用于光学地控制射弹的方法和装置

申请号 CN200880107799.7 申请日 2008-09-19 公开(公告)号 CN101815922B 公开(公告)日 2012-09-26
申请人 莱茵金属武器弹药有限公司; 发明人 K·M·苏雷万; J·S·布德瑞克思;
摘要 一种用于光学地控制从包括发射控制装置和可控射弹的武器中发射的飞行射弹的系统。发射控制装置包括光学发射器和包括引信的射弹,光学收集器和光学 传感器 。发射器发射光学 信号 到飞行中的射弹,以控制安装在射弹上的引信 电路 。
权利要求

1.一种用于光学地控制从发射控制装置中发射的飞行射弹的方法,包括如下步骤:
a)从连接到所述发射控制装置上的发射器传输调制光学信号到射弹;
b)由安装在所述射弹上的收集器收集所述调制光学信号;
c)由设置在所述射弹内的传感器从所述收集器接收所述调制光学信号,其中所述调制光学信号激活所述传感器;以及
d)由所激活的传感器调制引信电路
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述调制光学信号以特定的波束宽度、强度和频率被传输。
3.根据权利要求1所述的方法,其中所述发射器和所述传感器以离散的频率在UV、可见和IR光谱中的一个中作用。
4.根据权利要求1所述的方法,其中所述调制光学信号在振幅和频率的至少一个中被调制。
5.根据权利要求1所述的方法,其中所述调制光学信号包括控制协议,所述控制协议包括功能模式和最优作用时间中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的方法,其中所述收集器由半透明材料制成。
7.根据权利要求1所述的方法,其中所述收集器收集从所述发射器直射的和反射的调制光学信号。
8.根据权利要求1所述的方法,其中所述收集器将所述调制光学信号折射、反射和聚焦到所述传感器。
9.根据权利要求1所述的方法,其中所述引信电路使用对数输入以使所述调制光学信号区别于其他光线。
10.一种用于光学地控制从发射控制装置中发射的飞行射弹的方法,包括如下步骤:
a)从连接到所述发射控制装置上的发射器传输调制光学信号到射弹;
b)由安装在所述射弹上的收集器收集所述调制光学信号,其中所述收集器由半透明材料制成;
c)由设置在所述射弹内的传感器从所述收集器接收所述调制光学信号,其中所述调制光学信号激活所述传感器;以及
d)由所激活的传感器调制引信电路。
11.根据权利要求10所述的方法,其中所述调制光学信号以特定的波束宽度、强度和频率被传输。
12.根据权利要求10所述的方法,其中所述发射器和所述传感器以离散的频率在UV、可见和IR光谱中的一个中作用。
13.根据权利要求10所述的方法,其中所述调制光学信号在振幅和频率的至少一个中被调制。
14.根据权利要求10所述的方法,其中所述调制光学信号包括控制协议,所述控制协议包括功能模式和最优作用时间中的至少一个。
15.根据权利要求10所述的方法,其中所述射弹包括半透明的外壳
16.根据权利要求15所述的方法,其中所述半透明的外壳保护所述传感器。
17.根据权利要求10所述的方法,其中所述收集器收集从所述发射器直射的和反射的调制光学信号。
18.根据权利要求10所述的方法,其中所述收集器将所述调制光学信号折射、反射和聚焦到所述传感器。
19.根据权利要求10所述的方法,其中所述引信电路使用对数输入以使所述调制光学信号区别于其他光线。
20.一种用于光学地控制从发射控制装置中发射的飞行射弹的系统,所述系统包括:
a)连接到所述发射控制装置上的发射器,用于传输调制光学信号到射弹;
b)安装在所述射弹上的收集器,用于收集所述调制光学信号,其中所述收集器由半透明材料制成;
c)设置在所述射弹内的传感器,用于从所述收集器接收所述调制光学信号,其中所述调制光学信号激活所述传感器;以及
d)引信电路,其中所述引信电路由所激活的传感器调制。
21.根据权利要求20所述的系统,其中所述发射器和所述传感器以离散的频率在UV、可见和IR光谱中的一个中作用。
22.根据权利要求20所述的系统,其中所述射弹包括半透明的外壳。
23.根据权利要求22所述的系统,其中所述传感器设置在所述外壳内,并受所述外壳保护。
24.根据权利要求20所述的系统,其中所述收集器可由弯曲的并分离的半透明材料制成。
25.根据权利要求20所述的系统,其中所述收集器收集从所述发射器直射的和反射的调制光学信号。
26.根据权利要求20所述的系统,其中所述收集器将所述调制光学信号折射、反射和聚焦到所述传感器。
27.根据权利要求20所述的系统,其中所述引信电路使用对数输入以使所述调制光学信号区别于其他光线。

说明书全文

用于光学地控制射弹的方法和装置

技术领域

[0001] 本发明大体上涉及控制由发射控制装置发射的飞行中的射弹,尤其涉及使用光学调制信号来控制所述射弹。

背景技术

[0002] 现有的用于飞行中射弹的控制方法具有明显的缺点。使用“Oerlikon前方”技术的缺点是它消耗了大量的电。该系统使用的控制线圈庞大且沉重。使用射频(RF)来传输控制信号(“NAMMO”射频)的应用受到IED抑制技术的干扰。BOFORS LARSON(博福斯拉尔森)专利把该技术的应用限制于关闭式枪栓设计。
[0003] 美国专利NO.2005/0126379公开了用于设定电子引信的射频数据通信链接。然而其射弹的控制仅限于发射前的控制。它并不能对飞行中的射弹控制提供任何方法。
[0004] 美国专利NO.5102065公开了一种校正射弹弹道的系统。其通过激光束传输校正信号。该校正被传输到外壳并且该外壳接收并应用该信息以偏转其弹道。然而,该自导外壳的应用非常昂贵,并且只能用于破坏更为昂贵的目标。美国专利NO.4406430也公开了一种用于自导射弹的光学遥控布置。所公开的遥控通过修正射弹的弹道来帮助射弹击中其设定目标。两篇专利都没有讨论非自导的射弹的控制。
[0005] 美国专利NO.6216595公开了射弹元件的触发时间的飞行控制的方法。该触发时间通过射频信号而传输。射频的应用对有效传输增加了若干不利之处,例如来自IED抑制技术的干扰。
[0006] 美国专利NO.6170377公开了一种通过感应输送线圈来传输控制数据给射弹的时间引信的的方法和装置。该感应线圈非常庞大和沉重。
[0007] 美国专利NO.6138547公开了一种使用电子控制脉冲在可控引信和控制装置之间传输数据的控制引信的方法和系统。
[0008] 上述现有技术公开的系统中,由于射弹的震动,很难在外部的控制脉冲源和射弹上的导体之间保持持续的接触或者接近。并且,这些方法都需要对武器设计进行较大修改,这也限制了它们的应用。

发明内容

[0009] 本发明的一个目标是通过一套指令来调制射弹的信号。
[0010] 本发明的另一个目标是允许调制光学信号从与武器相关联的发射器传输给射弹。
[0011] 本发明的另一个目标是通过使用调制光学信号来控制引信电路
[0012] 本发明包括发射控制装置,其配置有光学发射器以传输调制光学信号,以及其上安装有半透明外壳(收集器)用于收集调制光学信号的射弹,引信和光学传感器
[0013] 光学发射器在射弹(飞行中)的方向以充分的波束宽度和强度来发射控制信号。
[0014] 调制光束的振幅以产生光学信号。一般的,控制信号包括对功能模式和适当的最佳功能时间的识别。对数输入允许引信电子电路从其他光线里区分出调制信号输入。
[0015] 传输后,光束被安装于射弹上的半透明收集器收集。收集器折射、和/或反射和聚焦收集的调制光学信号到光学传感器。传感器一接收到调制光学信号后就被激活。激活的传感器调制所述引信电路。
[0016] 本发明的前述和其他目标、特征和优点将如下列附图中所述,从本发明的下述更详细的说明中显而易见。

附图说明

[0017] 以下结合附图来描述本发明的具体实施例,实施例用以说明但不限于本发明,其中相同的附图标记代表相同的部件,其中:
[0018] 图1显示用于发射射弹的武器和传输光学信号到飞行中的射弹40的发射控制装置22。
[0019] 图2包括图2a-2d,显示光学信号(32,34)被飞行中的射弹40接收。
[0020] 图3包括图3a和3b,显示利用旋转有效地接收光学信号。
[0021] 图4包括图4a和图4b,显示飞行中的射弹40的偏航过程。
[0022] 图5显示具有位于收集器44上的半透明透镜70的替换实施例。
[0023] 图6显示使用飞行中的射弹40对调制光学信号(32,34)进行会聚。

具体实施方式

[0024] 本发明的实施例提供了用于光学地控制飞行中的射弹40的方法和系统。在本发明的说明书中,提供了很多的细节,例如部件和/或机械结构的例子,以彻底理解本发明的不同实施例。然而所属领域的技术人员会意识到,本发明的实施可以没有一个或多个细节,或用其他设备、系统、组件、方法、部件、材料、零件、和/或其他类似的。也就是说,熟知的结构、材料、或操作没有具体表示或者详述,以避免本发明的实施例方面模糊不清。
[0025] 图1示出武器系统100,包括武器(发射机构)20,用于发射射弹40的发射控制装置22。发射控制装置22包括光学发射器26。武器20发射射弹40,而发射器26传输光学信号(32,34)到飞行中的射弹40。
[0026] 武器20可以是枪、炮、发射器、火箭筒或者飞行器等。许多武器包括发射筒24。
[0027] 光学发射器26是发光源,包括,例如,一个或多个发光二极管,激光束源等。发射器26能够在UV、可见或IR光谱内传输离散频率的光学信号(32,34)。
[0028] 在本发明的一个实施例中,由发射器26传输到射弹40的光学信号(32,34)是数字控制信号,其由发射控制装置20调制以承载一套指令。这套指令是控制协议。一般来说,控制信号包括功能模式,以及必要时的最佳功能时间。
[0029] 发射器26还随着控制信号一起发送同步信号。同步信号携带信息,如引信48(安装在射弹上)应该接收信号输入的预定时隙。在到达时间窗口以后,引信48不再接收任何信号。这有助于防止引信48免受任何外部信号(如,不是发射控制装置的发射器22发出的信号)打断。这也有助于减少引信48的电力消耗。
[0030] 图2显示射弹40的不同部件和它们的功能。射弹40包括前端42,收集器44,一个或多个传感器46和电子引信48。前端42是尖顶拱形,包含收集器44。收集器44具有半透明外壳,其保护位于下面的传感器46。而且,传感器46连接到电子引信48。
[0031] 调制光学信号30在射弹40的方向以充分的波束宽度和强度被传输,以使传输最优化。这些传输的调制光学信号(32,34)与射弹40的飞行路线相交,以允许信号被收集器44接收,如图2(b)和图2(c)所示。收集器44折射、反射和聚焦所述调制光学信号(32,34)到传感器46。传感器46从其他信号中区分出调制光学信号(32,34)以激活电路。被激活电路46使用对数输入响应以调制引信48的电子电路,如图2(d)所示。
[0032] 图3显示改变飞行中的射弹40的旋转度以定位射弹40,以最优地接收光学信号(32,34)。该旋转由作用在驱动带上的发射筒和槽而引起。图3(a)显示位于射弹40前端42位置的收集器44的分解图,收集器44能够接收直射的光学信号32和从中间表面50反射的光学信号34。图3(b)显示仅接收反射光学信号34的收集器44的位置的分解图。在此位置,射弹40的旋转轴60相对于垂直面的倾角不允许收集器44接收到直射的光学信号
32。
[0033] 图4显示飞行中的射弹40的变化的偏航过程。图4(a)示出了偏航如何使得射弹40绕着其垂线旋转。能够通过多个已知的机械因素以使在射弹40上引起偏航。偏航能够使射弹40被定位得能够更有效的接收光学信号(32,34)。图4(b)显示如何用冗余信号使光学信号30的传输最优化。发射器26发射过多的光学信号以使接收最优化。所引起的旋转也会提供对能够干扰光学信号传输的太阳光的自然屏蔽。通过包含以与射弹的旋转相一致的速率进行重复的冗余信号,能够屏蔽直射的太阳光,以允许改进信号处理
[0034] 图5显示本发明的替换实施例。收集器44可安装于射弹40的前端42的任何位置。收集器44也含有半透明透镜70,以最优地收集所传输的直射信号32和/或反射信号34。
[0035] 如图6所示,发射器26被聚焦并被放置,以利用几何位置和光束分叉110将光直接传输至射弹路径。图6还示出了信号强度距离90。发射器26的强度在这个距离外减弱,并且调制光学信号和飞行中的射弹的交叉不会发生。调制光学信号与射弹飞行路径相交,以在有效信号接收区域80内有效地接收信号。有效信号接收区域80能够通过改变参数(例如信号强度和宽度)而改变。调制光学信号的传输取决于多个因素,例如发射后IR传输共振82,枪炮震动和冲击波效果83,炮口火焰和燃烧火药残渣区域84,电池提高时间86和射弹偏航频率。
[0036] 虽然已经解释和说明本发明的实施例,但应该清楚本发明不仅仅限于这些实施例。在不脱离本发明的主旨和范围内,如权利要求书所述的很多改进、变化、变形、替代和等价对于本领域技术人员而言是显而易见的。
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