ES2567036T3 - Aparato y procedimiento para el guiado de un proyectil - Google Patents

Aparato y procedimiento para el guiado de un proyectil Download PDF

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ES2567036T3 ES07712413.9T ES07712413T ES2567036T3 ES 2567036 T3 ES2567036 T3 ES 2567036T3 ES 07712413 T ES07712413 T ES 07712413T ES 2567036 T3 ES2567036 T3 ES 2567036T3
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Abstract

Un procedimiento para el guiado de un proyectil, que comprende: - emitir desde la posición de lanzamiento del proyectil (40), una pluralidad de haces (UL, LL, LR, UR), apuntando cada haz a un vértice de un polígono (2) regular; - emitir un haz (EB) adicional desde la posición de lanzamiento, caracterizado porque además comprende: - determinar una posición del proyectil (42) con respecto a la pluralidad de haces y al haz adicional (UL, LL, LR, UR, EB), permitiendo la posición determinada la corrección de una trayectoria de proyectil con referencia al centro (1) del polígono regular formado por los haces (UL, LL, LR, UR), en el que el haz (EB) adicional engloba la pluralidad de haces (UL, LL, LR, UR) y transmite los datos al proyectil.

Description

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DESCRIPCION
Aparato y procedimiento para el guiado de un proyectil
La presente invencion se refiere a un aparato y un procedimiento para el guiado de un proyectil. Puede aplicarse al guiado de municiones hacia blancos.
Los misiles seguidores de haz se gman hacia un blanco siguiendo un patron de haz emitido desde la plataforma de lanzamiento y que apunta al blanco o a una posicion estimada del blanco en el futuro, como se describe por ejemplo en el documento US 5 601 255. La “Lmea de mira” es el procedimiento por el que se grna un misil hacia la posicion actual del blanco. La “Lmea de mando” es el procedimiento por el que se grna un misil hacia una posicion estimada del blanco en el futuro. El patron de haz puede hacerse de tantos haces como sea necesario. A menudo, los datos se codifican en alguno de los haces para comunicarse con los sistemas aerotransportados a bordo del misil. Dicho procedimiento implica el uso de equipos para detectar y rastrear el blanco.
Las agrupaciones monopulso se usan para detectar y rastrear el blanco y guiar el misil usando los mismos equipos alternadamente. Una agrupacion monopulso es un medio bien conocido para emitir haces electromagneticos de frecuencia individual en diferentes direcciones. Se basa en la tecnologfa de grna de ondas. El intervalo de frecuencias depende del tamano de las grnas de ondas que conforman la agrupacion monopulso. Las direcciones de emision dependen de la construccion de la bocina de emision en combinacion con el reflector de parabola. En una sola antena es posible detectar alternadamente el blanco y guiar el misil a un coste relativamente bajo. El patron de posicion de haz de forma cuadrada resultante de la estructura cuadrada de 4 grnas de ondas unidas dentro de una bocina de emision se usa para guiar misiles, suponiendo que el misil este iluminado por al menos algunos haces en cualquier lugar dentro del cuadrado.
Lamentablemente, debido a limitaciones ffsicas, los extremos de las grnas de ondas unidas dentro de la bocina de una agrupacion rara vez generan haces que se superpongan correctamente. Como consecuencia, puede existir una zona de sombra en la que el misil no recibe ningun haz y en la que no es posible la estimacion de una posicion relativa del misil. La zona de sombra esta localizada en las proximidades del centro del cuadrado, donde la desviacion es minima. Lo peor es que el misil puede perder los datos de control codificados en uno de los haces, evitando que el sistema de control aerotransportado a bordo del misil opere a pleno rendimiento.
De hecho, es bastante difmil fabricar una bocina de cuatro salidas que genere una pequena distancia angular entre los cuatro haces. Los 4 haces generados estan mas separados de lo necesario para el guiado. Usando material dielectrico en vez de aire dentro de las grnas de ondas, puede reducirse el espaciamiento entre las grnas de ondas. Pero las agrupaciones resultantes son mucho mas caras y las antenas son difmiles de ajustar.
La patente de Estados Unidos n.° 5.344.099 desvela un procedimiento de guiado de un misil por medio de un radar, emitiendo el radar cuatro haces paralelos que transmiten datos al misil. Sin embargo, la patente de Estados Unidos n.° 5.344.099 no desvela el uso de un haz adicional que integra los cuatro haces paralelos. La patente de Estados Unidos n.° US 5.831.571 desvela un sistema de guiado de cuatro haces con un haz de rastreo estrecho adicional, sin embargo, el haz adicional no integra los cuatro haces de guiado y no se usa para determinar la posicion del misil. Una desventaja de la solucion desvelada en estas patentes es que el misil puede perder datos cuando vuela en la zona de sombra localizada entre los haces.
La presente invencion ayuda a proporcionar un aparato y un procedimiento que pueden usarse para hacer frente a una posible zona de sombra en la que los haces del patron de guiado no iluminan el misil lo suficientemente bien.
De acuerdo con un primer aspecto, la presente invencion puede proporcionar un aparato para el guiado de un proyectil, en el que los haces se emiten usando una agrupacion monopulso que comprende 4 grnas de ondas, usandose cada grna de ondas alternadamente para emitir 4 haces que apuntan a los vertices de un cuadrado, usandose las 4 grnas de ondas simultaneamente para emitir un haz que integra los 4 haces anteriores. Debe entenderse que el aparato descrito anteriormente puede incorporar un procedimiento para el guiado de un proyectil.
En consecuencia, en un segundo aspecto, la presente invencion puede proporcionar un procedimiento para el guiado de un proyectil, que incluye la emision desde la posicion de lanzamiento del proyectil de haces de direccion de posicion que apuntan a los vertices de un polfgono regular, que incluye la emision desde la posicion de lanzamiento de un haz adicional que integra los haces anteriores. Al permitir la determinacion de la posicion del proyectil con respecto a los haces, la posicion determinada permite corregir la trayectoria del proyectil para mantener el proyectil mas cerca del centro del polfgono formado por los haces.
Preferentemente, el haz integrador puede ser la suma de los haces que forman el polfgono.
Por ejemplo, el polfgono regular puede ser un cuadrado.
En un modo de implementacion, los haces pueden emitirse alternadamente hacia un blanco.
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Preferentemente, la determinacion de la posicion relativa del proyectil en la trayectoria hacia el blanco puede realizarse a bordo del proyectil mediante un procedimiento de interpolacion de la medicion de intensidad de cada haz recibido por el proyectil.
Cada uno de los haces que forman el polfgono regular puede codificarse, secuenciarse temporalmente o modularse, con el fin de que pueda reconocerse facilmente a bordo del proyectil y el haz integrador puede usarse para enviar los datos de control que no deben perderse. Este haz integrador puede usarse para la interpolacion en caso de haces que se han perdido anteriormente en la secuencia.
Por lo tanto, una ventaja proporcionada por la presente invencion en cualquiera de sus aspectos es que no requiere modificaciones importantes de la mayona de los sistemas de guiado existentes basados en el principio de seguimiento de haz. De hecho, en el caso de los sistemas equipados con la bien conocida agrupacion monopulso de 4 grnas de ondas como un emisor, solo puede anadirse o modificarse el sistema de conmutacion para permitir que las 4 grnas de ondas emitan simultaneamente con el fin de formar el haz integrador como la suma de los 4 haces. En el caso de los sistemas equipados con una antena de barrido electronico que tendna que lanzar proyectiles que solo pueden guiarse con un patron de haz de acuerdo con la invencion, el haz integrador podna formarse facilmente despues de una simple actualizacion de un programa de direccion y formacion de haces.
Ademas, cualquier realizacion de la invencion puede basarse en procedimientos de interpolacion convencionales para beneficiarse del haz integrador. Por lo tanto, la invencion no implica una capacidad de calculo complementaria.
A continuacion, se describen ejemplos no limitantes de la invencion con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
la figura 1 ilustra esquematicamente el patron de haz ideal que debe obtenerse a partir del uso de una agrupacion de 4 grnas de ondas sin defectos de acuerdo con la tecnica anterior;
la figura 2, ilustra esquematicamente el patron de haz que se obtiene a partir del uso de una agrupacion de 4 grnas de ondas real de acuerdo con la invencion;
las figuras 3a, 3b, 3c, 3d, 3e y 3f ilustran esquematicamente un ejemplo de una antena de acuerdo con la invencion;
la figura 4 ilustra esquematicamente las posibles fases del procedimiento para el guiado de un proyectil de acuerdo con la invencion.
En las figuras, los mismos signos de referencia se asignan a los mismos elementos.
La figura 1 ilustra esquematicamente el patron de haz ideal que debe obtenerse a partir del uso de una agrupacion de 4 grnas de ondas sin defectos de acuerdo con la tecnica anterior. Las zonas UL, LL, LR y UR circulares o elfpticas representan areas de espacio en las que un misil puede iluminarse por cada uno de los 4 haces emitidos por la agrupacion de 4 grnas de ondas sin defectos. UL indica la izquierda superior, LL indica la izquierda inferior, LR indica la derecha inferior y UR indica la derecha superior. En la siguiente descripcion, cada haz se indica de manera similar a la zona que ilumina, es decir, haz UL, haz LL, haz LR y haz UR. La estructura cuadrada de las 4 grnas de ondas unidas dentro de la bocina de emision de la agrupacion monopulso sin defectos genera un patron de posicion de haz de forma cuadrada, que se representa por un cuadrado 2. Los vertices 4, 5, 6 y 7 de dicho cuadrado 2 son los centros de las zonas UL, LL, LR y UR elfpticas. Una posicion 1 representa el centro de dicho cuadrado 2. Cabe senalar que no hay ninguna zona de sombra en el patron de haz que se genera por la agrupacion monopulso de 4 grnas de ondas sin defectos y que la posicion 1 es la unica posicion en la que el misil esta iluminado por los 4 haces UL, LL, LR y UR. Siempre que el misil este localizado en el patron, tiene que recibir al menos alguno de los 4 haces para permitir la interpolacion de la posicion relativa.
Por ejemplo, teniendo en cuenta el procedimiento de “Lmea de mira”, el misil se lanza en la direccion de la posicion 1, que es una direccion precisa hacia el blanco. Tan pronto como se lanza, los haces UL, LL, LR y UR se emiten alternadamente, apuntando cada haz a uno de los vertices 4, 5, 6 o 7 del cuadrado 2 cuyo centro es la posicion 1. Como consecuencia, el centro del cuadrado es tanto la lmea de mira hacia el misil como la lmea de mira hacia el blanco. Tras la recepcion de los haces por un receptor a bordo del misil, los sistemas aerotransportados calculan la posicion del misil con respecto a los 4 haces UL, LL, LR y UR mediante un procedimiento de interpolacion basado en la intensidad de cada haz recibido. Si la posicion estimada no esta lo suficientemente cerca del centro 1 del cuadrado 2, es decir, no lo suficientemente cerca de la lmea de mira hacia el blanco, el misil puede corregir su trayectoria.
Pero la fabricacion de una agrupacion monopulso de 4 grnas de ondas sin defectos que genera un patron de haz ideal es diffcil. Como se destaca en la figura 2, las agrupaciones monopulso de 4 grnas de ondas reales a menudo pueden generar una zona de sombra en la que el misil no se ilumina lo suficiente y en la que el misil no puede ni corregir su trayectoria ni recibir datos con la suficiente confidencialidad.
La figura 2 ilustra esquematicamente el patron de haz que se obtiene a partir del uso de una agrupacion monopulso de 4 grnas de ondas real de acuerdo con la invencion. Una zona 3 de sombra en la que el misil no esta lo
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suficientemente iluminado por ninguno de los haces UL, LL, LR y UR aparece en las proximidades del centro 1 del cuadrado 2. Se debe a las limitaciones ffsicas de la agrupacion monopulso. En esta area del espacio, el misil no puede corregir su trayectoria ni recibir datos. Para permitir que el misil corrija su trayectoria o reciba datos fiables, incluso cuando esta localizado en la zona 3, la invencion propone emitir la suma de los 4 haces UL, LL, LR y UR. El haz EB resultante integra los haces UL, LL, LR y UR y cubre la zona 3 de sombra. En caso de una medicion de baja intensidad de alguno de los haces UL, LL, LR o UR, la medicion del haz EB puede usarse de todos modos para estimar la posicion del misil. El haz EB siempre puede usarse para enviar datos al misil, garantizando que no se pierdan nunca los datos.
Debe entenderse que pueden realizarse variaciones de los ejemplos descritos en el presente documento, tal como sera evidente para los expertos en la materia, sin alejarse del alcance de la presente invencion.
Las figuras 3a, 3b, 3c, 3d, 3e y 3f ilustran esquematicamente un ejemplo de antena que funciona de acuerdo con la invencion. Puede integrarse en una plataforma de lanzamiento para el guiado de misiles. Preferentemente, se implementa un patron de forma cuadrada mediante el uso de una agrupacion monopulso de 4 grnas de ondas convencional que comprende una bocina 30. Se alimenta energfa a traves de un sistema 32 de conmutacion. La bocina 30 esta dispuesta frente a una placa 31 de reflexion. Cada grna de ondas unida dentro de la bocina 30 se indica de manera similar al haz que genera, es decir, la grna de ondas UL, la grna de ondas LL, la grna de ondas LR y la grna de ondas UR. El sistema 32 de conmutacion permite seleccionar facilmente una sola grna de ondas para la emision de haces suministrando energfa solo para la conexion adecuada, asociandose cada grna de ondas a una conexion. Cada conexion se indica de manera similar a la grna de ondas que suministra, es decir, la conexion UL, la conexion LL, la conexion LR y la conexion UR. Preferentemente, las conexiones se conmutan alternadamente y los haces se emiten hacia el blanco. La figura 3a se centra, mediante una vista lateral, en la emision del haz UL. Por ejemplo, en una primera etapa, el sistema 32 de conmutacion esta configurado para suministrar energfa de radiofrecuencia solo a la conexion UL. El haz UL se refleja en toda la superficie de la placa 31 e ilumina la zona UL descrita anteriormente. Preferentemente, para facilitar el reconocimiento del haz UL por el receptor a bordo del misil, se codifica el haz UL. La figura 3b se centra, mediante una vista lateral, en la emision del haz LL. Por ejemplo, en una segunda etapa, el sistema 32 de conmutacion esta configurado para suministrar energfa solo a la conexion LL. El haz LL se refleja en toda la superficie de la placa 31 e ilumina la zona LL descrita anteriormente. Preferentemente, para facilitar el reconocimiento del haz LL por el receptor a bordo del misil, se codifica el haz LL. La figura 3c se centra, mediante una vista lateral, en la emision del haz UR. Por ejemplo, en una tercera etapa, el sistema 32 de conmutacion esta configurado para suministrar energfa solo a la conexion UR. El haz UR se refleja en toda la superficie de la placa 31 e ilumina la zona UR descrita anteriormente. Preferentemente, para facilitar el reconocimiento del haz UR por el receptor a bordo del misil, se codifica el haz UR. La figura 3d se centra, mediante una vista lateral, en la emision del haz LR. Por ejemplo, en una cuarta etapa, el sistema 32 de conmutacion esta configurado para suministrar energfa solo a la conexion LR. El haz LR se refleja en toda la superficie de la placa 31 e ilumina la zona LR descrita anteriormente. Preferentemente, para facilitar el reconocimiento del haz LR por el receptor a bordo el misil, se codifica el haz LR.
Cabe senalar que los haces UL, LL, UR y LR se reflejan en la placa 31 con diferentes angulos, tanto horizontal como verticalmente. Esta es la razon por la que iluminan diferentes zonas.
Preferentemente, conociendo la posicion relativa de cada uno de los 4 haces y despues de haber medido su intensidad, el sistema aerotransportado a bordo del misil estima la localizacion del misil dentro del patron de haz mediante un procedimiento de interpolacion convencional. En caso de que el misil no este lo suficientemente cerca del punto 1 de interseccion hipotetico descrito anteriormente, un sistema de navegacion a bordo del misil podna corregir su trayectoria. Pero posiblemente, alguno de los haces se reciba con baja intensidad, especialmente si el misil vuela en la zona 3 de sombra descrita anteriormente, lo que no permite una interpolacion precisa. En este caso, debe usarse el haz EB integrador de acuerdo con la invencion.
Las figuras 3e y 3f se centran en la emision del haz EB integrador, la figura 3e mediante una vista lateral y la figura 3f mediante una vista desde arriba. Preferentemente, el haz EB integrador puede ser la suma de los haces UL, LL, LR, y UR. Por ejemplo, en una quinta etapa, el sistema 32 de conmutacion esta configurado para suministrar energfa de radiofrecuencia a todas las conexiones UL, LL, LR y UR con el fin de emitir simultaneamente los haces UL, LL, LR y UR. El haz que es la suma de los haces UL, LL, Lr y UR se refleja en toda la superficie de la placa 31. Como consecuencia, integra los haces UL, LL, LR y UR. El haz Eb integrador es seguro para recibirse por el misil con una intensidad viable, es decir, la razon por la que, preferentemente, puede usarse para transmitir cualquier tipo de datos seguros que no deben perderse. De todos modos, el misil puede medir la intensidad del haz EB para su posible uso en el procedimiento de interpolacion en lugar de los haces UL, LL, LR o UR que pueden haberse medido anteriormente demasiado bajos.
La mayona de los sistemas de conmutacion que ya operan en antenas permiten un facil suministro de energfa a las 4 grnas de ondas al mismo tiempo sin grandes modificaciones.
Debe entenderse que las variaciones de los ejemplos descritos en el presente documento, tal como sera evidente para los expertos en la materia, pueden realizarse sin alejarse del alcance de la presente invencion.
La figura 4, ilustra esquematicamente las posibles fases del procedimiento para el guiado de un proyectil de acuerdo con la invencion.
El procedimiento comprende una primera fase 40 de emision desde la posicion de lanzamiento del proyectil de los 4 haces que apuntan a los vertices de un cuadrado cuyo centro es la lmea de mira hacia el blanco. Pero debe 5 entenderse que el numero de haces que componen el patron puede variar, siempre que los centros de las zonas iluminadas por los haces formen los vertices de un polfgono regular cuyo centro sea la lmea de mira hacia el proyectil. Esto significa que el patron de haz puede ser un triangulo, un cuadrado, un pentagono, un hexagono, y asf sucesivamente. Ademas, los haces pueden emitirse simultaneamente o alterna, dependiendo de los equipos de emision/recepcion, sin alejarse del alcance de la invencion.
10 El procedimiento tambien comprende una segunda fase 41 de emision desde la posicion de lanzamiento de un quinto haz que integra los haces anteriores. Del mismo modo, el haz integrador puede ser un sexto haz en el caso de un patron de haz pentagonal o un septimo haz en el caso de un patron de haz hexagonal, siempre que se evite que tenga una zona de sombra en el medio del patron de haz.
El procedimiento tambien comprende una tercera fase 42 de determinacion de la posicion del proyectil con respecto
15 a los 5 haces. Ademas, la determinacion de la posicion del proyectil puede estar en relacion con mas o menos de 5 haces, dependiendo del patron de haz o el rastreo monopulso. Los criterios de reconocimiento de cada haz y el procedimiento de interpolacion tambien pueden cambiar sin alejarse del alcance de la invencion.

Claims (10)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un procedimiento para el guiado de un proyectil, que comprende:
    - emitir desde la posicion de lanzamiento del proyectil (40), una pluralidad de haces (UL, LL, LR, UR), apuntando cada haz a un vertice de un polfgono (2) regular;
    - emitir un haz (EB) adicional desde la posicion de lanzamiento,
    caracterizado porque ademas comprende:
    - determinar una posicion del proyectil (42) con respecto a la pluralidad de haces y al haz adicional (UL, LL, LR, UR, EB), permitiendo la posicion determinada la correccion de una trayectoria de proyectil con referencia al centro (1) del polfgono regular formado por los haces (UL, LL, LR, UR), en el que el haz (Eb) adicional engloba la pluralidad de haces (UL, LL, LR, UR) y transmite los datos al proyectil.
  2. 2. El procedimiento de la reivindicacion 1, en el que el haz (EB) adicional comprende una suma de la pluralidad de haces (UL, LL, LR, UR) que forman el polfgono (2).
  3. 3. El procedimiento de cualquier reivindicacion anterior 1 y 2, en el que el polfgono regular es un cuadrado (2).
  4. 4. El procedimiento de cualquier reivindicacion anterior 1 a 3, en el que la pluralidad de haces y el haz adicional (UL, LL, lR, UR, EB) se emiten alternadamente.
  5. 5. El procedimiento de cualquier reivindicacion anterior 1 a 4, en el que la pluralidad de haces y el haz adicional (UL, LL, lR, UR, EB) se emiten hacia un blanco.
  6. 6. El procedimiento de cualquier reivindicacion anterior, en el que la determinacion de la posicion relativa del proyectil se realiza mediante un procedimiento de interpolacion de la medicion de intensidad de cada haz recibido por el proyectil.
  7. 7. El procedimiento de la reivindicacion 6, en el que la determinacion de la posicion relativa del proyectil se realiza a bordo del proyectil.
  8. 8. El procedimiento de la reivindicacion 7, en el que cada uno de la pluralidad de haces (UL, LL, LR, UR) que forman el polfgono (2) regular se codifica con el fin de que pueda reconocerse a bordo del proyectil.
  9. 9. Un aparato para el guiado de un proyectil, que comprende:
    un emisor configurado para emitir, desde una posicion de lanzamiento del proyectil, una pluralidad de haces (UL, LL, LR, UR), apuntando cada haz a un vertice de un polfgono regular, y para emitir un haz (EB) adicional desde la posicion de lanzamiento, caracterizado porque ademas comprende:
    un modulo configurado para determinar una posicion del proyectil con respecto a la pluralidad de haces y al haz adicional (UL, LL, LR, UR, EB), permitiendo la posicion determinada la correccion de una trayectoria de proyectil con referencia al centro del polfgono regular formado por los haces (UL, LL, LR, UR), en el que el haz (EB) adicional engloba la pluralidad de haces (UL, LL, LR, UR) y transmite los datos al proyectil.
  10. 10. El aparato de la reivindicacion 9, en el que la pluralidad de haces y el haz adicional (UL, LL, LR, UR, EB) son haces electromagneticos que se emiten usando una agrupacion monopulso que comprende cuatro grnas de ondas (UL, LL, LR, UR), usandose cada grna de ondas alternadamente para emitir uno de la pluralidad de haces que apuntan a los vertices de un cuadrado, usandose las cuatro grnas de ondas simultaneamente para emitir el haz (Eb) que engloba los cuatro haces (UL, LL, LR, UR).
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