - uses sensor e.g. TV selecting and locking on target

Info

Publication number: DE4034419A1
Application number: DE19904034419
Authority: DE
Inventors: Gottfried Scharfenberg
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1989-10-28
Filing date: 1990-10-29
Publication date: 1991-05-02

Abstract

A fixed range flying missile controlled from a central ground location by an optical cable (2) progressively unravelling from an internal coil (3) is steered by a sensor (4) e.g., a TV mounted in the nose area of the missile on a stabilised platform. Once the missile has reached a predetermined level, its trajection is maintained, subject to modifications derived from specific orientation features. The ground location circuits for both missile and sensor are both dependent on signals received during the line of flight to a selected target, and each involve a single x-y controller. Propulsion gases emerge from one or more nozzles (8, 9). ADVANTAGE - Controls of camera movement and missile flight need only one system.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lenkung eines Flugkörpers mit beweglichem, abbildendem Sensor, der auf ein Ziel ausrichtbar ist.The invention relates to a method for guiding a missile movable, imaging sensor that can be aligned to a target.

Bekannte Lenkverfahren arbeiten meist über Leitstrahllenkung, Funkver kehr und anderer drahtloser Kommunikation. Solche Einrichtungen sind störempfindlich. Ein Beispiel eines bekannten Verfahrens ist in der eu ropäischen Patentschrift 01 48 704 enthalten. Dort wird mittels Fernseh kamera im Flugkörper ein Bild entlang einer Visierlinie aufgenommen und an eine Bodenstation übertragen, wo es auf einem Fersehmonitor darge stellt wird und mittels optischem Stift als Markiermittel ein Ziel be stimmt wird, das angeflogen werden soll.Known steering methods mostly work via beacon steering, radio control sweeping and other wireless communication. Such facilities are sensitive to interference. An example of a known method is in the eu European patent 01 48 704 included. There is by means of television camera in the missile a picture taken along a line of sight and transmitted to a ground station, where it darge on a television monitor is set and a target by means of an optical pen as a marker is true that should be flown to.

Bisher hat man für zwei unterschiedliche Steuervorgänge (Kamerasteuerung und Flugkörpersteuerung) zwei verschiedene Steuermittel benötigt.So far you have for two different control processes (camera control and missile control) requires two different control means.

Im Gegensatz zum angeführten Stand der Technik ist es Aufgabe vorliegen der Erfindung, ein Verfahren zur Lenkung eines Flugkörpers mit einem ausrichtbaren Sensor auf einer stabilisierten Plattform zu schaffen, das mit nur einem Steuerelement beide Steuerfunktionen erfüllt.In contrast to the state of the art, it is a task the invention, a method for guiding a missile with a alignable sensor on a stabilized platform to create that fulfills both control functions with just one control element.

In den beigefügten Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung rein schematisch dargestellt. Es zeigen:In the accompanying drawings is an embodiment of the invention shown purely schematically. Show it:

Fig. 1 einen lichtwellenleitergelenkten Flugkörper, Fig. 1 shows a fiber optic guided missile,

Fig. 2 die Missionsphasen eines solchen Flugkörpers, Fig. 2 shows the mission phases of such a missile,

Fig. 3 den Bediener vor dem Fernsehmonitor in der Boden-Lenk- oder Leitstelle während der Marschphase und Fig. 3 shows the operator in front of the television monitor in the ground steering or control center during the marching phase and

Fig. 4 eine Darstellung ähnlich Fig. 3, jedoch in der Endphase. Fig. 4 is an illustration similar to Fig. 3, but in the final phase.

Das Ausführungsbeispiel zeigt eine Drohne 1 als gelenkten Flugkörper, welcher über Lichtwellenleiter 2 mit einer nicht dargestellten Bodensta tion verbunden ist. Das Lichtwellenleiterkabel ist auf einer Spule 3 aufgespult und deren Größe begrenzt die Reichweite des Fluges. Der Lichtwellenleiter 2 ist innerhalb der Drohne 1 mit einem abbildenden Sensor 4 hier als Fernsehkamera verbunden, die ihre Signale über den Lichtwellenleiter in bekannter Weise mit ihrem Fernsehmonitor an die Bo denstation leitet. Die Fernsehkamera als Sensor 4 ist auf einer stabili sierten Plattform angeordnet und in Nick- und Gierachse steuerbar, wie die Pfeile in Fig. 1 zeigen. Der Öffnungswinkel der Kamera ist dort ebenfalls dargestellt. Eine solche Kamerasteuerung ist ebenfalls an sich bekannt und z. B. der eingangs genannten europäischen Patentschrift ent nehmbar. Die Mittelachse der Kameraoptik entspricht der Visierlinie des Sensors 4. Die Kamerasteuerung 5 erhält ebenso wie die Antriebssteuerung 6 für den Flugkörper ihre Steuersignale von einem Mikroprozessor, insbe sondere einem zentralen Prozessor 7, der seine Stellkommandos für die Steuerungen von der Bodenstation über den Lichtwellenleiter 2 erhält auf dem Wege eines Vollduplexkommunikationsverfahrens, wie an sich bekannt.The embodiment shows a drone 1 as a guided missile, which is connected via optical fiber 2 with a Bodensta tion, not shown. The optical fiber cable is wound on a coil 3 and its size limits the range of the flight. The optical fiber 2 is connected within the drone 1 with an imaging sensor 4 here as a television camera, which directs its signals via the optical fiber in a known manner with its television monitor to the Bo denstation. The television camera as a sensor 4 is arranged on a stabilized platform and controllable in the pitch and yaw axis, as the arrows in Fig. 1 show. The opening angle of the camera is also shown there. Such camera control is also known per se and z. B. the European patent mentioned ent ent removable. The central axis of the camera optics corresponds to the line of sight of the sensor 4 . The camera control 5 , like the drive control 6 for the missile, receives its control signals from a microprocessor, in particular a central processor 7 , which receives its control commands for the controls from the ground station via the optical waveguide 2 by means of a full-duplex communication method, as is known per se.

Dabei ist es gleich, ob die Antriebe, wie in Fig. 1 dargestelllt, bei 8 mittels Schubdüsen 9 erfolgen oder auf anders geartete Weise, etwa in der Art des DBP 38 01 795, mit getrennten Steuerdüsen und etwa einer im Heck angeordneten Vortriebsdüse oder mit Hilfe eines eigenen Leitwerkes mit Flügeln 10, welche bewegbar sein können nach Art des DBP 37 42 836. In Übernahme des dortigen elektrischen Generators könnte dessen Rotor bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 der Erfindung auch mit der Lichtwellenleiterspule verbunden sein.It does not matter whether the drives, as shown in FIG. 1, are carried out at 8 by means of thrust nozzles 9 or in another way, for example in the manner of DBP 38 01 795, with separate control nozzles and, for example, a propulsion nozzle arranged in the rear or with With the help of its own tail unit with wings 10 , which can be movable in the manner of DBP 37 42 836. Taking over the electrical generator there, its rotor could also be connected to the optical fiber coil in the exemplary embodiment according to FIG. 1 of the invention.

Während eines Fluges (Mission) eines lichtwellenleitergelenkten Flugkör pers erfolgt in der Startphase zunächst eine reine Kommandolenkung von der Bodenstation aus. Während der Marschphase erfolgt dann zunächst eine Geländeorientierung, in welchem Gebiet man sich befindet. Dieses Gebiet, in dem man Ziele vermutet, ist voraufgeklärt. Hat man markante Punkte zur Orientierung oder das Zielgebiet als Bild auf dem Schirm des TV-Mo nitors, so kann der Bediener die Richtung des Flugkörpers durch Gabe ei nes zusätzlichen Befehls "Richtung Az" im Azimut so abändern, daß eine Ausrichtung in Richtung Sensorlinie erfolgt. Während dieser Marschphase erfolgt durch im Flugkörper eingebaute und mit dem Zentralprozessor 7 verbundene Mittel eine automatische Höhenhaltung des Flugkörpers, wie an sich bekannt.During a flight (mission) of a fiber-optic-guided missile, a command-based steering is initially carried out from the ground station. During the marching phase, there is first a terrain orientation in which area you are. This area, in which one suspects targets, is pre-enlightened. If you have distinctive points for orientation or the target area as an image on the screen of the TV monitor, the operator can change the direction of the missile by giving an additional command "Direction Az" in azimuth so that it is aligned in the direction of the sensor line . During this marching phase, the missile automatically maintains its height by means built into the missile and connected to the central processor 7 , as is known per se.

Erscheinen nun auf dem Bildschirm des TV-Monitors die gesuchten Ziele, so kann ein Ziel ausgewählt werden, indem die Sensorlinie mit Hilfe des Fadenkreuzes auf das Ziel gerichtet wird. Durch Gabe eines weiteren Be fehls "Lock on" folgt der Flugkörper der Richtung der Sensorlinie in Azimut und Elevation.If the destinations you are looking for now appear on the TV monitor screen, a target can be selected by using the sensor line with the Crosshair is aimed at the target. By giving another Be Failed "Lock on" the missile follows the direction of the sensor line in Azimuth and Elevation.

In Fig. 3 ist der Fernsehmonitor mit 11 bezeichnet und dessen Bildschirm mit 12. Der Bildschirm zeigt nach Fig. 3 einen markanten Orientierungs punkt. Eine Markierungsmöglichkeit ist das Fadenkreuz 13, das die Sen sorlinie darstellt. Mit 15 ist der Bediener (Schütze) bezeichnet, der mit Hilfe eines Steuerknüppels (Joy Stick) 16 die Steuerbefehle von der Bodenstation über Lichtwellenleiter und Flugkörper an die Sensorplatt form schickt, wie oben ausgeführt; während der Marschphase nur zur Ori entierung in einem Gelände, in dem Ziele vermutet werden oder zumindest eine Überflugrichtung im Azimut in bestimmter Weise angestrebt wird.In Fig. 3, the television monitor is denoted by 11 and the screen 12. The screen displays shown in Fig. 3, point a distinctive orientation. A marking option is the crosshair 13 , which represents the sensor line. With 15 the operator (Sagittarius) is designated, who sends the control commands from the ground station via optical fiber and missile to the sensor platform with the help of a joystick (Joy Stick) 16 , as stated above; during the marching phase only for orientation in a terrain in which targets are suspected or at least a direction of flight in azimuth is desired in a certain way.

In Fig. 4 folgt auf Befehl des Bedieners (Schützen) wiederum der Lenk flugkörper der Visierlinie (Sensorlinie) der Endphase im Zielanflug, je doch im Azimut 13 und in Elevation 14, mit Hilfe des Fadenkreuzes, das mit dem Steuerknüppel 16 vom Bediener 15 am Bildschirm 12 des Monitors 11 gesetzt wird. Hier in dieser Endphase zur Bekämpfung eines Ziels im Zielanflug auf einen ausgewählten angreifenden Panzer 17.In Fig. 4 follows the command of the operator (shooter) in turn the missile of the line of sight (sensor line) of the final phase in the approach, but in azimuth 13 and elevation 14 , using the crosshair with the stick 16 from the operator 15 on Screen 12 of the monitor 11 is set. Here in this final phase to combat a target on the approach to a selected attacking tank 17 .

function

Während des gerichteten Starts und der Steigphase des Flugkörpers ist die Sensorplattform bis zum Erreichen der automatisch gehaltenen Flughö he gefesselt. Danach ist der Sensor in Nick- und Gier-Achse mit einem xy-Steuerelement zur Suche von Orientierungspunkten und Objekten frei steuerbar, wobei der Flugkörper auf seinem Sollkurs geradeaus fliegt. Entdeckt der Schütze auf seinem Monitor markante Objekte (z. B. zur Ori entierung), die eine Änderung der Flugbahn im Azimut notwendig machen, so steuert er die Visierlinie in die entsprechende Richtung und gibt über eine Taste den Befehl: "Folge Sensor in Azimut". Der Flugkörper än dert damit seine Flugbahn im Azimut in Richtung der Visierlinie und folgt dieser automatisch, solange der Befehl gegeben wird.During the directional launch and climb phase of the missile is the sensor platform until the automatically held flight altitude is reached hey tied up. Then the sensor is in the pitch and yaw axis with one xy control for finding landmarks and objects freely controllable, the missile flying straight on its target course. If the shooter discovers prominent objects on his monitor (e.g. to the Ori entation), which require a change in the trajectory in the azimuth, so he steers the line of sight in the appropriate direction and gives via a key the command: "Follow sensor in azimuth". The missile än changes its trajectory in azimuth towards the line of sight and it follows automatically as long as the command is given.

Diese Art der Steuerung entspricht dem menschlichen Verhalten bei seiner Fortbewegung: Er orientiert sich und schaut dann - hier mit Hilfe des abbildenden Sensors - vornehmlich in die Richtung, die er einschlagen möchte.This type of control corresponds to human behavior in his Locomotion: He orientates himself and then looks - here with the help of the imaging sensor - primarily in the direction it is heading would like to.

Identifiziert der Schütze auf seinem Monitor Ziele, werden diese in der Bildmitte gehalten, wobei der Flugkörper immer noch seine Höhe und Rich tung hält. Erst mit dem Befehl "Ziel lock on" folgt er in einer opti mierten Flugbahn der Visierlinie in Azimut und Elevation bis zum Ziel kontakt.If the shooter identifies targets on his monitor, these are recorded in the Center of image held, with the missile still its height and rich tung holds. It only follows in an opti with the "Target lock on" command gated trajectory of the line of sight in azimuth and elevation to the destination Contact.

Das Problem der gleichzeitigen Steuerung zweier Regelkreise mit unter schiedlicher Dynamik (Flugkörpersteuerung und Sensorsteuerung) wird so mit zurückgeführt auf die Steuerung der Visierlinie allein sowie eine automatisierte Folge für die Kurssteuerung des Flugkörpers.The problem of simultaneously controlling two control loops with under different dynamics (missile control and sensor control) with traced back to the control of the line of sight alone as well as a automated sequence for the course control of the missile.

Claims

Method for guiding a missile with a movable imaging sensor which can be aimed at a target and is mounted on a stabilized platform, characterized in that

a) the guided missile maintains its direction after reaching its target flight altitude, while the sensor can be freely controlled to search for landmarks, objects or targets,
b) the guided missile automatically follows the sensor direction (line of sight) at the command of the operator,
c) the control of the two control loops for the sensor and the guided missile is reduced to the control of the sight line alone,
d) the sensor and the guided missile are thereby controlled with only one (xy) control element.