КОМПЛЕКСНАЯ СИСТЕМА ЦЕЛЕУКАЗАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК G01C23/00 

Изобретение относится к авиаприборостроению, а именно к системам целеуказания, обеспечивающим прицельными параметрами бортовые системы прицеливания и наведения.

Известны системы целеуказания, описанные в книгах Давыдова П. С. "Авиационная радиолокация", М. Транспорт. 1984 г.

Лазарева Л.П. "Инфракрасные и световые приборы самонаведения летательных аппаратов" М. Машиностроение, 1970 г. Федосова Е.А. "Проектирование систем наведения", М. Машиностроение, 1975 г. Мубаракшина Р.В. "Комплексное наведение летательных аппаратов и отделяемых средств", М. Машиностроение, 1990 г. в которых приведены описания систем комплексного целеуказания с использованием радио и оптических средств локации целей и средств навигации летательного аппарата (ЛА). Наиболее близкой по технической сущности является система, описанная в вышеупомянутой книге Мубаракшина Р.В. на стр. 10. Данная система, выбираемая в качестве прототипа, содержит угломерно-дальномерный датчик координат цели относительно самолета-ДКЦ, датчик координат самолета-ДКС, преобразователь координат ПК1 и блок формирования составляющих скорости цели БФСЦ. В данной системе обеспечивается формирование и выдача потребителям координат цели и составляющих скорости цели на основе данных о координатах и углах самолета, измеряемых ДКС, и относительных полярных координат цели, измеряемых ДКЦ дальности Д и угла визирования цели А.

Однако при отказах (сбоях) по сигналу А или сигналу Д система становится неработоспособной, что является недостатком прототипа.

Технический результат предлагаемого решения заключается в обеспечении работоспособности системы при отказах (сбоях) датчика полярных координат цели ДКЦ по дальности или по углу визирования цели.

Технический результат достигается тем, что в комплексную систему целеуказания, содержащую датчик координат и углов самолета, датчик полярных координат цели, первый преобразователь координат, первый блок суммирования, блок формирования скорости цели, на первый и второй входы которого подключены первый и второй выходы первого блока суммирования, на первый четвертый входы которого подключены соответственно первый и второй выходы датчика координат и углов самолета, первый и второй выходы преобразователя координат, на первый вход которого подключен третий выход датчика координат и углов самолета, отключающий тем, что в нее введены блок коммутации, блок памяти, второй преобразователь координат, второй блок суммирования, блок формирования угла визирования цели, блок формирования дальности цели, блок запаздывания, причем на первый шестой входы блока коммутации подключены соответственно первый четвертый выходы датчика полярных координат цели, выход блока формирования угла визирования цели и выход блока формирования дальности цели, а первый и второй выходы блока коммутации подключены соответственно ко второму и третьему входам первого преобразователя координат, на первый четвертый входы блока памяти подключены соответственно первый и второй выходы блока формирования скорости цели, третий и четвертый выхода датчика полярных координат цели, на первый третий входы второго преобразователя координат подключены соответственно первый и второй выхода блока памяти и четвертый выход датчика координат и углов самолета, на первый третий. Входы второго блока суммирования подключены соответственно первый выход датчика полярных координат цели, третий и четвертый выходы датчика координат и углов самолета, на первый и второй входы блока запаздывания подключены соответственно выход второго блока суммирования и второй выход датчика полярных координат цели, на первый пятый входы блока формирования дальности цели подключены соответственно пятый выход датчика координат и углов цели, первый и второй выходы второго преобразователя координат, выход второго блока суммирования и первый выход блока запаздывания, на первый седьмой входы блока формирования углов визирования цели подключены соответственно третий, четвертый и пятый выходы датчика координат и углов самолета, первый и второй выходы второго преобразователя координат, второй выход блока запаздывания и второй выход датчика полярных координат цели, при этом блок формирования угла визирования цели выполнен на четырех квадраторах, четырех сумматорах, двух блоках деления, блока умножения, формирователе арксинуса формирователя арктангенса, формирователя корня квадратного, причем первый квадратор, первый сумматор, первый блок деления, формирователь арксинуса последовательно соединены; третий сумматор, второй блок деления, формирователь арктангенса последовательно соединены; второй квадратор, четвертый сумматор, формирователь корня квадратного, блок умножения последовательно соединены, на второй вход первого сумматора подключен выход третьего квадратора, четвертый квадратор включен между выходом третьего сумматора и другим входом четвертого сумматора, выход четвертого сумматора подключен к третьему входу первого сумматора, выход блока умножения подключен к другому входу первого блока деления, выход формирователя арктангенса подключен ко второму входу второго сумматора, первый седьмой входы блока формирования углы визирования цели подключены соответственно к третьему входу второго сумматора, одному и другому входам третьего сумматора, ко входу второго квадратора, объединенного с другим входом второго блока деления, к четвертому входу второго сумматора, ко входу третьего квадратора и ко входу первого квадратора, объединенного с другим входом блока умножения, а выход второго сумматора подключен к выходу блока формирования угла визирования цели; блок формирования дальности цели выполнен на двух сумматорах, преобразователе координат, формирователе синуса, блока деления, причем пятый сумматор, преобразователь координат, третий блок деления последовательно соединены, шестой сумматор и формирователь синуса последовательно соединены, а выход формирователя синуса подключен к другому входу третьего блока деления, выход которого подключен к другому входу третьего блока деления, выход которого подключен к выходу блока формирования дальности цели, первый пятый входы которого подключены соответственно к одному и другому входам пятого сумматора, второму входу преобразователя координат, одному и другому входу шестого сумматора, соединенному с третьим входом преобразователя координат.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства содержащего: 1 датчик координат и углов самолета ДКС, 2 датчик полярных координат цели ДЕЦ, 3 - первый преобразователь координат ПК1, 4 первый блок суммирования БС1, 5 - блок формирования скорости цели БФСЦ, 6 блок коммутации БК, 7 блок памяти БП, 8 второй преобразователь координат ПК2, 9 второй блок суммирования БС2, 10 блок формирования угла визирования цели БФУВЦ, 11 блок формирования дальности цели БФДЦ, 12 блок запаздывания БЗ; на фиг. 2 в плоскости ХОУ положение цели (Ц) относительно самолета (С₁), где обозначено: X_ц, Y_ц координаты цели в опорной (земной) системе координат ХОУ, при положении цели (Ц₁) в текущем времени t, X_c, Y_c координаты самолета (С₁) в опорной системе координат в текущем времени t, X_ц0, Y_ц0 координаты цели (Ц₀) в предыдущий момент времени, отстоящий от текущего на малое время "τ"; X_с0, Y_с0 координаты самолета (С₀) в момент времени (t-τ)C_oC₁ С₀С₁ траектория движения самолета, близкая к прямой за время "τ"; Ц₀Ц₁ траектория движения цели, близкая к прямой за время "τ"; С₁Ц₁ Д дальность от самолета до цели в момент времени t С₀Ц₀ Д₀ дальность от самолета до цели в момент времени (t-τ);; X₁C₁Y₁ система координат, связанная с самолетом; Φ, Φ_o углы между линией движения и направлением на цель в момент времени t, (t-τ);; α угол между линией траектории движения и осью Y₁, параллельной Y (угол траектории движения самолета); А угол между продольной осью самолета (С₀С) и осью Y₁ (угол визирования цели); j - угол между продольной осью самолета (С₀С) и осью X₁; параллельной X; С₄Ц₁, С₃Ц₀ боковое отклонение цели от траектории движения самолета соответственно в момент времени t и (t-τ); С₀С₄ направление вертолета скорости самолета V; Ц₀Ц₁ направление вектора скорости цели V_ц. На фиг. 3 представлена блок схема БФУВЦ11, содержащего: 13 первый квадратор КВ1, 14 - первый сумматор С1, 15 первый блок деления БД1, 16 формирователь арксинуса ФАС, 17 второй сумматор С2, 18 третий сумматор С3, 19 второй блок деления БД2, 20 формирователь арктангенса ФАТ, 21 второй квадратор КВ2, 22 четвертый сумматор С4, 23 формирователь корня квадратного ФКК, 24 блок умножения БУ, 25 третий квадратор КВ3, 26 четвертый квадратор КВ4; на фиг. 4 блок-схема БФДЦ12, содержащего: 127 пятый сумматор С5, 28 - преобразователь координат ПК, 29 третий блок деления БД3, 30 шестой сумматор С6, 31 формирователь синуса ФС; на фиг. 3 и 4 сумматоры С1 С6 являются блоками алгебраического суммирования, выполняющими арифметические операции суммирования и вычитания входных сигналов. В соответствии с фиг. 2 имеют место следующие соотношения:

где V модуль путевой скорости самолета; V_цs, V_цz - составляющие путевой скорости цели соответственно спроектированные на оси С₁С₄ и С₃Ц₀.

V_цs= V_цxcosα-V_цysinα, V_цz= V_цxsinα-V_цycosα (4)
V_цx, V_цy составляющие путевой скорости цели на оси x и y соответственно,


где

ДКС1 измеряет координаты местоположения самолета X_с, Y_с, угол ψ, угол наклона траектории a и модуль путевой скорости V. С первого и второго выходов ДКС1 сигналы X_с, Y_с поступают на первый и второй входы БС1, с третьего выхода ДКС1 сигнал угла j поступает на первый вход ПК1 (3), на второй вход БС2 (9) и на первый вход БФУВЦ10, с четвертого выхода ДКС1 сигнал угла a поступает на второй вход БФУВЦ10 и на третий входы ПК2 (8) и БС2 (9), с пятого выхода ДКС1 сигнал V поступает на первый вход БФДЦ11 и на третий вход БФУВЦ10.

ДКЦ2 измеряет полярные координаты цели относительно самолета угол визирования цели А и дальность до цели Д. Сигнал А с первого выхода ДКЦ2 поступает на первый вход БК6 и на первый вход БС2 (9), сигнал Д со второго выхода ДКЦ2 поступает на второй вход БК6, на второй вход БЗ12 и на седьмой выход БФУВЦ10, розовый сигнал отказа ДКЦ2 по углу А (U₁) с третьего выхода ДКЦ2 поступает на третий вход БК6 и на третий вход БП7, разовый сигнал отказа ДКЦ2 по дальности Д с четвертого выхода ДКЦ2 поступает на четвертый вход БК6 и на четвертый вход БП7. На пятый и шестой входы БК6 соответственно с выходов БФУВЦ10 и БФДЦ11 поступают сигналы А_к и Д_к.

БК6 выполнен на двух реле, одно реле подключает первый вход БК6 (сигнал А) к его первому выходу при исправности ДКЦ2 по углу А(И₁ 0) и подключает пятый вход БК6 (сигнал А_к) к его первому выходу при отказе ДКЦ2 по углу А (И₁ И₁₀); другое реле подключает второй вход БК6 (Сигнал Д) к его второму выходу при исправности ДКЦ2 по дальности Д (И₂ 0) и подключает шестой вход БК6 (сигнал Д_к) к его второму выходу. Таким образом при полной исправности ДКЦ2 (И₁= 0, И₂=0) с первого и второго выходов БК6 сигналы А и Д поступают соответственно на второй и третий входы ПК1 (3), преобразующий полярные координаты А, Д в линейные координаты
x_цс= x_ц- x_с= Dsinβ, y_цс= y_ц- y_с= Dcosβ,
здесь β = 90^°-ψ - A в соответствии с зависимостью (3).

БС1 выполнен на двух сумматорах (выполняющих алгебраическое суммирование), на первом сумматоре формируется сигнал координаты местоположения цели X_ц X_цс + X_с, который с первого выхода БС1 поступает на первый вход БФСЦ5, на втором сумматоре формируется сигнал координаты Y_ц Y_цс + Y_с, который со второго выхода БС1 поступает на второй вход БФСЦ5.

БФСЦ5 выполнен на двух дифференциаторах, выполняющих операцию дифференцирования. На одном дифференциаторе формируется сигнал составляющей скорости цели который с первого выхода БФСЦ5 поступает на первый вход БП7, на другой дифференциаторе формируется сигнал составляющей скорости цели который со второго выхода БФСЦ5 поступает на второй вход БП7, БП7 выполнен на двух запоминающих устройствах, одно и другое запоминающее устройство при И₁ 0 и И₂ 0 на третьем и четвертом входах БП7 пропускают сигналы V_цх и V_цу соответственно на первый и второй выходы БП7 и, соответственно, при И₁ И₁₀ или И₂ И₂₀ (отказы ДКЦ2 по сигналам А или Д) на выходах БП7 будут запомненные сигналы V_цхз, V_цуз, которые с первого и второго выходов БП7 поступают соответственно на первый и второй ПК2 (8), в котором по поступившим сигналам формируются сигналы составляющих скорости цели в соответствии с зависимостью (4)
V_цs= V_цxcosα - V_цysinα, V_цz= V_цxsinα + V_цycosα
которые соответственно с первого и второго выходов ПК2(8) поступают на второй и третий входы БФДЦ11 и на четвертый и пятый входы БФУВЦ10.

В БС2(9), выполняющим операции алгебраического суммирования, формируется, реализующий зависимость (2) сигнал Φ = A - 90^°+ ψ + α, который с выхода БЦ2(9) поступает на первый вход Б312 и на четвертый вход БФДЦ11.

БЗ12 выполнен на двух устройствах запаздывания, на первом устройстве запаздывания формируется сигнал Φ_o= Φ(t-τ), который с первого выхода БЗ12 поступает на пятый вход БФДЦ11, на втором устройстве запаздывания формируется сигнал D_o= D(t-τ), который со второго входа БЗ12 поступает на шестой вход БФУВЦ10.

При отказе ДКЦ2 по сигналу А (И₁ И₁₀ на третьем выходе ДКЦ2) в БП7 запоминаются V_цхз и V_цуз, соответственно в ПК2 формируются
V_ц5=V_цx3cosα-V_цy3sinα, V_yц=V_цxsinα+V_цycosα,
поступающие на четвертый и пятый входы БФУВЦ10, в котором (см. фиг.3):
седьмой вход (сигнал Д) подключен к одному входу БУ24 и ко входу КВ1(13), где формируется сигнал "Д²", поступающий на первый вход С1(14);
шестой вход (сигнал Д₀) подключен ко входу КВ3(25), где формируется сигнал D2o

, поступающий на второй вход С1(14);
третий вход (сигнал V) и четвертый вход (сигнал V_цs) подключены к одному и другому входам С3(18), что формируется сигнал (V_цs V), поступающий на один вход БД2(19) и на вход КВ4(26), где формируется сигнал (V_цs V)², поступающий на один вход С4(22);
пятый вход (сигнал V_цz) подключен к другому входу БД2(19) и ко входу КВ2(21), где формируется сигнал V2цz поступающий на другой вход С4(22), где формируется сигнал d²= (V_цs-V)²+ V2цz, поступающий на третий вход С1(14) и вход ФКК(23), где формируется сигнал , поступающий на другой вход БУ24, где формируется сигнал "2Д•d", поступающий на один вход БД1(15); в С1(14) формируется сигнал f = D2o-D²-d² поступающий на другой вход БД1(15), где формируется сигнал поступающий на вход ФАС16, где формируется сигнал поступающий на первый вход С2(17); в БД2(19) формируется сигнал поступающий на вход ФАТ20, где формируется сигнал arctgθ, поступающий на второй вход С2(17), на третий и четвертый входы которого соответственно с первого и второго входов БФУВУ10 поступают сигналы j и α, в С2(17) формируется, реализующий зависимости (6) и (1) сигнал поступающий на выход БФУВЦ10.

С выхода БФУВЦ10 сигнал "Ак" поступает на пятый вход ВК6, в котором соответственно при сигнале И₁ И₁₀ на третьем входе (отказ ДКЦ2 по сигналу А) на первом выходе будет сигнал "Ак".

При отказе ДКЦ2 по сигналу Д (И₂ И₂₀ на четвертом выходе ДКЦ2) в БП7 запоминаются V_цxз и V_цyз, соответственно с одного и другого выходов ПК2(8) сигналы V_цs=V_цx3cosα-V_цysinα, V_цz=V_цx3sinα-V_цy3cosα,, поступающие на второй и третий входы БФДЦ11, в котором (см. фиг.4):
первый (сигнал V) и второй (сигнал V_цs) входы подключены к одному и другому входам С5(27), где формируется сигнал (V_цs-V), поступающий на первый вход ПК(28), на второй и третий входы которого поступают сигналы V_цz и Φ_o с третьего и пятого входов БФДЦ11; в ПК28 формируется сигнал V₁=V_цzcosΦ_o-(V_цs-V)sinΦ_o, поступающий на один вход БД3(29);
четвертый (сигнал Φ ) и пятый (сигнал v_o ) входы БФДЦ11 подключены к одному и другому входам С6(30), где формируется сигнал (Φ_o-Φ) поступающий на вход ФС31, где формируется сигнал sin(Φ_o-Φ), поступающий на другой вход БД3(29), где формируется реализующий зависимость (5) сигнал , поступающий на выход БФДЦ11.

С выхода БФДЦ11 сигнал Д_к, поступающий на шестой вход БК6, в котором соответственно при И₂₂₀ на четвертом входе (отказ ДКЦ2 по сигналу Д) на втором выходе будет сигнал Д_к.

Таким образом при отказах ДК 2 по сигналу Д или по сигналу А формируются сигналы Д_к или А_к, что обеспечивает формирование и выдачу потребителям параметров X_ц, Y_ц, V_xц, V_yц, а следовательно система работоспособна при отказах (сбоях) сигналов Д или сигналов А.

Использование: в авиаприборостроении для целеуказания. Сущность изобретения: система содержит датчик координат и углов самолета, датчик полярных координат цели, два преобразователя координат, два блока суммирования, блок формирования скорости цели, блок коммутации, блок памяти, блок формирования угла визирования цели, блок формирования дальности цели, блок запаздывания. Раскрыто выполнение блока формирования угла визирования цели и блока запаздывания. 4 ил.

Комплексная система целеуказания, содержащая датчик координат и углов самолета, датчик полярных координат цели, первый преобразователь координат, первый блок суммирования, блок формирования скорости цели, на первый и второй входы которого подключены первый и второй выходы первого блока суммирования, на первый четвертый входы которого подключены соответственно первый и второй выходы датчика координат и углов самолета, первый и второй выходы преобразователя координат, на первый вход которого подключен третий выход датчика координат и углов самолета, отличающаяся тем, что в нее введены блок коммутации, блок памяти, второй преобразователь координат, второй блок суммирования, блок формирования угла визирования цели, блок формирования дальности цели, блок запаздывания, причем на первый шестой входы блока коммутации подключены соответственно первый четвертый выходы датчика полярных координат цели, выход блока формирования угла визирования цели и выход блока формирования дальности цели, а первый и второй выходы блока коммутации подключены соответственно к второму и третьему входам первого преобразователя координат, на первый четвертый входы блока памяти подключены соответственно первый и второй выходы блока формирования скорости цели, третий и четвертый выходы датчика полярных координат цели, на первый третий входы второго преобразователя координат подключены соответственно первый и второй выходы блока памяти и четвертый выход датчика координат и углов самолета, на первый третий входы второго блока суммирования подключены соответственно первый выход датчика полярных координат цели, третий и четвертый выходы датчика координат и углов самолета, на первый и второй входы блока запаздывания подключены соответственно выход второго блока суммирования и второй выход датчика полярных координат цели, на первый пятый входы блока формирования дальности цели подключены соответственно пятый выход датчика координат и углов самолета, первый и второй выходы второго преобразователя координат, выход второго блока суммирования и первый выход блока запаздывания, на первый седьмой входы блока формирования углов визирования цели подключены соответственно третий, четвертый и пятый выходы датчика координат и углов самолета, первый и второй выходы второго преобразователя координат, второй выход блока запаздывания и второй выход датчика полярных координат цели, при этом блок формирования угла визирования цели выполнен на четырех квадраторах, четырех сумматорах, двух блоках деления, блоке умножения, формирователе арксинуса, формирователе арктангенса, формирователе корня квадратного, причем первый квадратор, первый сумматор, первый блок деления, формирователь арксинуса последовательно соединены, третий сумматор, второй блок деления, формирователь арктангенса последовательно соединены, второй квадратор, четвертый сумматор, формирователь корня квадратного, блок умножения последовательно соединены, на второй вход первого сумматора подключен выход третьего квадратора, четвертый квадратор включен между выходом третьего сумматора и другим входом четвертого сумматора, выход четвертого сумматора подключен к третьему входу первого сумматора, выход блока умножения подключен к другому входу первого блока деления, выход формирователя арктангенса подключен к второму входу второго сумматора, первый седьмой входы блока формирования угла визирования цели подключены соответственно к третьему входу второго сумматора, одному и другому входам третьего сумматора, к входу второго квадратора, объединенного с другим входом второго блока деления, к четвертому входу второго сумматора, входу третьего квадратора и входу первого квадратора, объединенного с другим входом блока умножения, а выход второго сумматора подключен к выходу блока формирования угла визирования цели, блок формирования дальности цели выполнен на двух сумматорах, преобразователе координат, формирователе синуса, блоке деления, причем пятый сумматор, преобразователь координат, третий блок деления последовательно соединены, шестой сумматор и формирователь синуса последовательно соединены, а выход формирователя синуса подключен к другому входу третьего блока деления, выход которого подключен к выходу блока формирования дальности цели, первый пятый входы которого подключены соответственно к одному и другому входам пятого сумматора, второму входу преобразователя координат, одному и другому входам шестого сумматора, соединенному с третьим входом преобразователя координат.