способ стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения по движущейся цели (варианты)

Формула изобретения

1. Способ стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения по движущейся цели, включающий топографическую привязку целеуказателя и огневой позиции к местности, обнаружение цели целеуказателем, измерение расстояния от целеуказателя до цели, азимута и угла места цели относительно целеуказателя в режиме последовательных засечек положения цели, расчет в пульте разведчика топографических координат, направления и скорости движения цели, на основе координат цели, скорости цели и предварительно заданных метеоданных, баллистических поправок, времени подготовки орудия и снаряда к стрельбе, расчет прогнозируемой точки встречи снаряда с целью на поверхности земли, расчет установок стрельбы по координатам орудия и координатам прогнозируемой точки встречи снаряда с целью, расчет времени выстрела для поражения цели в прогнозируемой точке с учетом фактора местности и дорожной сети, установку единого компьютерного времени в пульте разведчика и пульте огневой позиции, реализацию установок стрельбы, выдачу из пульта огневой позиции сигнала на выстрел при наступлении времени момента выстрела, производство выстрела, передачу с пульта огневой позиции на пульт разведчика по каналу цифровой радиосвязи времени включения лазерного излучения целеуказателя, автоматическую посылку из пульта разведчика в целеуказатель сигнала включения лазерного излучения при достижении необходимого времени включения, наведение снаряда на цель, подсвеченную лазерным излучением целеуказателя, отличающийся тем, что дополнительно в пульт разведчика вводят набор вероятных маршрутов движения цели и после обнаружения цели выбирают ближайший к измеренным координатам цели маршрут, с учетом которого осуществляют расчет прогнозируемой точки встречи снаряда с целью.

2. Способ стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения по движущейся цели, включающий топографическую привязку целеуказателя и огневой позиции к местности, выбор на местности точки, в которой планируется поразить цель, измерение расстояния от целеуказателя до точки поражения цели, азимута и угла места точки поражения цели относительно целеуказателя, расчет в пульте разведчика топографических координат точки поражения цели, преобразование их в последовательность двоичных кодов и передачу по цифровой радиосвязи в пульт огневой позиции, расчет установок стрельбы в пульте огневой позиции по данным топографической привязки орудия, координатам точки поражения цели, прогнозируемой с учетом фактора местности и дорожной сети, метеоданных и баллистических поправок, реализацию установок стрельбы на орудии, разведку цели после реализации установок стрельбы, причем измерение координат цели ведут в режиме последовательных засечек положения цели с определением в пульте разведчика направления и скорости движения цели, после чего в пульте разведчика рассчитывают координаты точки выстрела и рассчитывают время момента выстрела, при наступлении которого из пульта разведчика на пульт огневой позиции выдают команду на выстрел, осуществляют выстрел и передают с пульта огневой позиции на пульт разведчика по каналу цифровой радиосвязи время включения лазерного излучения целеуказателя, при наступлении которого автоматически выдают из пульта разведчика в целеуказатель сигнал включения лазерного излучения, осуществляют наведение снаряда на цель, подсвеченную лазерным излучением целеуказателя, отличающийся тем, что дополнительно в пульт разведчика вводят набор вероятных маршрутов движения цели, а после обнаружения цели выбирают ближайший к измеренным координатам цели маршрут, а расчет координат точки выстрела осуществляют с учетом упомянутого маршрута, скорости цели и времени полета управляемого снаряда к выбранной точке поражения цели.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что время момента выстрела рассчитывают по формуле:

t_в=t_тек+D _ц-тв/V-t_связи,

где t _тек - текущее значение времени, с;

t _связи - время передачи команды на выстрел с пульта разведчика до орудия, с;

V - скорость цели, м/с;

D _ц-тв - длина участка пути маршрута движения цели от точки местонахождения цели на момент времени t_тек до точки (Х_тв, Y_тв , Z_тв), м,

где (Х _тв, Y_тв, Z_тв ) - координаты точки выстрела, лежащей на траектории маршрута движения цели на расстоянии D_тв-тпц, м;

D_тв-тпц - V·t_полета ,

где D_тв-тпц - длина участка маршрута от точки выстрела (Х_тв, Y _тв, Z_тв) до точки поражения цели (Х_тпц, Y_тпц, Z _тпц), м;

t_полета - время полета снаряда в точку поражения цели, с.

Описание изобретения к патенту

Группа изобретений относится к области вооружения, в частности к системам управления огнем артиллерийскими снарядами с лазерной полуактивной головкой самонаведения, захватывающей подсвеченную цель на конечном участке траектории.

Группа изобретений предназначена для управления огнем минометов и ствольной артиллерии при стрельбе по движущейся цели управляемыми артиллерийскими боеприпасами, а также управляемыми ракетами с головкой самонаведения.

Известен способ стрельбы по движущимся целям из пушек неуправляемыми боеприпасами [патент RU №2111437 от 20.05.98 г. МПК 6 F41G 5/14. - Способ и устройство для наводки орудия]. Недостатком способа является то, что данный способ не учитывает особенности стрельбы управляемыми боеприпасами.

В качестве ближайшего аналога выбран способ стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения [патент RU №2291371 от 10.01.2007 г. МПК 7 F41G 5/00, 7/22. - Способ стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения (варианты)].

Группа изобретений реализуется в виде двух вариантов. Указанная задача по первому варианту выполняется за счет того, что способ стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения включает топографическую привязку целеуказателя и огневой позиции к местности, обнаружение цели целеуказателем, измерение расстояния от целеуказателя до цели, азимута и угла места цели относительно целеуказателя в режиме последовательных засечек положения цели, расчет в пульте разведчика топографических координат направления и скорости движения цели, преобразование координат, скорости и направления движения цели в пульте разведчика в последовательность двоичных кодов и передачу их по цифровой радиосвязи в пульт огневой позиции, на основе полученных данных и предварительно заданных метеоданных, баллистических поправок, времени подготовки орудия и снаряда к стрельбе расчет прогнозируемой точки встречи снаряда с целью на поверхности земли, расчет установок стрельбы по координатам орудия и координатам прогнозируемой точки встречи снаряда с целью, расчет времени момента выстрела для поражения цели в прогнозируемой точке, установку единого компьютерного времени в пульте разведчика и пульте огневой позиции, реализацию установок стрельбы, выдачу из пульта огневой позиции сигнала на выстрел при наступлении времени момента выстрела, производство выстрела, передачу с пульта огневой позиции на пульт разведчика по каналу цифровой радиосвязи времени включения лазерного излучения целеуказателя, автоматическую посылку из пульта разведчика в целеуказатель сигнала включения лазерного излучения при достижении необходимого времени включения, наведение снаряда на цель, подсвеченную лазерным излучением целеуказателя.

По второму варианту способ стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения заключается в следующем: выполняют топографическую привязку целеуказателя и огневой позиции к местности, на местности выбирают точку, в которой планируется поразить цель, измеряют расстояние от целеуказателя до точки поражения цели, азимут и угол места точки поражения цели относительно целеуказателя, в пульте разведчика рассчитывают топографические координаты точки поражения цели, преобразуют их в последовательность двоичных кодов и передают по цифровой радиосвязи в пульт огневой позиции. В пульте огневой позиции по данным топографической привязки орудия, координатам точки поражения цели и введенным с клавиатуры метеоданным и баллистическим поправкам рассчитывают установки стрельбы, которые реализуют на орудии. Разведку цели выполняют с пульта разведчика после реализации установок стрельбы на орудии, причем измерение координат цели ведут в режиме последовательных засечек положения цели с определением направления и скорости движения цели. В пульте разведчика с учетом скорости, направления движения цели и времени полета управляемого снаряда в точку поражения цели рассчитывают координаты точки выстрела, при попадании цели в которую необходимо выдать команду на выстрел, и рассчитывают время момента выстрела, т.е. время, когда цель достигнет точки выстрела. При наступлении времени момента выстрела из пульта разведчика на пульт огневой позиции выдают сигнал на выстрел. Производится выстрел и с пульта огневой позиции на пульт разведчика по каналу цифровой радиосвязи передают время включения лазерного излучения целеуказателя, при наступлении которого автоматически выдается из пульта разведчика в целеуказатель сигнал включения лазерного излучения. Снаряд наводится на цель, подсвеченную лазерным излучением целеуказателя.

Недостатком ближайшего аналога является то, что способ предполагает только прямолинейное движение цели и не учитывает условий местности, которые вынудят цель двигаться непрямолинейно. Отсутствие данных о том, как будет двигаться цель во время подготовки к выстрелу и полета управляемого боеприпаса к точке поражения цели может приводить к промаху при стрельбе по движущейся цели, так как неточно будет рассчитана прогнозируемая точка, и соответственно установки стрельбы для первого варианта или неточно будет определен момент выстрела для второго варианта.

Задачей предлагаемой группы изобретений является повышение точности наведения снаряда на движущуюся цель за счет прогнозирования вероятной траектории движения цели и использования этих данных для более точного расчета установок стрельбы или момента выстрела.

Указанная задача в первом варианте достигается за счет того, что в известном способе стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения по движущейся цели, включающем топографическую привязку целеуказателя и огневой позиции к местности, обнаружение цели целеуказателем, измерение расстояния от целеуказателя до цели, азимута и угла места цели относительно целеуказателя в режиме последовательных засечек положения цели, расчет в пульте разведчика топографических координат, направления и скорости движения цели, на основе координат цели, скорости цели и предварительно заданных метеоданных, баллистических поправок, времени подготовки орудия и снаряда к стрельбе, расчет прогнозируемой точки встречи снаряда с целью на поверхности земли, расчет установок стрельбы по координатам орудия и координатам прогнозируемой точки встречи снаряда с целью, расчет времени момента выстрела для поражения цели в прогнозируемой точке с учетом фактора местности и дорожной сети, установку единого компьютерного времени в пульте разведчика и пульте огневой позиции, реализацию установок стрельбы, выдачу из пульта огневой позиции сигнала на выстрел при наступлении времени момента выстрела, производство выстрела, передачу с пульта огневой позиции на пульт разведчика по каналу цифровой радиосвязи времени включения лазерного излучения целеуказателя, автоматическую посылку из пульта разведчика в целеуказатель сигнала включения лазерного излучения при достижении необходимого времени включения, наведение снаряда на цель, подсвеченную лазерным излучением целеуказателя, новым является то, что дополнительно в пульт разведчика вводят набор вероятных маршрутов движения цели и после обнаружения цели выбирают ближайший к измеренным координатам цели маршрут, с учетом которого осуществляют расчет прогнозируемой точки встречи снаряда с целью.

Указанная задача во втором варианте достигается за счет того, что в известном способе стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения по движущейся цели, включающем топографическую привязку целеуказателя и огневой позиции к местности, выбор на местности точки, в которой планируется поразить цель, измерение расстояния от целеуказателя до точки поражения цели, азимута и угла места точки поражения цели относительно целеуказателя, расчет в пульте разведчика топографических координат точки поражения цели, преобразование их в последовательность двоичных кодов и передачу по цифровой радиосвязи в пульт огневой позиции, расчет установок стрельбы в пульте огневой позиции по данным топографической привязки орудия, координатам точки поражения цели, прогнозируемой с учетом фактора местности и дорожной сети, метеоданных и баллистических поправок, реализацию установок стрельбы на орудии, разведку цели после реализации установок стрельбы, причем измерение координат цели ведут в режиме последовательных засечек положения цели с определением в пульте разведчика направления и скорости движения цели, после чего в пульте разведчика рассчитывают координаты точки выстрела и время момента выстрела, при наступлении которого из пульта разведчика на пульт огневой позиции выдают команду на выстрел, осуществляют выстрел и передают с пульта огневой позиции на пульт разведчика по каналу цифровой радиосвязи время включения лазерного излучения целеуказателя, при наступлении которого автоматически выдается из пульта разведчика в целеуказатель сигнал включения лазерного излучения, осуществляют наведение снаряда на цель, подсвеченную лазерным излучением целеуказателя, новым является то, что дополнительно в пульт разведчика вводят набор вероятных маршрутов движения цели, а после обнаружения цели выбирают ближайший к измеренным координатам цели маршрут, расчет же координат точки выстрела осуществляют с учетом упомянутого маршрута, скорости цели и времени полета управляемого снаряда к выбранной точке поражения цели.

Первый вариант способа поясняется графическим материалом фиг.1. Второй вариант способа поясняется графическим материалом фиг.2.

Предлагаемые способы стрельбы из артиллерийского орудия управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения реализуют следующим образом (фиг.1 и 2). В боевом порядке артиллерийская батарея располагается на большой дальности от линии соприкосновения с противником. К линии боевого соприкосновения высылается разведчик с лазерным целеуказателем-дальномером (ЛЦД), аппаратурой спутниковой навигации, цифровой радиостанцией и пультом разведчика, причем выходы ЛЦД, аппаратуры спутниковой навигации и цифровой радиостанции через разъемы подключены к процессору пульта разведчика.

С помощью аппаратуры спутниковой навигации определяются координаты ЛЦД (Х_ЛЦД, Y_ЛЦД, Z _ЛЦД), например в прямоугольной географической системе, и вводятся в пульт разведчика. В пульте огневой позиции, например с аппаратуры спутниковой навигации, вводятся координаты широты, долготы и высоты орудия (X_ОП, Y _ОП, Z_ОП), с клавиатуры для баллистических расчетов вводят метеоданные, баллистические поправки, время подготовки орудия и снаряда к стрельбе. Эти данные передаются по каналу связи на пульт разведчика.

Лазерный целеуказатель с дальномером и визирным каналом служит для обнаружения и сопровождения цели, а также для определения расстояния от ЛЦД до цели, азимута и угла места цели относительно ЛЦД.

В пульт разведчика вводится информация о вероятных маршрутах движения цели, например это может быть участок дороги. Маршрут вероятного движения цели может быть введен в пульт разведчика, например, следующими способами:

- с помощью ЛЦД путем последовательного замера координат точек на местности, которые определяют вероятный маршрут движения цели;

- маршрут может быть указан на электронной карте местности, если данные о местности записаны в память пульта разведчика;

- координаты вероятного маршрута движения цели могут быть заранее замерены с помощью аппаратуры спутниковой навигации пульта разведчика.

В первом варианте разведчик с помощью ЛЦД с интервалом, например, 20 с производит несколько замеров дальности до цели, азимута и угла места цели относительно целеуказателя (D_i, _i, _i). Результаты замеров передаются в пульт разведчика и преобразуются, например, в земную систему координат топографической привязки к местности (Х _ц, Y_ц, Z_ц), отображаются на экране пульта разведчика. По нескольким замерам координат цели рассчитываются скорость и направление движения цели.

В пульте разведчика рассчитывается прогнозируемая точка встречи снаряда с целью на основе координат цели, скорости и заданного маршрута ее движения, предварительно введенных метеоданных, баллистических поправок и времени подготовки орудия к выстрелу, например, в следующей последовательности:

1. Вычисляются параметры первого приближения:

- координаты прогнозируемой точки (Х_ПТ1, Y_ПТ1 , Z_ПТ1), лежащие на маршруте на расстоянии D=V*t_{подг.орудия} от координат последнего местоположения цели,

где V - скорость цели,

t _{подг.орудия} - время подготовки снаряда и орудия к стрельбе;

- дальность до цели ;

- время полета снаряда t_п1 в прогнозируемую точку (например, по зависимостям [Патент RU №2111437 от 20.05.98 г. МПК 6 F41G 5/14. - Способ и устройство для наводки орудия]).

2. Вычисляются параметры второго приближения:

- координаты прогнозируемой точки (Х _пт2, Y_пт2, Z_пт2 ), лежащие на маршруте на расстоянии D=V*(t_{подг.орудия} +t_п1) от координат последнего местоположения цели;

- дальность до цели ;

- расстояние между прогнозируемыми точками первого и второго приближения ;

- время полета снаряда t_п2 (например, по зависимостям [Патент RU №2111437 от 20.05.98 г. МПК 6 F41G 5/14. - Способ и устройство для наводки орудия]) в прогнозируемую точку;

- если D_ц1-2 >50 м, то итерационный процесс вычисления координат прогнозируемой точки продолжается, иначе в качестве координат прогнозируемой точки принимается результат итерационного процесса Х _пт, Y_пт, Z_пт .

Для прогнозируемой точки автоматически вычисляются баллистические установки стрельбы орудия, например, по зависимостям, приведенным в патенте [Патент RU №2111437 от 20.05.98 г. МПК 6 F41G 5/14. - Способ и устройство для наводки орудия]. Рассчитанные установки стрельбы и момент времени выстрела передаются на пульт огневой позиции.

С использованием средств ориентирования осуществляется наведение заряженного орудия на цель по установкам стрельбы. Для поражения цели в прогнозируемой точке в пульте огневой позиции автоматически идет обратный отсчет времени до момента выстрела. При наступлении этого времени на орудие выдается команда на выстрел и осуществляется выстрел. Время момента выстрела определяется, например, по следующей формуле:

t_В =t_H+t_P+t _{подг.орудия},

где t_B - время момента выстрела;

t_H - время последнего замера координат цели;

t_P - время выполнения расчетов;

t_{подг.орудия} - время подготовки снаряда и орудия к стрельбе.

Во втором варианте разведчик с помощью ЛЦД выбирает на местности точку поражения цели (ПЦ), в которой планируется поразить цель. Разведчик с помощью ЛЦД производит замер расстояния от ЛЦД до точки ПЦ, азимута и угла места точки ПЦ относительно ЛЦД (D _ТПЦ, _ТПЦ, _ТПЦ). Результаты замеров передаются в пульт разведчика и преобразуются, например, в земную систему координат топографической привязки к местности (Х _ТПЦ, Y_ТПЦ, Z_ТПЦ ), отображаются на экране пульта разведчика. Координаты точки ПЦ преобразуются в последовательность двоичных кодов, например, по стандарту EIA интерфейса RS232C и передаются в пульт огневой позиции по цифровой радиосвязи.

В пульте огневой позиции, например с аппаратуры спутниковой навигации, вводятся координаты широты, долготы и высоты орудия (X_ОП, Y _ОП, Z_ОП), с клавиатуры для баллистических расчетов вводят метеоданные и баллистические поправки.

В пульте огневой позиции для точки ПЦ вычисляются баллистические установки стрельбы орудия, например, по зависимостям, приведенным в патенте RU №2111437 от 20.05.98 г. МПК 6 F41G 5/14. - Способ и устройство для наводки орудия. Рассчитанные установки для стрельбы передаются командиру орудия.

С использованием средств ориентирования осуществляется наведение заряженного орудия на цель по установкам стрельбы.

При обнаружении цели, движущейся в направлении точки ПЦ, разведчик с помощью ЛЦД с интервалом, например, 10 с производит несколько замеров дальности до цели, азимута и угла места цели относительно ЛЦД (D_i, _i, _i). Результаты замеров передаются в пульт разведчика и преобразуются, например, в земную систему координат топографической привязки к местности (Х _ц, Y_ц, Z_ц), отображаются на экране пульта разведчика. По нескольким замерам координат цели рассчитываются скорость и направление движения цели.

Для поражения цели в точке ПЦ в пульте разведчика с использованием координат цели, ее скорости и маршрута движения, а также координат точки ПЦ, рассчитывается время момента выстрела, например, в следующей последовательности:

1. Топографические координаты точки выстрела (Х_ТВ, Y _ТВ, Z_ТВ) находятся на траектории маршрута на расстоянии D_тв-тпц от точки поражения цели (Х_ТПЦ, Y _ТПЦ, Z_ТПЦ)

D _тв-тпц=V*t_полета,

где V - скорость цели,

t_полета - время полета снаряда в точку поражения цели;

2. Расстояние от цели до точки выстрела D_ц-тв определяют по траектории маршрута от точки местонахождения цели на момент времени t _тек до точки выстрела (Х_ТВ, Y _ТВ, Z_ТВ), после чего рассчитывают время момента выстрела по формуле:

t_В =t_тек+D_ц-тв/V-t _связи,

где t_тек - текущее значение времени;

t_связи - время передачи команды на выстрел с пульта разведчика до командира орудия.

При наступлении времени момента выстрела t _в (цель находится в точке выстрела) с пульта разведчика на пульт огневой позиции передается команда на выстрел и с орудия осуществляется выстрел.

В предлагаемых способах в момент выстрела на пульте огневой позиции командиром включается кнопка "Выстрел" и автоматически формируется и передается в пульт разведчика сообщение о выстреле. При этом с пульта огневой позиции считывается время выстрела по показаниям таймера часов системы единого времени и назначается время задержки включения ЛЦД в режим подсвета цели, учитывая общее время полета снаряда; оно передается в пульт разведчика в виде значения времени включения ЛЦД в режим подсвета цели. Сообщение "Выстрел", содержащее время включения ЛЦД в режим подсвета цели, передается на пульт разведчика в виде последовательности двоичных кодов. Орудие можно переводить в походное положение и перевозить на новую позицию.

Разведчик через ЛЦД продолжает сопровождать цель, держать ее в перекрестии визирного канала.

В пульт разведчика по цифровой радиосвязи приходит сообщение о выстреле и требуемом времени включения ЛЦД в режим подсвета цели. Автоматически устанавливается время включения лазерного излучения ЛЦД исходя из показаний единого времени пульта огневой позиции и пульта разведчика.

В соответствующий момент времени сигнал на включение лазерного излучения из пульта разведчика автоматически выдается по цифровому интерфейсу, например RS232, в ЛЦД и луч лазера подсвечивает цель.

При подлете снаряда к цели головка самонаведения на снаряде сканирует земную поверхность в поисках следа луча лазера. При обнаружении лазерного пятна в управляемом снаряде вырабатываются команды на рули, обеспечивающие наведение снаряда в центр лазерного пятна.

Преобразования координат в предлагаемых способах могут производиться с использованием следующих систем координат.

Привязку ЛЦД и огневой позиции, на которой расположено орудие, к местности желательно производить в географической системе координат (СК) с фиксацией широты, долготы и высоты местоположения.

ЛЦД фиксирует цель в полярной СК (расстояние, азимут, угол места). В пульте разведчика координаты цели, введенные с ЛЦД, преобразуются в географическую СК. Через радиосвязь координаты топографической привязки цели в географической СК поступают в пульт огневой позиции.

В пульте огневой позиции по координатам цели и орудия определяют дальность до цели, перепад высот, а также производят расчет установок стрельбы в полярной системе координат, связанной с орудием; причем ось Х системы координат ориентирована на север. По этим координатам наводят орудие.

Снаряд на первом участке при неуправляемом полете движется по траектории, определяемой наводкой орудия. На втором участке после включения головки самонаведения управление снарядом идет в полярной СК, связанной с продольной осью снаряда.

Для реализации способа могут применяться устройства, приведенные в прототипе.

Группа изобретений - способ стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения по сравнению с прототипом позволяет повысить точность стрельбы артиллерийскими управляемыми снарядами и ракетами при поражении движущейся цели за счет использования данных о вероятной траектории движения цели.

Источники информации

1. Патент RU №2111437 от 20.05.98 г. МПК 6 F41G 5/14. - Способ и устройство для наводки орудия.

2. Патент RU №2291371 от 10.01.2007 г. МПК 7 F41G 5/00, 7/22. - Способ стрельбы управляемым снарядом с лазерной полуактивной головкой самонаведения (варианты).