SE516372C2 - Sensor system for detecting missiles - has four sensors in circle around protected area each scanning 90 Deg. sectors in two sky pointing detection fields to measure missile parameters - Google Patents

Description

1 6 3 7 2 2 förhållandevis enkla medel ett mål kan upptäckas och att målets position med god noggrannhet kan bestämmas.

Positionen för en sensorstation kan fastställas vid sensorstationens gruppering och lagras i en av sensorstationen innefattad minnesenhet. Enligt ett annat utförande kan positionen fastställas medelst ett i sensorstationen innefattat radionavigeringssystem, såsom GPS. Med kännedom om sensorstationens position och ett måls position relativt sensorstationen kan ett närskyddsvapen avsett att skydda skyddsobjektet ges en entydig invisning om målets position.

Lämpligen invisas ett måls position sedan det passerat de två detektionsfalten medelst tre ortogonala koordinatvärden relaterade till ett för sensorsystemet gemensamt koordinatsystem. Snabb grovinvisning till ett närskyddsvapen kan ske genom sektorindikering redan då det första detektionsfältet passeras.

Företrädesvis indikeras målets position som tillhörande en cirkelsektor på 360/n°, där n är lika med antalet ingående sensorstationer. Vid ett föredraget utförande med fyra sensorstationer innebär detta grovinvisning i sektorer om 90°.

Med fördel bestämmes målets hastighet medelst i sensorstationema anordnade hastighetsmätande organ i forrn av hastighetsmätande radar. Genom utnyttjande av hastighetsmätande radar erhålles ett värde med stor noggrannhet på målets hastighet. I applikationer med moderata krav på hastighetsvärdets noggrannhet kan alternativt till mätning ansättas en förväntad hastighet hos målet grundad på kännedom om hastighetsintervall inom vilka ifrågavarande mål förflyttar sig.

För avspaning av lufthavet kan enligt ytterligare ett fördelaktigt utförande sensorstationernas detektorenheter innefatta en linjekamera.

Uppfinningen kommer nedan att beskrivas närrnare under hänvisning till bifogade ritningar, där figur 1 visar en schematisk översiktsvy av ett sensorsystem enligt uppfinningen, figur 2 visar en översikt av de två detektionsfalten tillhörande en sensorstation, figur 3 visar en robots passage mellan en sensorstations två detektionsfält med tillhörande mättidpunkter, figur 4 visar hur flyghöjd och tvärsavstånd kan beräknas och figur 5 visar ett IOOOIÛ 516 372 3 schematiskt blockschema för en sensorstation ingående i sensorsystemet enligt uppfinningen.

Enligt den i figur 1 visade schematiska översiktsvyn av sensorsystemet ingår fyra sensorstationer 1-4. Stationema är lämpligen av IR-typ. Sensorstationerna är fördelade i terrängen väsentligen utmed periferin av en cirkel 5. I cirkelns 5 centrum återfinns det objekt 6 som är föremål för skydd. I skyddsobjektets närhet återfinns även de närskyddsvapen 7 som skall skydda skyddsobjektet 6.

Ett mål som närmar sig sensorsystemet har betecknats med 8 och kan utgöras av till exempel en lågflygande kryssningsmissil.

De fyra IR-sensorstationema 1-4 avspanar himlen i ett band ovanför sensorn.

Då ett mål 8 med IR-signatur passerar över området där sensorsystemet är utplacerat, detekteras detta medelst två konsekutiva inmätningar något skilda i elevationsvinkel. Utgående från de två inmätningarna kan målets position och höjd beräknas i överensstämmelse med beskrivningen nedan. Här kan observeras att ett måls position kan grovinvisas redan vid dess första detektering. Sensorsystemet kan sägas skapa en "snubbeltråd" över vilken föremål, även terrängföljande inte skall kunna smita utan upptäckt. Sedan målets position beräknats, invisas närskyddsvapnen 7 i tre koordinater för bekämpning av målet 8.

Med dagens hotbild, terrängföljande robotar med hastigheter kring 200 ni/s, torde en "snubbeltråd" eller cirkel 5 med en radie R av cirka 2 km vara adekvat. I det fall att högre hastigheter blir aktuella, kan radien R liksom antalet ingående sensorstationer ökas.

Under hänvisning till figurerna 1-4 redovisas nedan hur positionen för ett mål bestämmes och delges närskyddsvapnen 7.

Såsom framgår av figur 2 och 3 avspanar en IR-sensorstation l-4 rymden i ett första och ett andra detektionsfält 9,10. Vinkeln mellan de två detektionsfälten har givits beteckningen ot och är känd. Vid tidpunkten TO passerar målet 8 det första detektionsfaltet 9 och vid tidpunkten T; det andra detektionsfältet 10.

Passagetiden T mellan detektionsfälten ges av uttrycket: TITI-Tg 516 372 fi OIIIIO Då passagetiden är känd genom uppmätning och vinkeln a mellan detektionsfälten 9,10 är känd, kan det lutande målpassageavståndet Höjdtemp, se figur 3, beräknas under förutsättning att målets hastighet Vmissi, kan uppskattas eller mätas. För mätning av hastigheten kan en hastighetsmätande radar användas. Följande samband kan uppställas: Höjdtemp = ( T * Vmissil ) / tan (a) Utgående från det lutande målpassageavståndet samt vinkeln ß till detektionsriktningen 18 enligt figur 4 i vilken detektion skedde, kan målets flyghöjd "Höjd" och tvärsavstånd "Tvärs" relativt sensorstationen beräknas enligt följande: Höjd = Höjdæmp * sin (ß) Tvärs = Höjdwmp * cos (ß) Tvärsavståndet som beräknas ligger längs sensorstationens krökta detektionsfält, varför avståndet måste konverteras till kartesiskt avstånd relativt sensorstationen. Målets position relativt sensorstationen kan nu beräknas enligt följande: Målx = R * sin (T vars/R) Måly = - R * cos (T värs/R) Mål, = Höjd Invisning till närskyddsvapnen erhålles utgående från sensorstationens position och beräknad målposition enligt följande samband: Invisningx = Sensorposx + målx Invisningy = Sensorposy + måly Invisningz = Sensorpos, + mål, Sensorpositionema erhålls från ett lagringsmedia i vilket sensorstationens position lagrats efter positionsinmätning vid sensorstationens gruppering. í to 51.6 572 I I 'IDO Olli vrvuoø v b Figur 5 visar ett exempel i schematisk blockschemaform på hur en sensorstation kan vara uppbyggd.

En detektorenhet 11 är anordnad att arbeta i en 90 graders sidvinkelsektor längs bågen på cirkeln 5. Vid en cirkel med 2 kilometers radie innebär detta att det största avstånd på vilket en detektorenhet kan se ett mål är 1571 m.

Varje detektorenhet avspanar lufthavet l80° ovanför längs bågen i sin kvadrant. Detektorenheten arbetar i två olika detektionsfält 9,10, vilka matar var sin detektorarray 12,13. Med fördel används en linjekamera arbetande nära det infraröda området i detektorenheten. I jämförelse med en scannande kamera uppvisar linjekameran fördelen att upprätthålla kontinuerlig övervakning. På de korta detektionsavstånd som det är frågan om, erhålls god upptäcktssannolikhet även mot endast aerodynamiskt uppvärmda mål. Om en linjekamera med 1024 bildelement används, fås en upplösning av l80°! 1024 pixel, dvs 0,l8°/pixel. Detta innebär att en pixel på största avståndet motsvarar 4,9 m vid en radie på 2 km.

Detektorenheten ll väntar på signal från detektionsfaltet 9, vilket ligger utanför cirkeln 5 eller "snubbeltråden" som motsvarar detektionsfältet 10. När detektionsfaltet 9 detekterar ett mål startas en timer 14. Timem stoppas då målet passerar detektionsfaltet 10. Därmed har målets passagetid T uppmätts.

Samtidigt som ett mål detekteras av detektionsfältet 9, startas en hastighetsmätande radar 15 som uppmäter målets hastighet Vml-ssfl. En minnesenhet 16 lagrar sensorstationens position, vilken mätts in i ett tidigare skede vid sensorstationens gruppering. Minnesenheten kan även lagra värdet på vinkeln ot mellan detetektionsfälten 9,10. Utgående från den information som tillhandahålls av detektorenheten 11, timem 14, radam 15 och minnesenheten 16 kan en beräkningskrets 17 i överensstämmelse med tidigare redovisade samband beräkna målets position. Efter utförda beräkningar invisas skyddsvapnen till en målposition x, y, z med mycket hög noggrannhet.

Claims (9)

a... 516 372 6 Patentkrav

1. Sensorsystem innefattande ett flertal sensorstationer för övervakning av ett område avsett att inrymma ett skyddsobjekt, kännetecknat av att sensorstationema är fördelade väsentligen utmed periferin av en cirkel i vars centrala del ett skyddsobjekt är avsett att inrymmas, att varje sensorstation innefattar en detektorenhet, vilken respektive detektorenhet är anordnad att uppåt mot himmelsbakgrund avspana bågen i en sig tilldelad sidvinkelsektor i två detektionsfält utformade som längs cirkelbågen krökta fält med olika elevationsvinklar, och att i varje sensorstation tiden för ett måls gångväg mellan detektionsfälten mäts och målets position relativt sensorstationen beräknas utgående från uppmätt tid, uppmätt eller uppskattad hastighet hos målet, vinkel mellan detektionsfälten och uppmätt vinkel till målet.

2. Sensorsystem enligt föregående patentkrav, kännetecknat av att sensorstationema är minst fyra till antal.

3. Sensorsystem enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att sensorstationerna innefattar hastighetsmätande organ.

4. Sensorsystem enligt patentkravet 3, kännetecknat av att de hastighetsmätande organen utgörs av hastighetsmätande radar.

5. Sensorsystem enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att sensorstationemas detektorenheter innefattar en linjekamera.

6. Sensorsystem enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att positionen för en sensorstation fastställs vid sensorstationens gruppering och lagras i en av sensorstationen innefattad minnesenhet.

7. Sensorsystem enligt något av patentkraven 1-5, kännetecknat av att positionen för en sensorstation fastställs medelst ett i sensorstationen innefattat radionavigeringssystem, såsom GPS. 516 372 7

8. Sensorsystem enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att målets position grovinvisas som liggande inom en cirkelsektor på 360/n°, där n är lika med antalet ingående sensorstationer, då det första detektionsfáltet passeras.

9. Sensorsystem enligt något av föregående patentkrav, kännetecknat av att målets position sedan målet passerat de två detektionsfálten invisas medelst tre ortogonala koordinatvärden relaterade till ett för sensorsystemet gemensamt koordinatsystem.