СПОСОБ НАВЕДЕНИЯ МНОГОЦЕЛЕВОГО ВЫСОКОТОЧНОГО ОРУЖИЯ ДАЛЬНЕЙ ЗОНЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF GUIDING MULTI-TARGET HIGH-PRECISION LONG-RANGE WEAPON AND DEVICE TO THIS END

Предлагаемая группа изобретений относится к военной технике, в частности к системам управляемого оружия и ракетной, артиллерийской технике с головками самонаведения (ГСН), может использоваться в комплексах управляемого вооружения для поражения одиночных и групповых подвижных и неподвижных наземных, надводных и воздушных целей, пунктов управления, огневых средств и других важных малоразмерных целей в пределах тактической зоны до 100 км.
Известен способ наведения артиллерийских снарядов большой дальности, осуществляющий управление снарядом (ракетой) на всех участках траектории полета, при этом на начальном и среднем участке траектории для коррекции траектории полета снаряда использующий командную систему передачи оператору изображения фоно-целевой обстановки (ФЦО) и ручное управление ракетой по волоконно-оптическому кабелю (ВОК), а также данные космической радионавигационной системы (КРНС) NAVSTAR, и позволяющий в процессе полета определить пространственное положение и координаты снаряда относительно цели и формировать команды управления рулевым приводом, на конечном участке траектории полета снаряда - систему самонаведения на основе тепловизионной ГСН. Данный способ реализован в системах наведения перспективных снарядов ХМ982 и ERGM (США) дальностью стрельбы 57 км и 120 км соответственно для поражения бронированных целей, в системе наведения многоцелевого противотанкового ракетного комплекса (ПТРК) EFOG-M дальностью действия в перспективе до 100 км, разработка которого ведется в США, журнал «Зарубежное военное обозрение», № 4, 2001 г., с.26 /1/, также в системе наведения, разрабатываемого Германией, Францией и Италией ракетного комплекса «Полифен», журнал «Зарубежное военное обозрение», № 2, 2001 г., с.24-28 /2/.
Указанные системы наведения содержат на ракете инерциальную навигационную систему (ИНС), приемник КРНС, аппаратуру управления с вычислителем, катушку ВОК, тепловизионную ГСН и аэродинамический рулевой привод, а на командный пункте - блок приема данных космической разведки, систему топопривязки, блок приема изображения ФЦО и передачи команд управления по ВОК, видеомонитор и систему прицеливания /1/, /2/.
В указанных системах оператор осуществляет ручное управление ракетой на всех участках ее полета. Передача информации оператору о ФЦО и выдача им команд управления ракетой осуществляется по ВОК. При этом ручное наведение ракеты накладывает существенное ограничение на максимальную скорость ракеты и исключает возможность одновременного наведения нескольких ракет. Скорость ракет, управляемых по ВОК, не превышает 220 м/с. Указанные системы не обеспечивают залповую стрельбу ракетами по нескольким целям из-за ручного наведения, не обеспечивают эффективную стрельбу по движущимся целям на больших дальностях вследствие большого времени полета ракеты, имеют сложный аппаратурный состав ракеты из-за наличия ИНС с прецизионными гироскопическими приборами, аппаратуры КРНС и катушки ВОК, что увеличивает стоимость ракеты.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ наведения многоцелевого высокоточного оружия дальней зоны, в котором реализовано комбинированное управление ракетами в залпе: радиокомандное телеуправление на начальном и среднем участках траектории полета и автономное самонаведение на участке подлета ракет к целям. В данном способе системой целеуказания производят поиск, распознавание и определение координат целей, передают информацию о координатах целей и соответствующую электронную карту местности, определяют координаты командного пункта, осуществляют привязку каждой цели к координатам командного пункта и распределение ракет залпа по целям, определяют координаты ракет, формируют команды управления лучами РЛС, осуществляют управление ракетами относительно осей лучей РЛС, вывод ракет в зону захвата ГСН, автономный поиск, распознавание и сопровождение цели, перевод управления ракетами с радиокомандного режима в режим самонаведения, патент РФ № 2284444, публикация 2006 г., 27 сентября, МКИ F41G 7/00, F42B 15/01 /3/.
Данный способ реализован в системе наведения высокоточного оружия дальней зоны, содержащей на командном пункте блок приема данных целеуказания, вход которого соединен радиолинией с системой целеуказания, а выход соединен с первым входом вычислителя, второй вход которого соединен с выходом системы топопривязки, а первый выход соединен со входом видеомонитора, радиолокационную станцию с фазированной антенной решеткой, каналами пеленгации ракет, каналами передачи команд управления и блоком управления лучом и блок синхронизации и кодирования, при этом выходы каналов пеленгации ракет соединены с третьим входом вычислителя, второй выход которого соединен со входом блока управления лучом, а третий выход соединен со входом блока синхронизации и кодирования, первый выход которого соединен с первыми входами каналов пеленгации ракет, второй выход - со входами каналов передачи команд управления, выход блока управления лучом соединен с первым входом фазированной антенной решетки, второй вход которой соединен с выходами каналов передачи команд управления, а выход - со вторыми входами каналов пеленгации ракет и содержащей на ракете головку самонаведения, аппаратуру управления, первый выход которой соединен со входом рулевого привода, радиоответчик, радиоприемник, дешифратор команд управления и переключатель команд, при этом второй выход аппаратуры управления соединен со входом радиоответчика, а вход - с выходом переключателя команд, первый вход которого соединен с выходом тепловизионной головки самонаведения, второй вход - с выходом дешифратора команд управления, первый вход которого соединен до старта с третьим выходом блока синхронизации и кодирования, а второй вход - с выходом радиоприемника /3/.
Указанная система наведения высокоточного оружия дальней зоны в качестве системы воздушного целеуказания использует дистанционно пилотируемый летательный аппарат (ДПЛА), который содержит, как правило, радиопередатчик информации, навигационную систему, аппаратуру управления, привода устройств управления, оптико-электронную систему (ОЭС) с лазерным целеуказателем-дальномером (ЛЦД), причем первый выход аппаратуры управления соединен со входом приводов устройств управления, а второй - со входом управления ОЭС с ЛЦД, навигационная система соединена с первым входом радиопередатчика информации, второй вход которого соединен с выходом ОЭС с ЛЦД, и представляет собой систему оперативного целеуказания.
Данные известные способ наведения многоцелевого высокоточного оружия дальней зоны и система наведения для его осуществления обеспечивают разведку с использованием ДПЛА и поражение нескольких неподвижных и движущихся малоразмерных целей в глубине боевых порядков противника залповым пуском высокоскоростных управляемых ракет. Однако разведка целей только ДПЛА требует большого ресурса его работы, увеличивает время поиска целей, уменьшает живучесть ДПЛА. В условиях подавления противником спутниковой навигационной системы (СНС), что весьма вероятно, для автоматического полета ДПЛА использует бортовую навигационную систему. В процессе целеуказания накапливаются координатные ошибки бортовой навигационной системы, уменьшая точность определения координат и вероятность поражения целей.
Поэтому задачей предлагаемой группы изобретений является устранение указанных выше недостатков, а именно: уменьшение времени разведки целей, увеличение живучести средств целеуказания, обеспечение высокой точности определения координат целей, точности вывода ракет в зону захвата целей ГСП и вероятности поражения целей, а также обеспечение комплекса наведения свойствами автономности и самодостаточности, боевой устойчивости.
Поставленная задача достигается тем, что способ наведения многоцелевого высокоточного оружия дальней зоны включает поиск, распознавание и определение координат целей системой оперативного целеуказания (СОЦ), передачу информации о координатах целей и соответствующей электронной карты местности, определение координат командного пункта, привязку каждой цели к координатам командного пункта, распределение ракет залпа по целям, формирование команд управления лучами радиолокационной станции (РЛС), определение координат и формирование команд управления каждой ракетой относительно осей лучей РЛС, вывод ракет в зону захвата ГСП, перевод управления ракетами с радиокомандного режима в режим самонаведения, автономный поиск, распознавание, захват и сопровождение целей, при этом до поиска целей СОЦ определяют координаты района нахождения целей, предварительные координаты целей и данные о них, поиск целей СОЦ производят в районе нахождения целей, при определении координат целей пеленгуют СОЦ посредством РЛС командного пункта и определяют текущие координаты СОЦ относительно командного пункта, сравнивают их с заданными, корректируют траекторию СОЦ, при этом компенсируют координатные ошибки СОЦ, посредством СОЦ дальнометрируют разведанную цель и определяют угловое положение линии визирования, по дальности и положению линии визирования цели относительно СОЦ рассчитывают текущие координаты цели относительно СОЦ, привязку каждой цели к командному пункту осуществляют через текущие координаты цели относительно СОЦ и текущие координаты СОЦ относительно командного пункта,
а также тем, что в комплекс наведения многоцелевого высокоточного оружия дальней зоны, содержащий систему оперативного целеуказания, оснащенную радиопередатчиком информации, навигационной системой, аппаратурой управления, приводами устройств управления, оптико-электронной системой (ОЭС) с лазерным целеуказателем-дальномером (ЛЦД), причем первый выход аппаратуры управления соединен со входом приводов устройств управления, а второй выход - со входом управления ОЭС с ЛЦД, навигационная система соединена с первым входом радиопередатчика информации, второй вход которого соединен с выходом ОЭС с ЛЦД, ракету с ГСН и бортовой аппаратурой системы управления, командный пункт, на котором размещены последовательно соединенные первый блок приема данных и вычислитель, система топопривязки, видеомонитор, блок синхронизации и кодирования, радиолокационная станция (РЛС) с фазированной антенной решеткой (ФАР), каналами пеленгации, каналами передачи команд управления и блоком управления лучом, при этом вход первого блока приема данных соединен радиолинией с выходом радиопередатчика информации СОЦ, второй вход вычислителя соединен с выходом системы топопривязки, третий вход - с выходами каналов пеленгации, первый выход вычислителя - со входом видеомонитора, второй выход - со входом блока управления лучом, а третий выход - со входом блока синхронизации и кодирования, первый выход которого соединен с первыми входами каналов пеленгации, второй выход - со входами каналов передачи команд управления, третий выход до старта ракеты - с адресным входом ракеты, выход блока управления лучом соединен с первым входом ФАР, второй вход которой соединен с выходами каналов передачи команд управления, а выход - со вторыми входами каналов пеленгации, дополнительно включены на командном пункте система целеуказания, второй блок приема данных, а в СОЦ - радиоответчик, последовательно соединенные радиоприемник и дешифратор команд управления, при этом вход второго блока приема данных соединен радиолинией с выходом системы целеуказания, а выход - с четвертым входом вычислителя, четвертый выход которого до старта СОЦ соединен со вторым входом аппаратуры управления СОЦ, вход радиоответчика соединен с третьим выходом аппаратуры управления, первый вход которой соединен с выходом дешифратора команд управления.
Технический результат обеспечивается за счет того, что в способе наведения многоцелевого высокоточного оружия дальней зоны и устройстве для его осуществления до поиска целей СОЦ системой целеуказания командного пункта определяют координаты района нахождения целей, предварительные координаты целей и данные о них, которые поступают через второй блок приема данных и вычислитель в аппаратуру управления СОЦ до ее старта. Поиск целей СОЦ производит в районе нахождения целей, при определении координат целей определяют текущие координаты СОЦ относительно командного пункта путем пеленгации РЛС с ФАР системы радиоприемник-радиоответчик СОЦ и обработки информации, поступающей с РЛС через каналы пеленгации в вычислитель. Координаты СОЦ сравнивают с заданными до ее старта маршрутом, при необходимости корректируют траекторию СОЦ. Посредством размещенной на СОЦ ОЭС с ЛЦД дальнометрируют разведанную цель и определяют угловое положение линии визирования ОЭС, данная информация по радиолинии поступает в первый блок приема данных и в вычислитель командного пункта, где по дальности и положению линии визирования цели относительно СОЦ рассчитывают текущие координаты цели относительно СОЦ, привязку каждой цели к командному пункту осуществляют через текущие координаты цели относительно СОЦ и текущие координаты СОЦ относительно командного пункта.
В предлагаемом способе наведения многоцелевого высокоточного оружия дальней зоны и устройстве для его осуществления реализовано комбинированное управление ракетами в залпе: радиокомандное телеуправление на начальном и среднем участках траектории полета и автономное самонаведение на участке подлета ракет к целям.
Предлагаемый способ заключается в следующем.
В зависимости от решаемой тактической задачи при получении команды на атаку целей определяют предварительные разведданные о них: координаты района нахождения целей, тип, класс и т.п., передают информацию на командный пункт. Наличие подобной оперативной информации экономит время поиска целей, ресурс работы, повышает точность и скорость наведения, живучесть комплекса наведения и его составных частей. Одновременно определяют координаты командного пункта. Однако дальность получения предварительных разведданных в зависимости от их источника может быть ограничена горизонтом. Поэтому в районе нахождения целей производят доразведку загоризонтных целей мобильной СОЦ, которая, используя предварительное целеуказание, осуществляет поиск, распознавание и определение координат неподвижных и движущихся целей, передачу данной информации и соответствующей электронной карты местности на командный пункт. При этом многофункциональной РЛС командного пункта пеленгуют СОЦ, определяют текущие координаты СОЦ относительно командного пункта по дальности, углу места и азимуту, корректируют траекторию СОЦ, компенсируя накапливающиеся координатные ошибки бортовой навигационной системы. Находящийся на командном пункте оператор СОЦ, манипулируя каналами технического зрения ОЭС с ЛЦД, по картинке, получаемой с СОЦ, выбирает наиболее выгодное положение СОЦ с точки зрения минимальной оптической, акустической и радиолокационной заметности, осуществляет допоиск целей, берет их на автосопровождение, измеряет наклонную дальность до них посредством ОЭС с ЛЦД, которой оснащена СОЦ, определяет положение линии визирования цели относительно ОЭС в системе координат СОЦ. Используя данную информацию, а также, зная текущее местоположение СОЦ, пеленгуемого РЛС командного пункта, рассчитывают текущие координаты целей в системе, связанной с командным пунктом. Тем самым цель, в том числе подвижную, координатами как бы «привязывают» к командному пункту с высокой точностью и корректируют целеуказание в реальном масштабе времени. Система «предварительное целеуказание - оперативное целеуказание» (блоки 3, 2) позволяет уменьшить время разведки целей, точнее определить их координаты, экономит ресурс работы и увеличивает живучесть СОЦ.
На основании данных целеуказания распределяют ракеты залпа по целям и формируют команды управления лучами РЛС таким образом, чтобы обеспечить их движение по заданным координатам в направлении выбранной цели. Управление ракетами осуществляют относительно осей лучей, формируемых РЛС по предполетной программе и по данным целеуказания. Посредством РЛС пеленгуют ракеты и определяют их координаты, на основании которых формируют команды управления каждой ракетой, пропорциональные линейным отклонениям ракеты от луча РЛС. Программным управлением лучами по вертикали и управлением ракетами относительно лучей обеспечивают необходимую дальность полета и вывод ракет в зону захвата ГСП. ГСН осуществляет автономный поиск, распознавание и сопровождение цели и выдает сигнал «захват» цели. По этому сигналу происходит переход управления ракетой с радиокомандного режима в режим самонаведения по методу пропорционального сближения, который обеспечивает высокоточное наведение ракеты на цель.
На чертеже представлена блок-схема комплекса наведения многоцелевого высокоточного оружия дальней зоны, с помощью которого реализуют предлагаемый способ, где
1 - командный пункт;
2 - СОЦ;
3 - система целеуказания;
4 - РЛС;
5 - второй блок приема данных;
6 - блок синхронизации и кодирования;
7 - вычислитель;
8 - система топопривязки;
9 - видеомонитор;
10 - каналы пеленгации;
11 - каналы передачи команд управления;
12 - блок управления лучом;
13 - первый блок приема данных;
14 - ФАР;
15 - радиоответчик;
16 - радиоприемник;
17 - радиопередатчик информации;
18 - навигационная система;
19 - аппаратура управления;
20 - дешифратор команд управления;
21 - приводы устройств управления;
22 - ОЭС с ЛЦД;
23 - ракета;
24 - цель.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
Система целеуказания (3), которой оснащен командный пункт (1), производит поиск целей и определяет предварительные разведданные о них: тип, класс, текущие координаты и т.д. Данная информация передается по радиолинии во второй блок приема данных (5). В качестве системы целеуказания (3) может быть использована радиолокационно-оптическая система, которая обеспечивает оперативный характер информации. Получив предварительное целеуказание через второй блок приема данных (5), в вычислителе (7) формируют маршрут СОЦ (2) и до ее старта в аппаратуру управления (19) СОЦ (2) вводят маршрут и предварительные координаты района нахождения целей. С аппаратуры управления (19) на привода устройств управления (21) СОЦ (2) поступают соответствующие заданному маршруту команды и в район нахождения целей выдвигают СОЦ (2), используя бортовую навигационную систему (18) инерциального типа в условиях подавления противником спутниковой навигационной системы, что весьма вероятно.
СОЦ оснащен радиочастотным приемоответчиком, идентичным размещенному на ракете прототипа /3/ и состоящим из радиоответчика (15), радиоприемника (16) и дешифратора команд управления (20). Многофункциональная РЛС (4) с ФАР (14) до выхода СОЦ (2) в район целей находится в контакте с приемоответчиком по принципу «запрос-ответ-передача команд» и пеленгует СОЦ (2). Каналами пеленгации (10) по сигналам, поступающим с радиоответчика (15), определяются координаты СОЦ (2) по дальности, углу места и азимуту в измерительной системе; координат и передаются в вычислитель (7). Одновременно с системы топопривязки (8) в вычислитель (7) поступает информация о координатах командного пункта (1). В вычислителе (7) координаты СОЦ (2) сравнивают с заданным до ее старта маршрутом и формируют команды управления СОЦ. Вычисленную информацию передают в блок синхронизации и кодирования (6), где осуществляют ее кодирование и синхронную передачу в каналы передачи команд управления (11), которые через ФАР (14) посылают сигнал запроса радиоответчика (15), а на СОЦ (2) радиоприемник (16) обеспечивает прием закодированной информации, передает ее в дешифратор (20), запускающий радиоответчик (15) через аппаратуру управления (19). На основе данной информации аппаратура управления (19) также формирует сигналы приводов устройств управления (21), управляя которыми корректируют траекторию движения СОЦ (2) и компенсируют накапливающиеся координатные ошибки. Оператор комплекса может также корректировать траекторию СОЦ, получая уточненные разведданные о местоположении целей. Команды, поступающие с выхода аппаратуры управления (19) на ОЭС с ЛЦД (22), позволяют манипулировать положением линии визирования ОЭС с ЛЦД (22) и определять угловое положение линии визирования, измерять наклонную дальность до целей и формировать картинку поля обзора. Данная информация передается по широкополосному помехозащищенному радиочастотному видеоканалу радиопередатчиком информации (17) в первый блок приема данных (13) командного пункта (1) и далее в вычислитель (7) и на видеомонитор (9). Оператор комплекса по картинке видеомонитора (9) осуществляет допоиск целей, берет их на автосопровождение, измеряет наклонную дальность до целей и определяет угловое положение линии визирования.
По координатам целей в системе координат СОЦ и положению линии визирования ОЭС с ЛЦД (22), получаемым от радиопередатчика информации (17), а также с учетом координат СОЦ, пеленгуемой РЛС (4), вычислитель (7) командного пункта (1) определяет координаты целей в системе, связанной с командным пунктом.
В вычислителе (7) на основании данных целеуказания в системе координат командного пункта формируют команды управления лучами РЛС (4) таким образом, чтобы обеспечить их требуемое угловое положение в направлении выбранной цели.
Ракета, аналогично прототипу /3/, содержит головку самонаведения, рулевой привод, аппаратуру управления, первый выход которой соединен со входом рулевого привода, радиоответчик, радиоприемник, дешифратор команд управления и переключатель команд, при этом второй выход аппаратуры управления соединен со входом радиоответчика, а вход - с выходом переключателя команд, первый вход которого соединен с выходом головки самонаведения, второй вход - с выходом дешифратора команд управления, первый вход которого соединен до старта с третьим выходом блока синхронизации и кодирования, а второй вход - с выходом радиоприемника, причем первый вход дешифратора команд управления является адресным входом ракеты, на который в момент пуска ракеты по сигналу вычислителя (7) поступает информация об адресе ракеты с третьего выхода блока синхронизации и кодирования (6).
Управление ракетами осуществляют относительно осей лучей, формируемых ФАР (14) по данным целеуказания по программе, заложенной в вычислителе (7), через блок управления лучом (12) аналогично прототипу /3/.
В предлагаемом устройстве система целеуказания (3) может быть выполнена, например, как гиростабилизированная оптико-электронная система ГОЭС (GOES), Jane's Electro-Optic Systems, 2007-2008, с.624-626 /4/. В качестве СОЦ (2) может быть использован, например, аналогично прототипу ДПЛА «Пчела-1» со штатной ОЭС, журнал «Военный парад», № 4, 2002 г., с.22-24, /5/, и лазерным целеуказателем - дальномером ЛЦД - 3М1 ЖГДК.433785.017 ТУ или, например, беспилотный летательный аппарат CL-327 Gardian, Беспилотные летательные аппараты военного назначения зарубежных стран.- 2 ЦНИИ МО РФ, 2002 /6/. В качестве установленной на нем ОЭС с ЛЦД (22), - например, многоцелевая оптико-электронной полезная нагрузка MOSP (Израиль), Бортовые оптико-электронные системы военной авиации зарубежных стран. - 2 ЦНИИ МО РФ, 2006, с.83-85, /6/. Блоки (4)-(21), (23) могут быть выполнены, например, аналогично прототипу /3/.
Таким образом, использование предлагаемых способа наведения многоцелевого высокоточного оружия дальней зоны и устройства для его осуществления позволяет
- уменьшить время разведки целей,
- увеличить живучесть средств целеуказания, комплекса наведения и его составных частей,
- учитывать текущее положение целей и корректировать целеуказание в реальном масштабе времени, тем самым повысить точность определения координат целей, точность вывода ракет в зону захвата целей ГСН и вероятность поражения целей по сравнению с известными техническими решениями,
- обеспечить комплекс наведения свойствами автономности и самодостаточности, способностью эффективно функционировать и не нести при этом серьезных потерь,
- оснащать им различные носители (наземные, надводные).