DE2912586C1 - Verfahren zur Berechnung des Vorhaltes fuer die Abwehrwaffen eines Flugabwehrsystems - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Berechnung des Vorhaltes für die Abwehrwaffen eines Flugabwehrsystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiges Verfahren geht aus dem Stand der Technik hervor.

In einer Feuerleiteinrichtung für Flugabwehrsysteme kommt dem Vorhalterechner eine besondere Bedeutung zu. Das Problem der Vorhalterechnung besteht darin, die Waffe so zu richten, daß sich Ziel und Geschoß zur selben Zeit am selben Ort treffen. Wie in Fig. 1 zur Erläuterung der Berechnung des Treffpunktvektors dargestellt, muß zur Bestimmung dieses Treffpunktvektors r_T neben den Zieldaten, die ein Sensor liefert, die von der Ballistik des Geschosses abhängige Geschoßflugbahn berücksichtigt werden. Zur rechnerischen Ermittlung des Vorhaltes können folgende zwei Gleichungen aufgestellt werden:

l-TT = T_u+V_ZiEL-T_f (1)

2- Tf = f_bett (r_T) oder 7_T = fö_u (T_f) (2)

In Gleichung 1 bedeuten 7_M = Meßpunktvektor, ^vziEL = Zielgeschwindigkeit, 2} = Geschoß-Flugzeit (unbekannt).

Die Gleichung 2 stellt eine empirisch ermittelte, nichtalgebraische Funktion dar. Die Auflösung des Gleichungssystems (1) und (2) kann daher mathematisch nur durch eine Iterationsrechnung erfolgen.

Im Vorhalterechner können zur Lösung der Gleichungssysteme I und 2 Analog- oder Digitalrechner eingesetzt werden. Bei Anwendung eines Analogrechners wird im allgemeinen eine Vergleichsschaltung mit Servosystem verwendet. Dabei bildet eine Welle des Rechners die Geschoß-Flugzeit nach. Ein Signal, das aus der Differenz der Treffpunktvektoren nach Gleichung 1 und 2 gewonnen wird, treibt die Welle so lange an, bis die richtige Geschoß-Flugzeit ermittelt ist.
Bei Verwendung eines Digitalrechners erfolgt die

κι Lösung in der Regel nach dem Iterationsverfahren.

Eine Schwierigkeit hierbei ist jedoch die erforderliche kurze Rechenzeit, die durch die Notwendigkeit des Echt-Zeit-Betriebs entsteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Feuerleiteinrichtung der eingangs genannten Art eine Bestimmung des Vorhaltes nach einem abgewandelten Iterationsverfahren mit erheblich verkürzter Rechenzeit zu ermöglichen.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit den Merkmalen nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Von den in «-parallelen Rechenvorgängen vorgegebenen Werten der möglichen Geschoß-Flugzeit wird jeweils diejenige als der wahren Geschoß-Flugzeit am naheliegendsten angesehen, die bei der Differenzbildung der Ergebnisse aus den beiden Gleichungen des Gleichungssystems gegenüber den Differenzwerten aus. den anderen Rechen vorgängen den kleinsten Wert liefert. Nachstehend sind zur Ermittlung der Geschoß-Flugzeit eine Gleichung (3) aus η Gleichungssystemen (1), (2) angegeben und jeweils die Differenz Ar der beiden Ergebnisse jedes Gleichungssystems gebildet.

^rT\\ ^=rM+ ^VZial'Tfi

^rT2\ ⁼fb~ll

^rT\n ^=rM~t~ VZiel'

^rT2n⁼fb~all(Tf„)

-Tr₂₀)= Ar₁

= Ar₁

-Tr₂₁) = Ar_n

Von den η durch zeitgleiche Rechnungen erhaltenen η Ergebnissen Ar₁ wird der kleinste Wert Ar₁ min bestimmt. Der mit der Geschoß-Flugzeit T_fi, die zu dem Ergebnis Ar₁ min führte, errechnete Treffpunktvektor r_Ti wird zur Vorhaltbestimmung verwendet.

Um die Anzahl der notwendigen parallelen Rechenstufen möglichst klein zu halten, wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung aus den Ziel-Daten 7_M und T_M ein Näherungswert für die Geschoß-Flugzeit ermittelt, der zur Gewinnung der

benötigten verschiedenen Geschoß-Flugzeiten für die parallelen Rechenstufen durch einen additiven Wert ± mAt variiert wird.

Dabei sollte der Wert At so gewählt sein, daß At = 2 ε ist, wobei mit ε der zumutbare Fehler gegen-

über der wahren Geschoß-Flugzeit bezeichnet ist und

m die Werte m = 0,1,2

1 !annimmt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der F i g. 2 näher erläutert.

In der Fi g. 2 ist ein Blockschaltbild eines Feuerleitrechners dargestellt. Die von einem nicht dargestellten Sensor gelieferten Flugobjekt-Positionsdaten 7_M und

r_M gelangen parallel an eine Stufe 1 zur Koordinatentransformation und zur Geschwindigkeits- und Beschleunigungsrechnung, an eine Stufe 2 zur näherungsweisen Bestimmung der Geschoß-Flugzeit 7}„ sowie an den Eingang einer Anzahl von η Recheneinheiten Dl, Dl...Dn. In den Recheneinheiten werden die Vorhalt- und Ballistikrechenoperationen durchgeführt. Die Recheneinheiten sind eingangssei tig außerdem mit dem Ausgang der Stufe 1 verbunden. An einem weiteren Eingang der Recheneinheit Dl wird die näherungsweise ermittelte Geschoß-Flugzeit aus Stufe 2 zugeführt. Dementsprechend erhalten die Recheneinheiten Dl...Dn über je eine Additionsstufe AsI, AsI...Asn eine variierte Geschoß-Flugzeit (Tp ± 1,2,..JtAt).

Von den Ausgangswerten jeder der Recheneinheiten werden Differenzwerte ArI, ArI...Arn gebildet, die gemeinsam in eine als Selektor arbeitende Stufe 3 zur Minimumbestimmung eingegeben werden. Über einen von der Stufe 3 gesteuerten Schalter S wird der Ausgangswert derjenigen Recheneinheit Dl, Dl...Dn für die endgültige Berechnung des Geschützwinkels ausgewählt, der zur Bildung des kleinsten Differenzwertes Ar geführt hat. Die für die Ausrichtung der Waffe erforderlichen Signale werden in der Stufe 4 gebildet.
Die nach dem Selektionsprinzip arbeitende be-

K) schriebene Einrichtung zur Vorhaltberechnung benötigt gegenüber dem Iterationsverfahren erheblich weniger Rechenzeit. Der parallele gleichartige Aufbau der Recheneinheiten Dl, Dl...Dn verleiht zudem einem Feuerleitrechner, der nach dem beschriebenen Prinzip arbeitet, eine inhärente Redundanz, d. h., der Ausfall eines oder mehrerer der η Digitalrechner verringert im ungünstigen Fall nur die Rechengenauigkeit.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Berechnung des Vorhaltes für die Abwehrwaffen eines Flugabwehrsystems aus der Geschoß-Flugzeit mit einem Digitalrechner unter Anwendung eines durch Iterationsrechnung lösbaren Gleichungssystems zur Treffpunktvektor-Bestimmung, das die fortlaufend aus den Echosignalen eines Folgeradars gewonnenen Zieldaten und die Ballistik des Geschosses berücksichtigt, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleichungssystem (I₅ 2) in einem Parallelverfahren mit unterschiedlichen Werten der unabhängigen variablen Geschoß-Flugzeit (T_F) durch zeitgleiche Rechenoperationen in mehreren (n) selbständigen Recheneinheiten (Z)I, D2.:.Dn), bestehend aus je einem Vorhalt-und Ballistikteil bzw. Programmteil, gelöst wird, wobei diejenige Geschoß-Flugzeit (Tp), die bei der zeitgleichen Lösung des Gleichungssystems und nachfolgender Differenzbildung als Ergebnis den kleinsten Wert liefert, für die Vorhaltbestimmung verwendet wird.

2. Feuerleiteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Durchführung der zeitgleich erfolgenden Rechenoperationen aus den Zieldaten ein Näherungswert für die Geschoß-Flugzeit (Tf₀) ermittelt wird, der durch einen additiven Wert ± mA t variiert wird, wobei der Wert At = 2εgewählt ist; darin bedeuten m = 0,1,2...

(j — 1 ) und ε = zumutbarer Fehler zwischen wahrer Geschoß-Flugzeit und der nach diesem Verfahren ermittelten Geschoß-Flugzeit Tf₁.