DE2912586C1 - Procedure for calculating the reserve for the defense weapons of an air defense system - 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.The invention relates to a method for calculating the reserve for the defensive weapons of a Air defense system according to the preamble of claim 1. Such a method is based on the State of the art.

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:In a fire control system for air defense systems, the lead computer is of particular importance. The problem with the lead calculation is to aim the weapon so that the target and projectile meet at the same time in the same place. As shown in FIG. 1 to explain the calculation of the point of impact vector, in order to determine this point of impact vector r _{T, in} addition to the target data supplied by a sensor, the projectile trajectory, which is dependent on the ballistics of the projectile, must be taken into account. The following two equations can be set up to calculate the lead:

l-TT = T_u+V_ZiEL-T_f (1) l-TT = T _u + V _ZiEL -T _f (1)

2- Tf = f_bett (r_T) oder 7_T = fö_u (T_f) (2)2- Tf = f _bed (r _T ) or 7 _T = fö _u (T _f ) (2)

In Gleichung 1 bedeuten 7_M = Meßpunktvektor, ^vziEL = Zielgeschwindigkeit, 2} = Geschoß-Flugzeit (unbekannt).In equation 1, 7 _M = measuring point ^{vector, v} ziEL = target speed, 2} = projectile flight time (unknown).

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.Equation 2 represents an empirically determined, non-algebraic function. The resolution of the System of equations (1) and (2) can therefore mathematically only be carried out by an iteration calculation.

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 dieAnalog or digital computers can be used in the lead calculator to solve the systems of equations I and 2. When using an analog computer, a comparison circuit with a servo system is generally used. A wave from the computer simulates the projectile flight time. A signal, which is obtained from the difference between the point of impact vectors according to equations 1 and 2, drives the shaft until the correct projectile flight time is determined.
When using a digital computer, the

κι Lösung in der Regel nach dem Iterationsverfahren.κι solution usually according to the iteration process.

Eine Schwierigkeit hierbei ist jedoch die erforderliche kurze Rechenzeit, die durch die Notwendigkeit des Echt-Zeit-Betriebs entsteht.One difficulty here, however, is the short computing time required, which is due to the necessity of the Real-time operation arises.

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.The invention is based on the object of making it possible for a fire control device of the type mentioned at the outset to be able to determine the lead according to a modified iteration method with considerably reduced computing time.
According to the invention, this object is achieved with the features according to the characterizing part of claim 1.

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. Of the values of the possible projectile flight time given in parallel arithmetic operations, the one that is most obvious to the true projectile flight time is considered to be that which is derived from the difference between the results from the two equations of the system of equations and the difference values. supplies the smallest value to the other arithmetic operations. In the following, an equation (3) from η equation systems (1), (2) is given to determine the projectile flight time and the difference Ar of the two results of each equation system is formed.

^rT\\ ^=rM+ ^VZial'Tfi ^r T \\ ^{= r} M + ^V Zial'Tfi

^rT2\ ⁼fb~ll ^r T2 \ ⁼ fb ~ ll

^rT\n ^=rM~t~ VZiel' ^r T \ n ^{= r} M ~ t ~ VZiel '

^rT2n⁼fb~all(Tf„) ^r T2n ⁼ fb ~ all (Tf ")

-Tr₂₀)= Ar₁ -Tr ₂₀ ) = Ar ₁

= Ar₁ = Ar ₁

-Tr₂₁) = Ar_n -Tr ₂₁ ) = 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.Of the η by simultaneous calculations results obtained η Ar ₁ is the smallest value determined Ar ₁ min. The hit point vector r _Ti calculated with the projectile flight time T _fi , which led to the result Ar ₁ min, is used to determine the lead.

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 derIn order to keep the number of necessary parallel computing stages as small as possible, according to an advantageous development of the invention, an approximate value for the projectile flight time is determined from the target data 7 _M and T _{M, which is used to obtain the}

benötigten verschiedenen Geschoß-Flugzeiten für die parallelen Rechenstufen durch einen additiven Wert ± mAt variiert wird.required different projectile flight times for the parallel computing stages is varied by an additive value ± mAt.

Dabei sollte der Wert At so gewählt sein, daß At = 2 ε ist, wobei mit ε der zumutbare Fehler gegen-The value At should be chosen so that At = 2 ε, where ε is the reasonable error

über der wahren Geschoß-Flugzeit bezeichnet ist undis designated above the true projectile flight time and

m die Werte m = 0,1,2 m the values m = 0,1,2

1 !annimmt.1! Assumes.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der F i g. 2 näher erläutert.Further details of the invention are given with reference to FIGS. 2 explained in more detail.

In der Fi g. 2 ist ein Blockschaltbild eines Feuerleitrechners dargestellt. Die von einem nicht dargestellten Sensor gelieferten Flugobjekt-Positionsdaten 7_M undIn Fi g. 2 shows a block diagram of a fire control computer. The flying object position data 7 _M and, supplied by a sensor (not shown)

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). r _M arrive in parallel at a stage 1 for coordinate transformation and for speed and acceleration calculation, to a stage 2 for the approximate determination of the projectile flight time 7} "and to the input of a number of η arithmetic units Dl, Dl ... Dn. The lead and ballistic arithmetic operations are carried out in the arithmetic units. The processing units are also connected to the output of stage 1 on the input side. The approximately determined projectile flight time from stage 2 is fed to a further input of the arithmetic unit Dl. Correspondingly, the arithmetic units Dl ... Dn receive a varied projectile flight time (Tp ± 1.2, .. JtAt) via an addition stage AsI, AsI ... Asn.

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-Difference values ArI, ArI . A switch S controlled by stage 3 is used to select the output value of that arithmetic unit Dl, Dl ... Dn for the final calculation of the gun angle which led to the formation of the smallest differential value Ar . The signals required for the alignment of the weapon are generated in stage 4.
The working according to the selection principle

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. K) for the calculation of the lead, as described above, requires considerably less computing time than the iteration method. The parallel, similar structure of the computing units Dl, Dl ... Dn also gives a fire control computer, which works according to the principle described, inherent redundancy, that is, the failure of one or more of the η digital computers only reduces the computational accuracy in the worst case.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

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Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 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.1. Method for calculating the reserve for the anti-aircraft weapons of an anti-aircraft system from the projectile flight time with a digital computer using an equation system solvable by iteration calculation for the determination of the point of impact, which takes into account the target data continuously obtained from the echo signals of a follow-up radar and the ballistics of the projectile characterized in that the equation system (I ₅ 2) in a parallel process with different values of the independent variable projectile flight time (T _F ) by simultaneous arithmetic operations in several (n) independent arithmetic units (Z) I, D2.:.Dn), consisting of A lead and ballistics part or program part each is solved, the projectile flight time (Tp) which delivers the lowest value as a result when the system of equations is solved at the same time and the difference is subsequently calculated, being used for the lead determination. 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... 2. Fire control device according to claim 1, characterized in that an approximate value for the projectile flight time (Tf ₀ ) is determined for the execution of the arithmetic operations taking place at the same time from the target data, which is varied by an additive value ± mA t , the value At = 2ε is chosen; where m = 0.1.2 ... (j — 1 ) und ε = zumutbarer Fehler zwischen wahrer Geschoß-Flugzeit und der nach diesem Verfahren ermittelten Geschoß-Flugzeit Tf₁. (j - 1) and ε = reasonable error between the true projectile flight time and the projectile flight time Tf ₁ determined using this method.