Способ определения траекторий полета снарядов и устройство для его осуществления Российский патент 2017 года по МПК G01S13/58 

Изобретение относится к измерительным системам, а именно к средствам радиолокационного наблюдения траекторий баллистических объектов, и может быть использовано при измерении скорости снарядов и определении нахождения снаряда на заданной траектории.

Известен способ измерения скорости снаряда, заключающийся в том, что измерение скорости снаряда производят первым и вторым измерителями скорости снаряда, содержащими первый и второй доплеровские радиолокаторы, при этом первый и второй доплеровские радиолокаторы указанных измерителей скорости снаряда формируют в направлении заданной траектории полета снаряда равнодоплеровское направление за счет их установки на равных расстояниях от заданной траектории полета снаряда, причем максимумы диаграмм направленностей первого и второго доплеровских радиолокаторов составляют острый угол с траекторией полета снаряда, в каждом измерителе скорости снаряда по доплеровским частотам выходных сигналов первого и второго доплеровских радиолокаторов формируют последовательность дискретных значений его текущей скорости, по которым измеряют скорость движения снаряда, результаты измерений сравнивают, при равенстве результатов сравнения устанавливают, что снаряд находится на заданной траектории, при нарушении равенства результатов сравнения устанавливают, что снаряд отклонился от заданной траектории [1].

Известно устройство для измерения скорости снаряда, содержащее первый вычислитель, последовательно соединенные первый формирователь реализации доплеровского эхо-сигнала и первый формирователь дискретных значений текущей скорости снаряда, а также последовательно соединенные формирователь импульса фотозапуска и таймер, выход которого подключен ко второму входу первого формирователя реализации доплеровского эхо-сигнала, второй вход таймера соединен с датчиком времени начальной задержки, а третий вход таймера подключен ко второму выходу первого доплеровского радиолокатора, первый счетчик реализации, первое буферное запоминающее устройство, первый анализатор достоверности данных, первый формирователь данных для вычисления начальной скорости, первый измеритель суммарной длительности начальных реализаций и первый сумматор, при этом один выход первого формирователя дискретных значений текущей скорости снаряда и выход первого счетчика реализации соединены со входами ввода данных первого буферного запоминающего устройства, вход управления записью которого совместно со счетным входом первого счетчика реализации подключен ко второму выходу первого формирователя дискретных значений текущей скорости снаряда, а выход данных первого буферного запоминающего устройства соединен со входом первого анализатора достоверности данных, который через первый формирователь данных для вычисления начальной скорости подключен к первому входу первого вычислителя, второй вход которого соединен с первым сумматором, первый вход которого подключен к датчику времени начальной задержки, а второй вход через первый измеритель суммарной длительности начальных реализаций соединен со вторым выходом первого формирователя данных для вычисления начальной скорости, а также второй доплеровский радиолокатор, последовательно соединенные второй формирователь реализации доплеровского эхо-сигнала и второй формирователь дискретных значений текущей скорости снаряда, второй счетчик реализации, второе буферное запоминающее устройство, второй анализатор достоверности данных, второй формирователь данных для вычисления начальной скорости, второй измеритель суммарной длительности начальных реализации и второй сумматор, при этом один выход второго формирователя дискретных значений текущей скорости снаряда и выход второго счетчика реализации соединены со входами ввода данных второго буферного запоминающего устройства, вход управления записью которого совместно со счетным входом второго счетчика реализации подключен ко второму выходу второго формирователя дискретных значений текущей скорости снаряда, а выход данных второго буферного запоминающего устройства соединен со входом второго анализатора достоверности данных, который через второй формирователь данных для вычисления начальной скорости подключен к первому входу второго вычислителя, второй вход которого соединен со вторым сумматором, первый вход которого подключен к датчику времени начальной задержки, а второй вход через второй измеритель суммарной длительности начальных реализаций соединен со вторым выходом второго формирователя данных для вычисления начальной скорости, вход второго формирователя реализации доплеровского эхо-сигнала подключен к выходу таймера, выход второго доплеровского радиолокатора подключен к входу второго формирователя реализации доплеровского эхо-сигнала, выходы первого и второго вычислителей соединены с входами устройства сравнения, выход которого является выходом устройства [1].

Недостатком данных способа и устройства является заниженная информативность, заключающаяся в отсутствии возможности определения нахождения снаряда на заданной траектории полета в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, недостаточная достоверность результатов измерения, обусловленная отсутствием обнаружителя сигнала с заданной интенсивностью, и усложненная схема устройства.

Наиболее близким к изобретению является способ, заключающийся в измерении скорости снаряда первым и вторым измерителями скорости снарядов, содержащими первый и второй доплеровские радиолокаторы, по доплеровским частотам выходных сигналов доплеровских радиолокаторов формируют последовательность дискретных значений его текущей скорости, по которым измеряют скорость движения снарядов, результаты измерений сравнивают, при равенстве результатов сравнения устанавливают, что снаряд находится на заданной траектории, при нарушении равенства результатов сравнения устанавливают, что снаряд отклонился от заданной траектории, дополнительно формируют в направлении заданной траектории полета снаряда равнодоплеровское направление во взаимно перпендикулярных плоскостях за счет установки на равных расстояниях от заданной траектории полета снаряда, во взаимно перпендикулярных плоскостях соответственно первого, второго и третьего, четвертого доплеровских радиолокаторов, максимумы диаграмм направленностей которых составляют острый угол с траекторией полета снаряда, осуществляют обнаружение доплеровского сигнала на выходах каждого доплеровского радиолокатора, по результатам обнаружения производят управление обработкой выходных сигналов доплеровских радиолокаторов [2].

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения скорости снаряда, которое содержит первый и второй доплеровские радиолокаторы, первый и второй вычислители, первое устройство сравнения, последовательно соединенные соответственно первый формирователь реализации доплеровского эхо-сигнала, первый формирователь дискретных значений текущей скорости снаряда и второй формирователь реализации доплеровского эхо-сигнала, второй формирователь дискретных значений текущей скорости снаряда, дополнительно содержит третий и четвертый доплеровские радиолокаторы, первый, второй, третий и четвертый обнаружители, второе устройство сравнения, а также последовательно соединенные соответственно третий формирователь реализации доплеровского эхо-сигнала, третий формирователь дискретных значений текущей скорости снаряда и четвертый формирователь реализации доплеровского эхо-сигнала, четвертый формирователь дискретных значений текущей скорости снаряда, а также третий и четвертый вычислители, причем выход первого формирователя дискретных значений текущей скорости снаряда соединен с первым входом первого вычислителя, второй вход которого соединен с выходом первого обнаружителя а выход - с первым входом первого устройства сравнения, выход второго формирователя дискретных значений текущей скорости снаряда соединен с первым входом второго вычислителя, второй вход которого соединен с выходом второго обнаружителя, а выход - с вторым входом второго устройства сравнения, выход третьего формирователя дискретных значений текущей скорости снаряда соединен с первым входом третьего вычислителя, второй вход которого соединен с выходом третьего обнаружителя, а выход - с первым входом третьего устройства сравнения, выход четвертого формирователя дискретных значений текущей скорости снаряда соединен с первым входом четвертого вычислителя, второй вход которого соединен с выходом четвертого обнаружителя, а выход - с первым входом второго устройства сравнения, выходы первого, второго, третьего и четвертого доплеровских радиолокаторов соединены с входами соответственно первого обнаружителя и первого формирователя реализации доплеровского эхо-сигнала, второго обнаружителя и второго формирователя реализации доплеровского эхо-сигнала, третьего обнаружителя и третьего формирователя реализации доплеровского эхо-сигнала, четвертого обнаружителя и четвертого формирователя реализации доплеровского эхо-сигнала, выходы первого и второго устройств сравнения являются выходами устройства[2].

Недостатком данных способа и устройства является заниженная информативность, заключающаяся в отсутствии возможности определения зависимости траекторий полета снарядов от времени в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. На основе анализа траекторий полета снарядов от времени можно определить ошибки стрельбы, вызванные случайными условиями отделения средств поражения от орудия или летательного аппарата, которые определяются конструктивными особенностями подвески его на летательном аппарате и колебаниями установки под влиянием сил отдачи при стрельбе из автоматического орудия. Отклонения баллистических характеристик снаряда (массы, размеров, формы, собственной начальной скорости и др.) от номинальных значений и турбулентность атмосферы вызывает случайное отклонение времени полета от расчетного значения, что приводит к ошибке стрельбы, называемой баллистической [3].

Технической задачей изобретения является расширение информативности за счет определения зависимости траекторий полета снарядов от времени в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что в способе определения траекторий полета снарядов, заключающемся в измерении скорости снарядов первым и вторым измерителями скорости снарядов, содержащими первый и второй доплеровские радиолокаторы, при этом по доплеровским частотам выходных сигналов доплеровских радиолокаторов формируют последовательность дискретных значений их текущих скоростей, по которым измеряют скорость движения снарядов, определении нахождения или отклонения снарядов от заданной траектории на основе сравнения результатов измерений, при этом если результаты сравнения равны, то устанавливают, что снаряды находятся на заданной траектории, в случае нарушения равенства результатов сравнения устанавливают, что снаряды отклонились от заданной траектории, формировании в направлении заданной траектории полета снарядов двух равнодоплеровских направлений во взаимно перпендикулярных плоскостях за счет установки на равных расстояниях от заданной траектории полета снарядов во взаимно перпендикулярных плоскостях соответственно первого и второго, третьего и четвертого доплеровских радиолокаторов, максимумы диаграмм направленностей которых составляют острый угол с траекторией полета снарядов, при этом осуществляют обнаружение доплеровского сигнала на выходах каждого доплеровского радиолокатора, по результатам обнаружения производят управление обработкой выходных сигналов доплеровских радиолокаторов, дополнительно определяют зависимость траектории полета снарядов от времени, на основе определения величины отклонения траекторий полета снарядов через равные промежутки времени, при этом величину отклонений определяют относительно равнодоплеровского направления на основе сравнения разности сигналов с выходов соответственно первого и третьего, второго и четвертого доплеровских радиолокаторов с заданными значениями.

В устройство для измерения скорости снаряда, которое содержит первый, второй, третий и четвертый доплеровские радиолокаторы, первый, второй, третий и четвертый обнаружители, первый, второй, третий и четвертый формирователи реализации доплеровского эхо-сигнала, первый, второй, третий и четвертый формирователи дискретных значений текущей скорости снаряда, первый, второй, третий и четвертые вычислители, первое и второе устройство сравнения, при этом выходы первого, второго, третьего и четвертого доплеровских радиолокаторов соединены соответственно с входами первого, второго, третьего и четвертого обнаружителей и одновременно с входами первого, второго, третьего и четвертого формирователей реализации доплеровского эхо-сигнала, выходы которых последовательно соединены соответственно с входами первого, второго, третьего и четвертого формирователей дискретных значений текущей скорости снаряда, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого вычислителя, вторые входы которых соединены с выходами соответственно первого, второго, третьего и четвертого обнаружителей, выходы первого и третьего вычислителей соединены соответственно с первым и вторым входами первого устройства сравнения, выходы второго и четвертого вычислителей соединены с первым и вторым входами второго устройства сравнения, выходы первого и второго устройств сравнения являются выходами устройства определения траекторий полета снарядов, дополнительно введены первый и второй блоки определения зависимости траекторий полета снарядов от времени, входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго устройств сравнения.

Кроме того, блок определения траекторий полета снарядов содержит n ключей, n пороговых устройств, индикатор, задатчик сигналов, генератор импульсов, причем вход блока определения траекторий полета снарядов является первыми входами ключей, вторые входы соединены с выходом генератора импульсов, выходы n ключей соединены с первыми входами n пороговых устройств, вторые входы которых соединены с n выходами задатчика сигналов, а выходы - с входами индикатора.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства определений траектории полета снарядов.

Устройство для измерения скорости снаряда содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый доплеровские радиолокаторы; первый 5, второй 6, третий 7 и четвертый 8 обнаружители; первый 9, второй 10, третий 11 и четвертый 12 формирователи реализации доплеровского сигнала, первый 13, второй 14, третий 15 и четвертый 16 формирователи дискретных значений текущей скорости снаряда; первый 17, второй 18, третий 19 и четвертый 20 вычислители, первое 21 и второе 22 устройство сравнения, первый 23 и второй 24 блоки определения зависимости траекторий полета снарядов от времени. Первый 23 блок определения зависимости траекторий полета снарядов от времени содержит n ключей 25, n пороговых устройств 26, индикатор 27, задатчик 28 сигналов, генератор 29 импульсов. Второй 24 блок определения зависимости траекторий полета снарядов от времени содержит n ключей 229, n пороговых устройств 30, индикатор 31, задатчик 32 сигналов, генератор 33 импульсов.

Устройство для измерения скорости снаряда функционирует следующим образом. Измерение скорости снаряда производится одновременно первым 1, вторым 2, третьим 10 и четвертым 11 доплеровскими радиолокаторами, расположенными на одинаковых расстояниях от заданной траектории полета снаряда во взаимно перпендикулярных плоскостях, и максимумы диаграмм направленностей которых составляют с ней острые углы.

Выходные сигналы первого 1, второго 2, третьего 11 и четвертого VI доплеровских радиолокаторов зависят от скорости движения снаряда и углов между траекторией полета снаряда и линии визирования каждого доплеровского радиолокатора. При полете снаряда по заданной траектории данные углы равны, а следовательно, равны и доплеровские частоты сигналов, принимаемых первым 1, вторым 2, третьим 3 и четвертым 4 доплеровскими радиолокаторами. Данное направление можно назвать равнодоплеровским. При отклонении от заданной траектории полета снаряда указанное равенство нарушается. Принцип измерения скорости снаряда осуществляется следующим образом. Сигналы с выходов первого 1, второго 2, третьего 3 и четвертого 4 доплеровских радиолокаторов поступают соответственно на первый 5, второй 6, третий 7 и четвертый 8 обнаружители и одновременно через первый 9, второй 10, третий 11 и четвертый 12 формирователи реализации доплеровского сигнала - на входы первого 13, второго 14, третьего 15 и четвертого 16 формирователей дискретных значений текущей скорости снаряда, выходные сигналы которых поступают на первые входы первого 17, второго 18, третьего 18 и четвертого 20 вычислителей. На вторые входы вычислителей поступают сигналы с выходов соответствующих обнаружителей (5, 6, 7, 8), которые служат подтверждением о наличии на выходах доплеровских радиолокаторов сигналов соответствующего уровня, чем повышается точность измерения скорости снаряда. Сигналы с выходов первого 17 и третьего 19 вычислителей сравниваются в первом 21 устройстве сравнения. Сигналы с выходов второго 18 и четвертого 20 вычислителей сравниваются во втором 22 устройстве сравнения. Сигналы с выходов первого 21 и второго 22 устройств сравнения поступают на блоки (23, 24) определения зависимости траектории полета снарядов от времени.

Сигналы с выхода первого 21 устройства сравнения поступают на первые входы n-ключей 25 (блока 23), на вторые входы которых поступают сигналы с выхода генератора 29 импульсов, который обеспечивает дискретизацию поступления сигналов на первые входы n-пороговых устройств 26, на вторые входы которых поступают сигналы с n-выходов задатчика 28 сигналов. С выходов n-пороговых устройств 26 сигналы, соответствующие траекториям полета снарядов, поступают на входы индикатора 27.

Блок 24 работает аналогично.

Таким образом, дополнительно определяется зависимость траекторий движения снарядов от времени. На основе анализа траекторий полета снарядов от времени можно определить ошибки стрельбы, вызванные случайными условиями отделения средств поражения от орудия или летательного аппарата, отклонениями баллистических характеристик снаряда (массы, размеров, формы, собственной начальной скорости и др.) от номинальных значений и турбулентностью атмосферы.

Источники информации

1. Пат. 2338220, Российская Федерация, МПК G01S 13/58 / Мужичек С.М., Привалов С.В., Винокуров В.И., Федосов О.Ю., заявка №2007107577/09 от 20.07.2010, опубл. 10.11.2006. Бюл. №31.

2. Пат. 2395102, Российская Федерация, МПК G01S 13/58 / Винокуров В.И., Винокуров Д. В., Мужичек С.М., Зыков В.Н., Федосов О.Ю., заявка: 2009125826/28, 06.07.2009, опубл. 20.07.2010.

3. Е.П. Калабухова. Основы теории эффективности воздушной стрельбы и бомбометания, учебник для студентов высших технических учебных заведений. - М.: Машиностроение, 1991 г., 332 с.

Изобретение относится к области радиолокационного наблюдения траекторий баллистических объектов. Достигаемый технический результат - расширение информативности. Указанный результат достигается за счет того, что заявленный способ заключается в измерении скорости снарядов, определении отклонения снарядов от заданной траектории, формировании в направлении заданной траектории полета снарядов двух равнодоплеровских направлений во взаимно перпендикулярных плоскостях, определении зависимости траектории полета снарядов во времени на основе определения величины отклонения траекторий полета снарядов через равные промежутки времени, при этом величину отклонений определяют относительно равнодоплеровского направления на основе сравнения разности сигналов с выходов соответственно первого и третьего, второго и четвертого доплеровских радиолокаторов с заданными значениями, при этом устройство, реализующее способ, содержит четыре доплеровских радиолокатора, четыре обнаружителя, четыре формирователя реализации доплеровского эхо-сигнала, четыре формирователя реализации доплеровского эхо-сигнала, четыре формирователя дискретных значений текущей скорости снаряда, четыре вычислителя, два устройства сравнения, два блока определения зависимости траекторий полета снарядов от времени. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ определения траекторий полета снарядов, заключающийся в измерении скорости снарядов первым и вторым измерителями скорости снарядов, содержащими первый и второй доплеровские радиолокаторы, при этом по доплеровским частотам выходных сигналов доплеровских радиолокаторов формируют последовательность дискретных значений их текущих скоростей, по которым измеряют скорость движения снарядов, определении нахождения или отклонения снарядов от заданной траектории на основе сравнения результатов измерений, при этом если результаты сравнения равны, то устанавливают, что снаряды находятся на заданной траектории, в случае нарушения равенства результатов сравнения устанавливают, что снаряды отклонились от заданной траектории, формировании в направлении заданной траектории полета снарядов двух равнодоплеровских направлений во взаимно перпендикулярных плоскостях за счет установки на равных расстояниях от заданной траектории полета снарядов во взаимно перпендикулярных плоскостях соответственно первого и второго, третьего и четвертого доплеровских радиолокаторов, максимумы диаграмм направленностей которых составляют острый угол с траекторией полета снарядов, при этом осуществляют обнаружение доплеровского сигнала на выходах каждого доплеровского радиолокатора, по результатам обнаружения производят управление обработкой выходных сигналов доплеровских радиолокаторов, отличающийся тем, что дополнительно определяют зависимость траектории полета снарядов от времени, на основе определения величины отклонения траекторий полета снарядов через равные промежутки времени, при этом величину отклонений определяют относительно равнодоплеровского направления на основе сравнения разности сигналов с выходов соответственно первого и третьего, второго и четвертого доплеровских радиолокаторов с заданными значениями.

2. Устройство определения траекторий полета снарядов, содержащее первый, второй, третий и четвертый доплеровские радиолокаторы, первый, второй, третий и четвертый обнаружители, первый, второй, третий и четвертый формирователи реализации доплеровского эхо-сигнала, первый, второй, третий и четвертый формирователи дискретных значений текущей скорости снаряда, первый, второй, третий и четвертые вычислители, первое и второе устройство сравнения, при этом выходы первого, второго, третьего и четвертого доплеровских радиолокаторов соединены соответственно с входами первого, второго, третьего и четвертого обнаружителей и одновременно с входами первого, второго, третьего и четвертого формирователей реализации доплеровского эхо-сигнала, выходы которых последовательно соединены соответственно с входами первого, второго, третьего и четвертого формирователей дискретных значений текущей скорости снаряда, выходы которых соединены соответственно с первыми входами первого, второго, третьего и четвертого вычислителя, вторые входы которых соединены с выходами соответственно первого, второго, третьего и четвертого обнаружителей, выходы первого и третьего вычислителей соединены соответственно с первым и вторым входами первого устройства сравнения, выходы второго и четвертого вычислителей соединены с первым и вторым входами второго устройства сравнения, выходы первого и второго устройств сравнения являются выходами устройства определения траекторий полета снарядов, отличающееся тем, что дополнительно введены первый и второй блоки определения зависимости траекторий полета снарядов от времени, входы которых соединены с выходами соответственно первого и второго устройств сравнения.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что блок определения зависимости траекторий полета снарядов от времени содержит n ключей, n пороговых устройств, индикатор, задатчик сигналов, генератор импульсов, причем вход блока определения зависимости траекторий полета снарядов от времени является первыми входами ключей, вторые входы соединены с выходом генератора импульсов, выходы n ключей соединены с первыми входами n пороговых устройств, вторые входы которых соединены с n выходами задатчика сигналов, а выходы - с входами индикатора.