Патент на изобретение №2208217

(54) ЛАЗЕРНАЯ ПОЛУАКТИВНАЯ ГОЛОВКА САМОНАВЕДЕНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области управляемых снарядов, а именно к головкам самонаведения, используемым в системах управления артиллерийскими управляемыми снарядами. Технический результат – повышение точности и надежности функционирования в условиях воздействия помех в виде излучения от посторонних объектов. В лазерную полуактивную головку самонаведения, содержащую координатор, включающий многоплощадочное фотоприемное устройство и обмотки управления, последовательно соединенные блок усилителей, сумматор, компаратор, селектор и второй компаратор, схему суммо-разностной обработки и блок усилителей мощности, подключенный выходами к обмоткам управления координатора, выходы площадок фотоприемного устройства соединены со входами блока усилителей, а выход селектора соединен со вторым входом компаратора, дополнительно введены дифференцирующее устройство и устройство выборки и хранения, вход устройства выборки и хранения соединен с выходом блока усилителей, выход устройства выборки и хранения соединен со входом схемы суммо-разностной обработки, выход схемы суммо-разностной обработки соединен со входом усилителя мощности, вход дифференцирующего устройства соединен с выходом сумматора, второй вход второго компаратора соединен с выходом дифференцирующего устройства, а выход его соединен со вторым входом устройства выборки и хранения. 1 ил.

Изобретение относится к области управляемых снарядов, а именно к головкам самонаведения, используемым в системах управления артиллерийскими управляемыми снарядами.

Известна лазерная полуактивная головка самонаведения (ЛПГС) [1], содержащая гироскопический координатор, включающий многоплощадочное фотоприемное устройство, гироскоп с обмотками управления, электронный блок. Электронный блок ЛПГС, в свою очередь, включает в канале линейной следящей системы последовательно соединенные усилители, пиковые детекторы, схему суммо-разностной обработки, схему нормирования, логическую схему, а также сумматор и пороговое устройство (компаратор), причем вход сумматора соединен с выходом усилителей, а выход его – со входом порогового устройства. В канале релейной следящей системы электронный блок включает последовательно соединенные вторые усилители, вторые пороговые устройства, вторую схему суммо-разностной обработки и формирователь выходных сигналов. Кроме этого в состав электронного блока входит схема ИЛИ, селектор, усилитель мощности и схема широтно-импульсной модуляции (ШИМ), причем входы схемы ИЛИ соединены с выходами первого и второго пороговых устройств, выход ее соединен со входом селектора, выход которого соединен со вторыми входами пороговых устройств, пиковых детекторов, второй схемы суммо-разностной обработки, формирователя выходных сигналов и схемы ШИМ, вход усилителя мощности соединен с выходами формирователя выходных сигналов и схемы нормирования, а выходы его соединены с обмотками управления гироскопа и схемы ШИМ, входы первых и вторых усилителей соединены с выходами многоплощадочного фотоприемного устройства, а выходы логической схемы соединены со входами многоплощадочного фотоприемного устройства и усилителей линейной следящей системы.

Недостатком описываемой ЛПГС является значительная ошибка формирования сигнала управления при наличии на фотоприемном устройстве излучения от посторонних объектов (кусты, растительность, находящиеся на пути распространения луча лазерного целеуказателя-подсветчика).

Задача изобретения – повышение точности и надежности функционирования в условиях воздействия помех в виде излучения от посторонних объектов.

Указанная задача достигается тем, что в лазерную полуактивную головку самонаведения, содержащую координатор, включающий многоплощадочное фотоприемное устройство и обмотки управления, последовательно соединенные блок усилителей, сумматор, компаратор, селектор и второй компаратор, схему суммо-разностной обработки и блок усилителей мощности, подключенный выходами к обмоткам управления координатора, выходы площадок фотоприемного устройства соединены со входами блока усилителей, а выход селектора соединен со вторым входом компаратора, дополнительно введены дифференцирующее устройство и устройство выборки и хранения, вход устройства выборки и хранения соединен с выходом блока усилителей, выход устройства выборки и хранения соединен со входом схемы суммо-разностной обработки, вход дифференцирующего устройства соединен с выходом сумматора, выход схемы суммо-разностной обработки соединен со входом усилителя мощности, второй вход второго компаратора соединен с выходом дифференцирующего устройства, а выход его соединен со вторым входом устройства выборки и хранения.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемой ЛПГС.

ЛПГС содержит координатор, включающий многоплощадочное фотоприемное устройство 1 и обмотки управления гироскопом 11, последовательно соединенные блок усилителей 2, сумматор 3, компаратор 6, селектор 9 и второй компаратор 8, схему суммо-разностной обработки 7, блок усилителей мощности 10, дифференцирующее устройство 5 и устройство выборки и хранения 4, выходы усилителя мощности 10 подключены к обмоткам управления 11 координатора, выходы площадок фотоприемного устройства 1 соединены со входами блока усилителей 2, выход схемы суммо-разностной обработки 7 соединен со входом усилителя мощности 10, выход селектора 9 соединен со вторым входом компаратора 6, вход устройства выборки и хранения 4 соединен с выходом блока усилителей 2, выход устройства выборки и хранения 4 соединен со входом схемы суммо-разностной обработки 7, вход дифференцирующего устройства 5 соединен с выходом сумматора 3, выход дифференцирующего устройства 5 соединен со вторым входом второго компаратора 8, а выход его – со вторым входом устройства выборки и хранения 4.

Работает ЛПГС следующим образом. При попадании отраженного от цели импульса подсвета на фотоприемное устройство 1 на выходах его формируются импульсы напряжения, пропорциональные энергии излучения, попавшей на каждую из четырех чувствительных площадок фотоприемного устройства 1. При этом эти импульсы являются полезными, если формируются от импульсов подсвета, отраженных от цели, и мешающими, если они формируются от посторонних предметов, расположенных между целью и источником импульсов подсвета. При этом на выходе фотоприемного устройства 1 возможно появление нескольких, следующих друг за другом импульсов с интервалом в несколько микросекунд, из которых полезным является только последний, так как подсвеченная цель является наиболее удаленным подсвеченным предметом, по которому и должна осуществляться работа ЛПГС.

Импульсы с выхода фотоприемного устройства 1 поступают на вход блока усилителей 2. Усиленные импульсы с выходов блока усилителей 2 поступают на вход четырехканального устройства выборки и хранения 4 и на вход сумматора 3, где суммируются по амплитуде и поступают на вход первого компаратора 6, формирующего нормированный по амплитуде импульс, поступающий на вход селектора 9. Таким образом, при попадании энергии излучения импульса подсвета на любую из площадок фотоприемного устройства 1 формируется импульс, поступающий на вход селектора 9. Для обеспечения помехозащищенности ЛПГС период повторения импульсов подсвета поддерживается с высокой точностью. При приеме первого импульса подсвета селектор 9 формирует последовательность стробирующих импульсов с периодом повторения, равным периоду повторения импульсов подсвета. Эти импульсы стробируют первый компаратор 6, разрешая поступление на вход селектора 9 импульсов с периодом повторения, равным периоду повторения импульсов подсвета. При попадании на вход селектора 9 трех – пяти импульсов принимается решение о слежении за принятой ЛПГС последовательностью импульсов и на выходе селектора 9 формируется стробирующий импульс, разрешающий формирование сигналов первым 6 и вторым 8 компараторами. При этом селектор 9 определяет рассогласование между серединой стробирующего импульса и временем прихода импульса подсвета и корректирует период повторения стробирующих интервалов с целью уменьшения этого рассогласования. При этом на выходе блока усилителей 2 появляются импульсы, поступающие на второй вход устройства выборки и хранения (УВХ) 4. При наличии управляющего импульса на входе 1 УВХ 4 оно формирует на своем выходе напряжение, пропорциональное входному в момент спада управляющего импульса.

Для правильной работы устройства выборки и хранения необходимо, чтобы спад управляющего импульса совпадал с вершиной входного импульса. В предлагаемой ЛПГС это достигается включением между сумматором 3 и вторым компаратором 8 дифференцирующего блока 5, формирующего на своем выходе положительный импульс во время фронта импульса излучения. При этом на выходе второго компаратора 8 во время стробирующего интервала формируется импульс, фронт которого совпадает с началом фронта входного импульса и спадом, совпадающим с вершиной импульса. Запомненные с помощью УВХ 4 значения амплитуд импульсов с каждой площадки фотоприемного устройства 1 поступают в схему суммо-разностной обработки 7, где формируются выходные сигналы по соотношениям:
Х=(а+в-с-d)/(а+в+с+d);
Y=(а-в-с+d)/(а+в+с+d),
где X, Y – сигнал наличия смещения пятна относительно центра ФПУ по соответствующей оси координат,
a, в, c, d – уровни напряжения с соответствующего выхода ФПУ.

Эти сигналы поступают через усилитель мощности 10 в соответствующие обмотки управления координатора 11, осуществляя прецессию гироскопа в сторону уменьшения рассогласования осью координатора и направлением на цель. Сигналы на выходах усилителя мощности 10, являющиеся выходами ЛПГС, используются для управления автопилотом. При наличии между источником подсвета и объектом посторонних предметов возможно формирование на выходах ФПУ 1 нескольких импульсов, попадающих в стробируемый интервал, из которых полезным является, как указано выше, последний, а остальные – помехой. Особенностью работы устройства выборки и хранения является полный перезаряд его конденсатора при каждом входном импульсе, что позволяет сформировать сигнал коррекции по последнему, полезному импульсу подсвета, в то время как используемые в прототипе пиковые детекторы по окончании строб-импульса хранят напряжение, пропорциональное амплитуде самого большого из пришедших импульсов по каждой площадке ФПУ 1, что приводит к значительным ошибкам в процессе слежения, а при превышении уровня помех уровня полезного сигнала – к срыву процесса слежения за целью.

ЛПГС выполнена с применением стандартных микросхем.

Цифровая часть выполнена на микросхемах серии 533. Блоки аналоговой обработки сигналов выполнены с применением операционных усилителей общего назначения серии 544, 140.

В качестве устройства выборки и хранения используются либо стандартные УВХ серии 1100, либо УВХ, выполненное с применением операционных усилителей серии 544.

Источник информации
1. 152-мм выстрел 3ВОФ64 (3ВОФ93) с осколочно-фугасным управляемым снарядом 3ОФ30 и зарядом 1 (уменьшенным переменным зарядом). М.: Военное издательство, 1990 г.

Формула изобретения

Лазерная полуактивная головка самонаведения, содержащая координатор, включающий многоплощадное фотоприемное устройство и обмотки управления, последовательно соединенные блок усилителей, сумматор, первый компаратор, селектор и второй компаратор, а также схему суммо-разностной обработки и блок усилителей мощности, подключенный выходами к обмоткам управления координатора, выходы площадок фотоприемного устройства соединены со входами блока усилителей, а выход селектора – со вторым входом первого компаратора, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены дифференцирующее устройство и устройство выборки и хранения, вход устройства выборки и хранения соединен с выходом блока усилителей, выход устройства выборки и хранения – со входом схемы суммо-разностной обработки, выход схемы суммо-разностной обработки – со входом усилителя мощности, вход дифференцирующего устройства – с выходом сумматора, второй вход второго компаратора – с выходом дифференцирующего устройства, а выход его соединен со вторым входом устройства выборки и хранения.

РИСУНКИ