DE3811314B3

DE3811314B3 - Sensor system for dispensers

Info

Publication number: DE3811314B3
Application number: DE3811314A
Authority: DE
Inventors: Dr. Sepp Gunther; Martin Weida; James Brown
Original assignee: LFK Lenkflugkoerpersysteme GmbH
Current assignee: LFK Lenkflugkoerpersysteme GmbH
Priority date: 1988-04-02
Filing date: 1988-04-02
Publication date: 2013-12-05
Anticipated expiration: 2008-04-03
Also published as: SE8901136D0; GB8900613D0; IT1994389B; GB8906376D0

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zur Sensorsteuerung von einem als Flugkörper ausgebildeten Streuwaffenbehälter (Dispenser) mit eigenem Navigationssystem. Dem schräg nach vorne gerichteten Zieldetektions-Sensor wird ein senkrecht nach unten gerichteter LEM zugeordnet, der durch ”updating” die Navigationspräzision erhöht und die Möglichkeit einer kurzzeitigen Wachschaltung des Zieldetektionssensors schafft, wodurch die Anforderungen an diesen erheblich reduziert werden. Weiterhin ist durch das vorgeschlagene Verfahren eine sofortige und hochgenaue Analyse des tatsächlichen Bekämpfungserfolges geschaffen worden, indem der Dispenser über das Zielgebiet hinweggesteuert wird, der Zusatzsensor mit hoher Präzision das Ziel dabei detektiert und Abweichungen an die Bodenleitstelle zurückgemeldet werden. Ein Ausführungsbeispiel ist beschrieben und erläutert.The invention relates to a method and a device for sensor control of a missile container designed as a missile (dispenser) with its own navigation system. The obliquely forward-facing target detection sensor is associated with a vertically down-facing LEM which, by "updating", increases navigation precision and provides the possibility of momentary wake-up of the target detection sensor, thereby significantly reducing the demands on it. Furthermore, the proposed method has provided an immediate and highly accurate analysis of the actual control success by controlling the dispenser over the target area, detecting the target with high precision and reporting deviations to the ground control center. An embodiment is described and explained.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Sensorsteuerung eines als Flugkörper ausgebildeten Streuwaffenbehälters (Dispenser) und einer Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for sensor control of a missile container designed as a missile (dispenser) and a device for carrying out the method according to the preamble of claim 1.

Zielflächenbekämpfungsgeräte in Form von Dispensern oder sogenannten Streuwaffen-Ausstoßbehältern sind in einer Reihe von Ausführungsformen – auch durch die Anmelderin – bekannt geworden. Die Entwicklung solcher Systeme zielt darauf hin, den einzelnen Submunitionskörpern individuelle Flugbahnen zu vermitteln, wie dies beispielsweise aus der DE-OS 31 27 674 bekannt geworden ist. Alle solche Systeme erfordern jedoch einen hohen Aufwand zur vorgesehenen Realisierung und zwar sowohl in der Submunition selbst, als auch im Dispenser und dessen diverse Ausstoßmechanismen.Target surface control devices in the form of dispensers or so-called spreader-ejection containers have become known in a number of embodiments - also by the Applicant. The development of such systems aims to provide the individual submunition bodies individual trajectories, as for example from the DE-OS 31 27 674 has become known. However, all such systems require a lot of effort for the intended realization both in the submunition itself, as well as in the dispenser and its various ejection mechanisms.

Durch die US-PS 4 281 809 ist ein präzisionsgeführtes Waffensystem bekannt geworden, das in Form eines Dispensers von einem Trägerflugzeug in ausreichender Entfernung von der zu bekämpfenden Zielfläche abgekuppelt wird und im Selbstflug über dieser Zielfläche alle zu bekämpfenden Ziele durch Abwurf von speziellen Sendern und Leuchtsätzen etc. markiert und danach erst ein Bombenflugzeug das Ziel mit Lenkflugkörpern etc. anfliegt, die Flugkörper ausstößt und diese dann durch die abgeworfenen Sender ins Ziel geführt werden. In einem speziellen Fall ist sogar der Dispenser selbst als Munition bzw. als Bombe ausgebildet, die nach dem Abwurf der Sender selbst an das Hauptziel geführt wird und dies zerstört.By the U.S. Patent 4,281,809 is a precision-guided weapon system has become known, which is uncoupled in the form of a dispenser of a carrier aircraft at a sufficient distance from the target area to be controlled and marked in self-flight over this target area all targets to be controlled by dropping special transmitters and light sets, etc. and then only a bomber the target with missiles etc. flies, the missile ejects and then they are guided by the dropped transmitter to the target. In a special case, even the dispenser itself is designed as ammunition or as a bomb, which is guided after the dropping of the transmitter itself to the main target and destroys this.

Abgesehen von dem Erfordernis, mehrere Waffensysteme für eine einzige Mission einsetzen zu müssen, ist beispielsweise für die Zerstörung einer Flugzeug-Start- und -Landebahn der Aufwand und auch die aufzuwendende Missionszeit viel zu hoch. Außerdem kommt hier noch hinzu, daß jedes der Einzelsystem der speziellen Bekämpfung durch den Feind ausgesetzt ist, d. h. fällt eines der erforderlichen Systeme durch Feindeinwirkung aus, dann ist schon die ganze Mission erfolglos gescheitert. Präventiv-Operationen sind mit solchen Systemen nicht durchführbar, die Fehler- und Verlustwahrscheinlichkeit ist nicht mehr überschaubar.Apart from the need to use multiple weapons systems for a single mission, for example, for the destruction of an aircraft take-off and runway, the effort and the mission time is too high. In addition, there is also the fact that each of the individual systems is subject to special combat by the enemy, d. H. If one of the required systems fails due to enemy action, then the whole mission has failed unsuccessfully. Preventive operations are not feasible with such systems, the probability of errors and loss is no longer manageable.

Durch die DE-OS 32 44 708 ist eine Einrichtung offenbart, bei der ein bereits überflogenes Einzelziel durch ein Projektil bekämpft wird. Hierbei erfolgt die Zielindetifikation durch zwei Sensoren, die das Ziel mit unterschiedlichen Winkeln erfassen. Der schräg nach vorne blickende Sensor – ein LEM – entdeckt ein Panzerprofil und ein IR-Sensor kurze Zeit später das hierfür charakteristische Wärmebild. Treffen beide Signale in entsprechender zeitlicher Reihenfolge ein, so löst der senkrecht nach unten blickende Sensor das Projektil aus. Abgesehen vom hohen Aufwand in bezug auf die Fehlauslöse-Wahrscheinlichkeit muß hier der Sensor über ein sehr langens Zeitintervall aktiviert sein.By the DE-OS 32 44 708 a device is disclosed in which an already overflown individual target is fought by a projectile. Here, the target identification is done by two sensors that detect the target with different angles. The oblique-looking sensor - an LEM - detects a tank profile and an IR sensor shortly thereafter discovers the characteristic thermal image. If both signals arrive in a corresponding chronological order, the vertically downward-pointing sensor triggers the projectile. Apart from the high cost with respect to the probability of false-triggering, the sensor must be activated over a very long time interval.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, nicht nur die vorgenannten Mängel des Standes der Technik zu beheben, sondern ein Verfahren und eine Einrichtung zur Durchführung desselben aufzuzeigen, womit der Aufwand bei gleichzeitiger Erhöhung der Treffergenauigkeit reduziert wird, ferner die Reichweite solcher Dispenserflüge und des Auslösesensors vergrößert und der Bekämpfungserfolg im Zielgebiet sofort ermittelt werden kann.The present invention is therefore based on the object not only to remedy the above-mentioned deficiencies of the prior art, but to provide a method and apparatus for performing the same, whereby the effort is reduced while increasing the accuracy of accuracy, also the range of such dispenser flights and the Trigger sensor increased and the control success in the target area can be determined immediately.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 vorgeschlagenen Maßnahmen gelöst. In den Unteransprüchen sind Ausgestaltungen und Weiterbildungen aufgezeigt und in der nachfolgenden Beschreibung ist ein Ausführungsbeispiel erläutert sowie in den Figuren der Zeichnung skizziert. Es zeigen:This object is achieved by the measures proposed in claim 1. In the dependent claims embodiments and developments are shown and in the following description, an embodiment is explained and outlined in the figures of the drawing. Show it:

1 ein Schemabild eines sich auf Mission gegen eine Startbahn befindlichen Dispenser mit dem vorgeschlagenen Sensorsystem, 1 a schematic of a dispenser on a mission against a runway with the proposed sensor system,

2 ein Blockschaltbild des Sensorsystems mit seiner Auswerteeinheit und der Steuerelektronik, 2 a block diagram of the sensor system with its evaluation and the control electronics,

3 ein Schemabild der Bekämpfungssituation von einer Start- und Landebahn durch das vorgeschlagene Dispenser-Sensorsystem. 3 a schematic of the combat situation of a runway through the proposed dispenser sensor system.

Wie die 1 veranschaulicht, fliegt ein sogenannter Dispenser mit beispielsweise Startbahnbomben oder anderer zur Bekämpfung geeigneter Submunition quer auf eine Flugzeug-Startbahn zu, wobei der Dispenser selbst mit einer speziellen Navigation ausgestattet ist. Ein schräg nach vorne blickender Zieldetektionssensor 10 – der in dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel ”Startbahnsensor” genannt wird – entdeckt die Startbahn und liefert das entsprechende Ausstoßsignal für den Ausstoß der Submunition. Dieser Sensor kann ein Laserentfernungsmesser LEM, oder ein IR-Sensor sein. Insoweit ist die Situation dieselbe, wie beim bisherigen Stand der Technik auch.As the 1 1, a so-called dispenser with, for example, runway bombs or other submunition suitable for combat flies across an aircraft runway, the dispenser itself being equipped with special navigation. An obliquely forward-looking target detection sensor 10 - Which is called in the embodiment described below "runway sensor" - discovers the runway and provides the corresponding ejection signal for the emission of the submunition. This sensor can be a laser range finder LEM, or an IR sensor. In that regard, the situation is the same as in the prior art also.

Nunmehr aber wird dem schräg nach vorne gerichteten Sensor 10 des Dispensers ein senkrecht nach unten gerichteter Zusatzsensor 11 zugeordnet, der vorzugsweise ein LEM ist und nachfolgend in seinem Aufbau und seiner Wirkungsweise beschrieben wird. Durch diesen Sensor 11 wird zunächst – d. h. vor dem Eintreffen im Zielgebiet – in seinem Zusammenwirken mit einer Auswerteinheit 12 das Navigationssystem 13 in seiner Präzision deutlich erhöht, in dem in an sich bekannter Weise die Meßsignale des Zusatzsensors 11 – d. h. die tatsächlich festgestellte Bodenformation – mit denjenigen verglichen werden, welche gemäß dem im Rechner mitgeführten topografischen Geländemodell und gemäß der noch nicht aufdatierten Navigation gerade überflogen werden. Der Sensor ermöglicht aber auch eine sogenannte ”Wachschaltung” des Startbahnsensors 10 nur im entscheidenden Zeitintervall, wodurch erheblich reduzierte Anforderungen an das Signal/Rauschverhältnis S/N des Sensors ermöglicht werden, d. h. es kann jetzt eine erheblich größere Fehlauslösewahrscheinlichkeit des Startbahnsensors 10 zugelassen werden. Aber auch eine präzise Detektion der Startbahn – also des Zielgebietes – wird durch den Zusatzsensor geschaffen, da der Dispenser erfindungsgemäß weiter über das Zielgebiet hinaus gesteuert wird und der Zusatzsensor beim Überflug des Dispensers mit sehr hoher Genauigkeit nachträglich das Ausstoßsignal des Startbahnsensors 10 überprüft und dadurch dessen Genauigkeit feststellt – dieses also verifiziert – womit eine einwandfreie und sehr genaue Erfolgsanalyse ermöglicht wird. Dazu werden – wie vorgeschlagen – die entsprechenden Daten nachträglich der Bodenstation übermittelt.But now is the obliquely forward sensor 10 of the dispenser, a vertical downside additional sensor 11 assigned, which is preferably a LEM and will be described below in its structure and its operation. Through this sensor 11 is first - ie before the arrival in the target area - in its interaction with an evaluation unit 12 the navigation system 13 significantly increased in its precision, in the manner known per se, the measuring signals of the additional sensor 11 - That is, the actually detected ground formation - are compared with those who are just flown over according to the topographic terrain model included in the computer and according to the not yet updated navigation. The sensor also allows a so-called "wake-up" of the runway sensor 10 only in the decisive time interval, which allows significantly reduced requirements for the signal / noise ratio S / N of the sensor, ie it can now be a significantly greater probability of false launches of the runway sensor 10 be allowed. But also a precise detection of the runway - ie the target area - is created by the additional sensor, as the dispenser is further controlled according to the invention beyond the target area and the additional sensor during the overflight of the dispenser with very high accuracy subsequently the ejection signal of the runway sensor 10 thus checking its accuracy - that is, verifying it - thus enabling a flawless and very accurate success analysis. For this purpose - as proposed - the corresponding data subsequently transmitted to the ground station.

In der 2 ist das Blockschaltbild des beschriebenen Ausführungsbeispiels gegeben. Als Zusatzsensor 11 für den schräg nach vorne blickenden Startbahnsensor 10 ist ein Präzisions-LEM in Form eines AM/CW-Halbleiterlasers im Dispenser eingebaut. Dieser mißt und registriert über eine Auswerteinheit 12 die Entfernung über Grund – also die Höhenhaltung des Dispensers – sowie das Reflexionsvermögen des Bodens, das heißt, es wird auch die Rückstreuintentsität gemessen. Beide Werte zusammen liefern die für ein sogenanntes ”updating” des Navigationssystems 13 (beispielsweise TERCOM) notwendigen Informationen. Damit aber kann nun das Zeitintervall, in welchem die Startbahn im Blickfeld des Startbahnsensors 10 auftauchen muß, präziser vorherberechnet werden. Dies ermöglicht aber nun auch den Einsatz einer Wachschaltung 10a. Schaltet man jetzt nur in diesem Zeitintervall den Startbahnsensor 10 ”wach”, so kann dessen Auslöseschwelle sehr niedrig eingestellt werden, ohne daß eine zu hohe Fehlauslösewahrscheinlichkeit entsteht. Es wird also nur ein relativ niedriges Signal/Rauschverhältnis (S/N) des Sensors benötigt, was den Aufwand verringert und außerdem die Reichweite des Sensors vergrößert.In the 2 is given the block diagram of the described embodiment. As additional sensor 11 for the obliquely forward looking runway sensor 10 a precision LEM in the form of an AM / CW semiconductor laser is built into the dispenser. This measures and registers via an evaluation unit 12 the distance above ground - ie the height of the dispenser - and the reflectivity of the soil, that is, it is also the Rückstreuintentsität measured. Both values together provide the for a so-called "updating" of the navigation system 13 (eg TERCOM) necessary information. But now can the time interval in which the runway in the field of view of the runway sensor 10 must emerge, be precalculated more precisely. However, this now also allows the use of a watch circuit 10a , If you now switch the runway sensor only in this time interval 10 " awake ", so its trigger threshold can be set very low without too high a false trip probability arises. Thus, only a relatively low signal / noise ratio (S / N) of the sensor is needed, which reduces the effort and also increases the range of the sensor.

Der Startbahnsensor 10 und der Zusatzsensor 11 geben ihre Signale an die Auswerteinheit 12 und an das Navigationssystem 13 (z. B. TERCOM) des Dispensers. In der Auswerteinheit 12 wird aus beiden Meßsignalen ein Zeitintervall gebildet, sowie im Zusammenhang mit der Dispenser-Fluggeschwindigkeit, der Flughöhe, dem Blickwinkel des Startbahnsensors, sowie der Ausstoßbahn der Munitionen der Sollzeitpunkt des Munitionsausstoßes bzw. dessen Ausstoßsignals 16 abgeleitet. Die Wachschaltungseinrichtung 10a aktiviert zu einer vorausberechneten Zeit im Zusammenhang mit dem Zeitintervall den Startbahnsensor 10, während der als Höhenmesser dienende Zusatzsensor 11 anhand der ermittelten Geländeform die Werte für die Vorausberechnung liefert, sowie nach dem Ausstoß beim Uberfliegen des Zielgebietes die Genauigkeit des Ausstoßzeitpunktes überprüft. Bei der Überquerung der Ziellinie – also des Randes der zu bekämpfenden Startbahn – liefert das ”Senkrecht-nach-unten-Meßsignal” des Zusatzsensors 11 ein Signal, das beispielsweise durch Funk an das Trägerflugzeug des Dispensers oder an die Bodenstation zur Ergebnisanalyse weitergeleitet wird. Dem Navigations-System (beispielsweise TERCOM) 13 ist eine Inertialnavigations-Einrichtung 14 und eine Zielprogramm-Einrichtung 15 zugeordnet.The runway sensor 10 and the additional sensor 11 give their signals to the evaluation unit 12 and to the navigation system 13 (eg TERCOM) of the dispenser. In the evaluation unit 12 a time interval is formed from both measuring signals, as well as in connection with the dispenser airspeed, the altitude, the viewing angle of the runway sensor, as well as the discharge track of the ammunition of the target time of ammunition ejection or its ejection signal 16 derived. The watch circuit device 10a activates the runway sensor at a predicted time associated with the time interval 10 during the additional sensor serving as an altimeter 11 On the basis of the determined terrain form, the values for the prediction are provided, and after the emission when flying over the target area, the accuracy of the discharge time is checked. When crossing the finish line - ie the edge of the runway to be countered - delivers the "vertical-down measurement signal" of the additional sensor 11 a signal which, for example, is transmitted by radio to the carrier aircraft of the dispenser or to the ground station for result analysis. The navigation system (for example TERCOM) 13 is an inertial navigation device 14 and a destination program facility 15 assigned.

Nach dem Munitionsausstoß fliegt der Dispenser also weiter und überquert die Startbahn hinaus. Dies wird – wie vorerwähnt – vom Zusatzsensor 11 sehr genau detektiert, und aus der Dispenser-Fluggeschwindigkeit sowie dem Zeitpunkt, in welchem die zu bekämpfende Startbahn detektiert wurde, wird der ”Sollzeitpunkt” des Munitions-Ausstoßsignals des Startbahnsensors 10 abgeleitet und mit dem ”Istzeitpunkt” verglichen. Daraus ergibt sich die tatsächliche Präzision des Ausstoßes. Aus Flughöhe, Fluggeschwindigkeit, Munitionsausstoßverhalten und Munitionsflugbahnen läßt sich nun der tatsächlich gegebene Bekämpfungserfolg ableiten (kill assessment). Die Ergebnisanalyse wird zum Beispiel per Funk zur Abschußbasis bzw. Flugleitstelle etc. zurückgemeldet und so eine sofortige, hochgenaue Verfolgung und Überwachung der gesamten Mission geschaffen. In der 3 ist ein derartiges Szenenbild schematisch dargestellt.After the ammunition output the dispenser flies on and crosses the runway. This is - as mentioned above - from the additional sensor 11 detected very accurately, and from the dispenser airspeed and the time in which the to be counteracted runway was detected, the "target time" of the ammunition ejection signal of the runway sensor 10 derived and compared with the "actual time". This results in the actual precision of the output. From altitude, airspeed, ammunition ejection behavior and ammunition trajectories can now derive the actually given control success (kill assessment). For example, the results analysis is reported back to the launch base or flight control center by radio, thus creating an immediate, highly accurate tracking and monitoring of the entire mission. In the 3 Such a scene is shown schematically.

Claims

Method for controlling by means of sensors of a missile container designed as a missile with its own navigation system and topographical terrain image and an obliquely forward sensor - for example, a laser range finder LEM - for target detection and for generating the ammunition output, characterized in that a) the "obliquely forward -Measurement signal "of the sensor ( 10 ) a "vertical-down measurement signal" of an additional sensor ( 11 ), b) a time interval is formed from both measuring signals, c) during this time interval, the monitoring circuit of the device ( 10a ) the "oblique-front-sensor" ( 10 ), d) the ammunition triggering signal is generated from the "obliquely forward measurement signal" in a manner known per se; e) the dispenser continues to fly beyond the target after the ammunition ejection; f) from the "vertical-downward-measuring signal "Of the additional sensor ( 11 ) when crossing the target, the target time of Munitionsausstosignals is derived and g) the "vertical-downward measurement signal" of the additional sensor ( 11 ) the difference between the two points in time, namely the time of the ammunition trigger signal and its target time, the ground station is transmitted to the analysis of results.

Device for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the obliquely forwardly directed target detection sensor ( 10 ) a vertically downwardly directed additional sensor ( 11 ) and whose signals are assigned to an evaluation unit ( 12 ) and a terrain-assisted navigation system ( 13 ) (TERCOM) and the evaluation unit ( 12 ) the activation signals for a security device ( 10a ) of the target detection sensor ( 10 ), the institution ( 16 ) for ammunition ejection and a feedback device ( 17 ).

Device according to claim 2, characterized in that both sensors ( 10 . 11 ) Are laser rangefinders (LEM).

Device according to claims 2 or 3, characterized in that at least the additional sensor ( 11 ) is an AM / CW semiconductor laser range finder.