DE69810621T2

DE69810621T2 - METHOD FOR DETERMINING THE POSITION OR TIME OF A BULLET FLOOR

Info

Publication number: DE69810621T2
Application number: DE69810621T
Authority: DE
Inventors: Charles Dussurgey; Bernard Maillet; Alain Renard
Original assignee: SECAPEM OZOIR LA FERRIERE; Thales Avionics SAS
Current assignee: SECAPEM OZOIR LA FERRIERE; Thales Avionics SAS
Priority date: 1997-06-03
Filing date: 1998-06-03
Publication date: 2003-08-14
Anticipated expiration: 2018-06-04
Also published as: FR2764057B1; EP0986728A1; EP0986728B1; DE69810621D1; WO1998055821A1; FR2764057A1; IL133103A0

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System zur Erfassung des Orts und des Zeitpunkts des Einschlags eines Geschosses.The invention relates to a method and a system for detecting the location and time of impact of a projectile.

Es ist oft nützlich, den Ort des Einschlags eines Geschosses zu kennen. Dieser Einschlagpunkt befindet sich meist am Boden. Er kann aber auch von einem anderen beweglichen Objekt gebildet werden.It is often useful to know the point of impact of a projectile. This point of impact is usually on the ground. However, it can also be formed by another moving object.

Die Lage des Einschlagpunkts kann ausgehend von Merkmalen des Geschosses und den Bedingungen beim Abschuß berechnet werden. In manchen Fällen ist diese Berechnung aber nicht einfach oder liefert unbefriedigende Ergebnisse. Beispielsweise ist die Flugbahn einer von einem Flugzeug abgeworfenen Bombe schwer zu berechnen. Es ist jedoch stets nützlich, die exakte Lage des Einschlagpunkts, vorzugsweise in Echtzeit zu kennen.The location of the impact point can be calculated based on the characteristics of the projectile and the conditions at the time of launch. However, in some cases this calculation is not easy or produces unsatisfactory results. For example, the trajectory of a bomb dropped from an aircraft is difficult to calculate. However, it is always useful to know the exact location of the impact point, preferably in real time.

Für die Ausbildung des Mannschaft wurde bereits ein System zur Erfassung des Einschlagpunkts einer von einem Flugzeug abgeworfenen Bombe vorgeschlagen, das akustische Mittel zum Einsatz bringt. Dieses System ist aber nicht immer zuverlässig, insbesondere da das Geräusch des Flugzeugs die Erfassung des vom Einschlag hervorgerufenen Geräuschs leicht stören kann.A system for detecting the impact point of a bomb dropped from an aircraft, using acoustic means, has already been proposed for crew training. However, this system is not always reliable, particularly since the noise of the aircraft can easily interfere with the detection of the sound of the impact.

Es wurden auch bereits Systeme zur winkelmäßigen Lokalisierung unter Verwendung von beispielsweise drei drehbaren Richtantennen vorgeschlagen, um ausgehend von jeder Antenne die Richtung zu ermitteln, aus der eine Funkquelle zu senden scheint, und um den Punkt der Aussendung durch Berechnung des Schnittpunkts der drei erfaßten Richtungen zu orten. Diese goniometrischen Methoden sind sehr ungenau und erfordern mehrere Empfangsanlagen.Angular localisation systems have also been proposed, using, for example, three rotating directional antennas to determine, from each antenna, the direction from which a radio source appears to be emitting and to locate the point of emission by calculating the intersection of the three directions detected. These goniometric methods are very imprecise and require several receiving systems.

Es sei bemerkt, daß aus der französischen Patentanmeldung FR-A-2 490 802 ein System zur Erfassung des Ein schlagpunkts mittels Goniometrie bekannt ist, bei dem ein Geschoß bis zu seinem Einschlag Signale aussendet. Es sind auch Systeme zur Grobortung von Teilnehmern in Satelliten- Kommunikationssystemen bekannt (US 5 543 813).It should be noted that the French patent application FR-A-2 490 802 discloses a system for detecting the point of impact using goniometry, in which a projectile emits signals until it hits the ground. Systems for the rough location of participants in satellite communication systems are also known (US 5 543 813).

Die Erfindung erlaubt die Realisierung eines Erfassungssystems in Echtzeit für den Einschlagpunkt eines Geschosses, das die oben erwähnten Nachteile nicht mehr aufweist und eine hohe Genauigkeit bietet.The invention makes it possible to implement a real-time detection system for the point of impact of a projectile, which no longer has the disadvantages mentioned above and offers a high level of accuracy.

Das erfindungsgemäße System ist dadurch gekennzeichnet, daß das Geschoß eine Vorrichtung zum Empfang von GPS- Signalen oder ähnlichen Signalen und zur Aussendung der empfangenen GPS-Signale an einen entfernten Empfänger aufweist, und daß der Empfänger, beispielsweise am Boden, Mittel zur periodischen Bestimmung der Position des Geschosses ausgehend von den empfangenen GPS-Signalen oder ähnlichen Signalen und zur Erfassung des Orts des Einschlags durch Extrapolation ausgehend einerseits von der Bestimmung des Zeitpunkts, in dem die vom Geschoß kommenden Signale aufhören, und andrerseits von den vorherigen Positionsmeldungen enthält.The system according to the invention is characterized in that the projectile comprises a device for receiving GPS signals or similar signals and for transmitting the received GPS signals to a remote receiver, and in that the receiver, for example on the ground, comprises means for periodically determining the position of the projectile from the received GPS signals or similar signals and for detecting the location of the impact by extrapolation based on the determination of the time at which the signals coming from the projectile cease and on the previous position reports.

Ein solches Erfassungssystem ist offensichtlich gegenüber dem Geräusch beim Einschlag unempfindlich. Die Meßperiode liegt beispielsweise zwischen 100 ms und einer Sekunde.Such a detection system is obviously insensitive to the noise of the impact. The measurement period is, for example, between 100 ms and one second.

Unter GPS-Signalen oder ähnlichen Signalen werden hier Signale verstanden, die von Satelliten oder Funkbaken kommen und zur Bestimmung der Position und der Geschwindigkeit von bewegten Körpers aufgrund der Messung des Abstands zwischen diesen Körpern und den Satelliten oder Funkbaken dienen, deren Positionen bekannt sind. Jeder Abstand wird aufgrund der Zeit gemessen, die zwischen dem Sendezeitpunkt eines Signals durch einen Satelliten oder Funkbaken und dem Zeitpunkt des Empfangs dieses Signals durch den Körper verstreicht. Das von jedem Satelliten oder Funkbaken ausgesendete Signal enthält eine Trägerfrequenz, deren Wert einen für die Bestimmung der Geschwindigkeiten verwendbaren Parameter bildet.GPS signals or similar signals are understood here to mean signals coming from satellites or radio beacons and used to determine the position and speed of moving bodies by measuring the distance between these bodies and the satellites or radio beacons whose positions are known. Each distance is measured by the time that elapses between the moment a signal is sent by a satellite or radio beacon and the moment this signal is received by the body. The signal emitted by each satellite or radio beacon contains a carrier frequency, the value of which is a parameters that can be used to determine the speeds.

Es sei bemerkt, daß derzeit zwei Satellitennetze bestehen, von denen das eine zum eigentlichen GPS-System (Global Positionning System) und das andere zum Glonass- System (Global Orbiting Navigation Satellite System) gehört. Weiter ist die Verwendung von geostationären Satelliten und von ortsfesten Funkbaken am Boden vorgesehen.It should be noted that there are currently two satellite networks, one of which belongs to the actual GPS system (Global Positioning System) and the other to the Glonass system (Global Orbiting Navigation Satellite System). The use of geostationary satellites and fixed radio beacons on the ground is also planned.

In jedem dieser Systeme sendet der Satellit ein Signal in einem exakten Augenblick aus, der eine von Satelliten ausgesendete Angabe bildet. Der Abstand ist proportional zur Zeit zwischen dem Sendezeitpunkt, der durch das Satellitensignal geliefert wird, und dem Empfangszeitpunkt durch den bewegten Körper.In each of these systems, the satellite sends out a signal at a precise instant that constitutes a satellite-transmitted indication. The distance is proportional to the time between the instant of transmission provided by the satellite signal and the instant of reception by the moving body.

Im GPS-System, auf das nachfolgend insbesondere Bezug genommen wird, sendet jeder Satellit auf einer Trägerfrequenz L&sub1; von 1.575,42 MHz sowie auf einer Hilfsträgerfrequenz L&sub2; von 1.227,06 MHz.In the GPS system, to which particular reference is made below, each satellite transmits on a carrier frequency L1 of 1575.42 MHz and on a subcarrier frequency L2 of 1227.06 MHz.

Die Trägerfrequenz, die auch zur Bestimmung der Geschwindigkeiten dient, wird durch eine sich wiederholende Pseudozufalls-Binärfolge gemäß einer Phasenmodulation vom Typ BPSK (Binay Phase Shift Keying) moduliert. Jede Folge bildet einen Kode, der im Fall des GPS eine Länge von 1023 Bits besitzt. Diese Kodes werden mit einer Frequenz von 1,023 MHz ausgesendet. Sie existieren neben anderen Kodes, die mit einer zehnmal höheren Frequenz von 10,23 MHz ausgesendet werden. Die Kodes mit dem Namen C/A der Frequenz 1,023 MHz ermöglichen grundsätzlich eine ungefähre Bestimmung der Position, während die Kodes P mit der zehnmal höheren Frequenz eine genaue Ortung erlauben.The carrier frequency, which is also used to determine speeds, is modulated by a repeating pseudo-random binary sequence using phase modulation of the BPSK (Binay Phase Shift Keying) type. Each sequence forms a code which, in the case of GPS, has a length of 1023 bits. These codes are transmitted at a frequency of 1.023 MHz. They exist alongside other codes which are transmitted at a frequency ten times higher, 10.23 MHz. The codes called C/A with a frequency of 1.023 MHz basically allow an approximate determination of position, while the P codes with a frequency ten times higher allow a precise location.

Jeder Kode hat eine dreifache Aufgabe: Einerseits erlaubt er die Identifizierung des sendenden Satelliten, zweitens vereinfacht er die Erfassung und Demodulation der Signale, die von einem starken Rauschen überlagert sind, wobei die Erfassung durch Korrelation zwischen dem vom Satelliten empfangenen Kode und einem örtlich erzeugten identischen Kode erfolgt, und schließlich dient drittens der Kode der Messung der zeitlichen Phasenverschiebung für die Berechnung der Abstände.Each code has a threefold purpose: firstly, it allows the identification of the transmitting satellite, secondly, it facilitates the detection and demodulation of signals that are superimposed by a strong noise, the detection being made by correlation between the satellite and a locally generated identical code, and finally, thirdly, the code is used to measure the temporal phase shift for calculating the distances.

Die Trägerfrequenz L&sub1; wird außerdem mit anderen binären Daten Kodiert, die insbesondere den Zeitpunkt der Aussendung des Signals darstellen. Wenn der Satellit identifiziert und der Zeitpunkt der Aussendung des Signals bekannt ist, ergibt sich auch mit großer Genauigkeit die Lage des Satelliten im Zeitpunkt der Aussendung des Signals.The carrier frequency L1 is also encoded with other binary data, which in particular represent the time of transmission of the signal. If the satellite is identified and the time of transmission of the signal is known, the position of the satellite at the time of transmission of the signal can be determined with great accuracy.

Zur Erinnerung sei hier angemerkt, daß im GLONASS- System die Trägerfrequenz L&sub1; die Identifizierung des Satelliten enthält. Sie unterscheidet also einen Satelliten bezüglich der anderen. Die Frequenzen L&sub1; verteilen sich zwischen etwa 1600 MHz und 1615 MHz. Ein Pseudozufallskode ist im GLONASS-System auch vorgesehen, aber sein Nutzen ist auf die Extraktion des Signals aus dem Rauschen und auf die Bestimmung der zeitlichen Abweichungen für die Messung der Abstände zwischen dem Empfänger und dem Satelliten beschränkt.As a reminder, in the GLONASS system, the carrier frequency L1 contains the satellite identification. It therefore distinguishes one satellite from another. The L1 frequencies are distributed between approximately 1600 MHz and 1615 MHz. A pseudorandom code is also provided in the GLONASS system, but its use is limited to extracting the signal from the noise and determining the temporal deviations for measuring the distances between the receiver and the satellite.

Die Erfindung betrifft auch die Bestimmung des Einschlagzeitpunkts eines unzerstörbaren Geschosses.The invention also relates to the determination of the impact time of an indestructible projectile.

Wie für die Erfassung der Lage des Einschlagpunkts sieht man auf dem Geschoß eine Vorrichtung zum Empfang von GPS-Signalen oder ähnlichen Signalen und zur Wiederaussendung dieser Signale zu einem entfernten Empfänger vor, wobei der entfernte Empfänger Mittel zur periodischen Bestimmung der Position des Geschosses besitzt. Wenn das Geschoß und/- oder die Vorrichtung zum Empfang und zur Weiterleitung der GPS-Signale beim Einschlag nicht zerstört wird, läßt sich der Zeitpunkt des Einschlags aus der Position des Einschlagpunkts und aus mindestens einer vorher gemessenen Position extrapolieren.As for the determination of the position of the point of impact, a device is provided on the projectile for receiving GPS signals or similar signals and for retransmitting these signals to a remote receiver, the remote receiver having means for periodically determining the position of the projectile. If the projectile and/or the device for receiving and transmitting the GPS signals are not destroyed on impact, the time of impact can be extrapolated from the position of the point of impact and from at least one previously measured position.

Die Extrapolation ist in allen Fällen erforderlich, da die Bestimmung der Position nicht permanent, sondern periodisch erfolgt und die Periode mindestens in der Größenordnung von 100 ms liegt. Diese Tastperiode ist entweder fix oder variabel. Sie hängt von Merkmalen der Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Geschosses ab.Extrapolation is necessary in all cases, since the determination of the position is not permanent, but occurs periodically and the period is at least in the order of 100 ms. This sampling period is either fixed or variable. It depends on characteristics of the speed and/or acceleration of the projectile.

Auf dem Geschoß sieht man vorzugsweise zwei Antenne vor, nämlich eine Empfangsantenne für GPS-Signale im hinteren Bereich und eine Sendeantenne, die so angeordnet ist, daß das Strahlungsdiagramm vorzugsweise nach vorne gerichtet ist. Da das Geschoß unterschiedliche Ausrichtungen annehmen kann, ist das Antennendiagramm in einer Ausführungsform stark ungerichtet.Two antennas are preferably provided on the projectile, namely a receiving antenna for GPS signals in the rear area and a transmitting antenna which is arranged so that the radiation pattern is preferably directed forwards. Since the projectile can assume different orientations, the antenna pattern is highly omnidirectional in one embodiment.

In einer für ein Übungsgeschoß bestimmten Ausführungsform besitzt dieses Geschoß einen Rumpf aus Kunststoff, der so ausgebildet ist, daß er zum Sende-Strahlungsdiagramm beiträgt. Bei den Untersuchungen im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat man festgestellt, daß mit einer Sendeantenne im hinteren Bereich der Kunststoffrumpf, der ein Dielektrikum bildet, zur Empfindlichkeit des Strahlungsdiagramms in alle Richtungen beitragen kann.In an embodiment intended for a training projectile, this projectile has a plastic body which is designed to contribute to the transmission radiation pattern. During the investigations within the framework of the present invention, it was found that with a transmission antenna in the rear area, the plastic body, which forms a dielectric, can contribute to the sensitivity of the radiation pattern in all directions.

Andere Merkmale und Vorzüge der Erfindung werden nun anhand bestimmter Ausführungsformen und der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.Other features and advantages of the invention will now be explained in more detail with reference to specific embodiments and the accompanying drawings.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Geschoß mit einer Antenne zum Empfang und zur Wiederaussendung von GPS-Signalen.Fig. 1 shows a schematic of a projectile with an antenna for receiving and retransmitting GPS signals.

Fig. 2 zeigt ein ähnliches Schema wie Fig. 1, aber für zwei Varianten.Fig. 2 shows a similar scheme as Fig. 1, but for two variants.

Fig. 3 zeigt eine Interpolationskurve zur Bestimmung des Orts des Einschlags für ein Geschoß.Fig. 3 shows an interpolation curve for determining the location of impact for a projectile.

Fig. 4 zeigt schematisch eine Vorrichtung für ein Geschoß, dessen Ort des Einschlags man erfassen will.Fig. 4 shows a schematic of a device for a projectile whose point of impact one wants to determine.

Fig. 5 zeigt schematisch eine Vorrichtung zum Empfang von Signalen, die von einer Vorrichtung gemäß Fig. 4 geliefert werden.Fig. 5 shows schematically a device for receiving signals supplied by a device according to Fig. 4.

Das anhand der Zeichnungen zu beschreibende Beispiel betrifft die Erfassung des Einschlagorts eines Übungsgeschosses, wie z. B. einer von einem nicht dargestellten Flugzeug abgeworfenen Bombe.The example to be described using the drawings concerns the detection of the impact location of a training projectile, such as a bomb dropped from an aircraft not shown.

Diese Übungsbombe 10 (Fig. 1) hat die allgemeine Form einer Rakete mit einem länglichen Körper 12, der vorne in einer Spitze 14 ausläuft und hinten Finnen 16 besitzt.This training bomb 10 (Fig. 1) has the general shape of a rocket with an elongated body 12 which ends in a tip 14 at the front and has fins 16 at the rear.

Da die Flugbahn der Bombe 10 von oben nach unten verläuft, liegt die Antenne 18, die die Signale von den GPS- Satelliten empfangen soll, hinten, also oben.Since the flight path of the bomb 10 runs from top to bottom, the antenna 18, which is intended to receive the signals from the GPS satellites, is located at the back, i.e. at the top.

In diesem Beispiel wird eine Vierdrahtantenne aus spiralförmig gewickelten Drähten vorgesehen. Man weiß, daß eine solche Antenne gute Empfangseigenschaften in allen Richtungen auf weist. Als Variante verwendet man eine sogenannte "Patch"-Antenne, die aus einem oder aus mehreren Leitern auf einem Träger gebildet wird.In this example, a four-wire antenna made of spirally wound wires is provided. It is known that such an antenna has good reception properties in all directions. As a variant, a so-called "patch" antenna is used, which is made up of one or more conductors on a carrier.

Die GPS-Antenne dient auch der Wiederaussendung der Signale zu einer Bodenstation (in Fig. 1 nicht dargestellt). Obwohl die Sendeantenne im hinteren Bereich der Bombe 10 liegt, während sie doch nach vorne aussenden soll, liefert diese Antenne doch gute Ergebnisse, da man festgestellt hat, daß die isolierende Struktur der Bombe 10 aus Kunststoff das Strahlungsdiagramm der Sendeantenne verbessert. Dies beruht auf einer dielektrischen Kopplung.The GPS antenna is also used to retransmit the signals to a ground station (not shown in Fig. 1). Although the transmitting antenna is located at the rear of the bomb 10, while it is intended to transmit to the front, this antenna still delivers good results because it has been found that the insulating structure of the plastic bomb 10 improves the radiation pattern of the transmitting antenna. This is based on a dielectric coupling.

Die der Antenne 18 zugeordneten Schaltungen 20 befinden sich im gleichen Bereich 22 wie die Antenne 18 im hinteren Teil der Bombe 10 und im wesentlichen entlang von deren Achse.The circuits 20 associated with the antenna 18 are located in the same area 22 as the antenna 18 in the rear part of the bomb 10 and essentially along its axis.

Gemäß der in Fig. 2 gezeigten Variante, die vorzugsweise für höhere Sendefrequenzen als etwa 2 GHz vorgesehen ist, liegt die Empfangsantenne 18' für die GPS-Satellitensignale an derselben Stelle wie die Antenne 18 in Fig. 1, aber die Sendeantenne 24 oder 26 ist von der Empfangsantenne 18 getrennt.According to the variant shown in Fig. 2, which is preferably intended for higher transmission frequencies than about 2 GHz, the receiving antenna 18' for the GPS satellite signals is located at the same location as the antenna 18 in Fig. 1, but the transmitting antenna 24 or 26 is separated from the receiving antenna 18.

In einer ersten Ausführungsform hat die Antenne 24 die Form eines Gürtels um den Rumpf 10 vor der Antenne 18', und zwar zwischen dieser und der mittleren Zone 28. Eine solche Antenne erlaubt eine Aussendung praktisch in alle Richtungen ohne Phasen- oder Pegelunterschiede, selbst wenn das Geschoß um seine Achse rotiert. Man kann auch eine Mehrzahl von gekoppelten Elementarantennen (oder Patch- Antenne) verwendenIn a first embodiment, the antenna 24 has the shape of a belt around the fuselage 10 in front of the antenna 18', between this and the middle zone 28. Such an antenna allows transmission in practically all directions without phase or level differences, even when the projectile rotates on its axis. It is also possible to use a plurality of coupled elementary antennas (or patch antennas)

In einer zweiten Ausführungsform liegt eine Antenne 26 in der Nähe der Nase 14 der Bombe 10 um den Rumpf herum. Diese Antenne 26 wird von mehreren gekoppelten Elementarantennen gebildet. Man kann auch eine Gürtelantenne verwenden. In beiden Fällen liegt die Antenne auf dem vorderen konischen Teil, der für die Aussendung nach vorne besonders günstig ist.In a second embodiment, an antenna 26 is located around the fuselage near the nose 14 of the bomb 10. This antenna 26 is formed by several coupled elementary antennas. A belt antenna can also be used. In both cases, the antenna is located on the front conical part, which is particularly suitable for forward transmission.

Um am Boden den Einschlagort der Bombe 10 mithilfe der von der Antenne 18 oder 24 oder 26 wiederausgesendeten Signale zu bestimmen, geht man folgendermaßen vor:To determine the impact location of bomb 10 on the ground using the signals re-transmitted by antenna 18 or 24 or 26, proceed as follows:

Ein GPS-Signalempfänger, der weiter unten anhand von Fig. 5 beschrieben wird, bestimmt periodisch, beispielsweise alle 200 ms die Lage des Geschosses und abhängig von den gemessenen Positionen die Flugbahn 32 des Geschosses. In dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel liegt die Flugbahn in einer vertikalen Ebene, wobei die Achse 0Z vertikal und die Achse 0X horizontal verläuft. Für jeden Punkt der berechneten Flugbahn 32 hält man den entsprechenden Zeitpunkt sowie die Geschwindigkeit und Beschleunigung gespeichert.A GPS signal receiver, which is described below with reference to Fig. 5, periodically determines the position of the projectile, for example every 200 ms, and, depending on the measured positions, the trajectory 32 of the projectile. In the example shown in Fig. 3, the trajectory lies in a vertical plane, with the 0Z axis running vertically and the 0X axis running horizontally. For each point on the calculated trajectory 32, the corresponding point in time, as well as the speed and acceleration, are stored.

Der Einschlag des Geschosses am Boden führt im allgemeinen zur Zerstörung der Elektronik für den Empfang und die Wiederaussendung der GPS-Signale. So wird der Zeitpunkt des Einschlags durch das Verschwinden der Empfangssignale am Boden bestimmt.The impact of the projectile on the ground generally destroys the electronics for receiving and retransmitting GPS signals. The time of impact is thus determined by the disappearance of the reception signals on the ground.

Die Erfassung des Zeitpunkts des Verschwindens der GPS-Signale erfolgt mithilfe einer Schaltung, die entweder hinter den Verarbeitungsschaltungen liegt, welche die GPS- Signale liefern, oder vor diesen Schaltungen im Bereich des Trägers des empfangenen Signals.The detection of the time of disappearance of the GPS signals is carried out using a circuit that is located either behind the processing circuits that provide the GPS signals or before these circuits in the area of the carrier of the received signal.

Im ersteren Fall (hinter den Verarbeitungsschaltungen) verwendet man ein Mittel zur permanenten Messung des Signal/Rauschverhältnisses, und der Zeitpunkt des Anschlags entspricht dem Zeitpunkt, in dem das Signal/Rauschverhältnis unter eine vorbestimmte Schwelle absinkt.In the first case (behind the processing circuits), a means of permanently measuring the signal-to-noise ratio is used, and the moment of the strike corresponds to the moment at which the signal-to-noise ratio falls below a predetermined threshold.

Im zweiten Fall (vor den Verarbeitungsschaltungen) verwendet man eine Schaltung, die vor der Verarbeitung und vor der Korrelation den Signalpegel bestimmt, beispielsweise den Pegel der automatischen Verstärkungsregelung, und der Zeitpunkt des Einschlags entspricht dann dem Zeitpunkt, in dem der Signalpegel unter eine vorbestimmte Schwelle absinkt oder die automatische Verstärkungsregelung eine vorbestimmte Grenze überschreitet.In the second case (before the processing circuits), a circuit is used which determines the signal level, for example the automatic gain control level, before processing and before correlation, and the moment of impact then corresponds to the moment when the signal level drops below a predetermined threshold or the automatic gain control exceeds a predetermined limit.

Aufgrund der beim Empfang der GPS-Signale am Boden berechneten Flugbahn und anderer berechneter Parameter (Geschwindigkeit, Beschleunigung) kann man die Flugbahn zwischen dem letzten Meßzeitpunkt und dem Zeitpunkt td extrapolieren, in dem die GPS-Signale verschwunden sind. Diese Extrapolation liefert also die Lage des Einschlagpunkts des Geschosses am Boden. Natürlich erfolgt die Berechnung und die Extrapolation in Echtzeit.Based on the flight path calculated when the GPS signals were received on the ground and other calculated parameters (speed, acceleration), the flight path can be extrapolated between the last measurement time and the time td at which the GPS signals disappeared. This extrapolation therefore provides the location of the point of impact of the projectile on the ground. Of course, the calculation and extrapolation take place in real time.

Wenn die Empfangs- und Wiederaussendungsschaltungen für GPS-Signale des Geschosses widerstandsfähig sind und beim Aufschlag auf dem Boden nicht zerstört werden, erlaubt die Erfindung eine einfache Bestimmung des Zeitpunkts des Einschlags. In diesem Fall ist nämlich die Position des Einschlags bekannt. Die Extrapolation betrifft also die Bestimmung des Zeitpunkts und nicht die der Position.If the projectile's GPS signal reception and retransmission circuits are robust and are not destroyed when it hits the ground, the invention allows the time of impact to be easily determined. In this case, the position of the impact is known. The extrapolation therefore concerns the determination of the time and not the position.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel für die Realisierung von Schaltungen zum Empfang und zur Wiederaussendung von GPS- Signalen an Bord des bewegten Körpers.Fig. 4 shows an example of the implementation of circuits for receiving and retransmitting GPS signals on board the moving body.

In diesem Beispiel liefert die Antenne 18 zum Empfang von GPS-Signalen ein Signal an einen Verstärker 112. Das verstärkte Signal gelangt an den ersten Eingang 114&sub1; eines Organs 114, zum Beispiel einer Mischstufe zum Frequenzwech sei, dessen zweiter Eingang 114 ein lokales Signal empfängt, das vom Ausgang 116 eines Taktgenerators 116 geliefert wird. Das lokale Signal am Eingang 1142 hat eine Frequenz von 1580 GHz, während das von der Antenne 18 erfaßte Signal das Trägersignal des GPS mit der Frequenz 1575,42 MHz ist.In this example, the antenna 18 for receiving GPS signals delivers a signal to an amplifier 112. The amplified signal is fed to the first input 114₁ of an element 114, for example a mixer for frequency change whose second input 114 receives a local signal supplied by the output 116 of a clock generator 116. The local signal at input 1142 has a frequency of 1580 GHz, while the signal detected by antenna 18 is the carrier signal of the GPS with a frequency of 1575.42 MHz.

Das am Ausgang 1143 der Mischstufe 114 erhaltene Signal ist eine Frequenz gleich der Differenz zwischen den Frequenzen der an die Eingänge 1141 und 114 angelegten Signale. Dieses Signal gelangt an einen zweiten Verstärker 118 und dann an ein Filter 120, ehe es an die Sendeantenne 18 geliefert wird, die zum GPS-Empfänger am Boden ausgerichtet ist.The signal obtained at the output 1143 of the mixer 114 is of a frequency equal to the difference between the frequencies of the signals applied to the inputs 1141 and 114. This signal is passed to a second amplifier 118 and then to a filter 120 before being delivered to the transmitting antenna 18 which is directed towards the GPS receiver on the ground.

Fig. 5 zeigt die Einrichtung am Boden.Fig. 5 shows the setup on the ground.

Sie besitzt einen üblichen GPS-Empfänger.It has a standard GPS receiver.

Verarbeitungsmittel erlauben die Berechnung der Flugbahn und des Einschlagzeitpunkts und damit die Ortung dieses Einschlagpunkts.Processing tools allow the calculation of the trajectory and the time of impact and thus the location of this point of impact.

Im dargestellten Beispiel enthält die Einrichtung am Boden eine Empfangsantenne 142, deren Signal an einen Telemetrie-Empfänger 144 gelangt, welcher die üblichen Filter - und Verstärkungsfunktionen wahrnimmt. Der Ausgang des Verstärkers 144 ist an eine Schaltung 146 zur Berechnung der Flugbahn des bewegten Körpers angeschlossen.In the example shown, the device on the ground contains a receiving antenna 142, the signal from which is sent to a telemetry receiver 144, which performs the usual filtering and amplification functions. The output of the amplifier 144 is connected to a circuit 146 for calculating the trajectory of the moving body.

Weiter enthält die Einrichtung einen sogenannten Referenzempfänger 148 mit einer eigenen Antenne 150. In an sich bekannter Weise erlaubt der Referenzempfänger in jedem Zeitpunkt den Vergleich einerseits zwischen dem gemessenen Abstand dieses Empfängers am Boden vom Satellit und andrerseits zwischen dem vorab bekannten Abstand des Empfängers vom Satellit. Dieser Vergleich wird zur Korrektur der vom beegten Körper gelieferten Meßwerte verwendet. Diese Art der Korrektur, die zu einer großen Genauigkeit der Ortung des bewegten Körpers führt, wird als Differential-GPS-System bezeichnet.The device also contains a so-called reference receiver 148 with its own antenna 150. In a manner known per se, the reference receiver allows a comparison to be made at any time between, on the one hand, the measured distance of this receiver on the ground from the satellite and, on the other hand, the previously known distance of the receiver from the satellite. This comparison is used to correct the measured values provided by the moving body. This type of correction, which leads to a high degree of accuracy in locating the moving body, is called a differential GPS system.

Der Referenzempfänger 148 enthält einen Taktausgang 148&sub1;, der an einen entsprechenden Takteingang 146&sub1; der Schaltung 146 angeschlossen ist. Weiter enthält er einen Ausgang 148&sub2;, der die Referenzdaten an einen entsprechende Eingang einer Schaltung 152 zur Berechnung von Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung und Zeit liefert und zusammen mit der Schaltung 146 die Berechnung der Flugbahn erlaubt. Die Schaltung 146 enthält weiter einen Eingang 146&sub2;, an dem ein Hilfssignal empfangen wird (beispielsweise ein Trägheitssignal, um die Einfangs- und Verfolgungseigenschaften für die GPS-Signale zu verbessern.The reference receiver 148 includes a clock output 148₁, which is connected to a corresponding clock input 146₁ of the circuit 146. It also includes an output 148₂ which supplies the reference data to a corresponding input of a circuit 152 for calculating position, velocity, acceleration and time and, together with the circuit 146, allows the calculation of the trajectory. The circuit 146 further includes an input 146₂ at which an auxiliary signal is received (for example, an inertial signal to improve the capture and tracking characteristics for the GPS signals.

Claims

1. Method for determining the position of the impact point of a projectile (10), characterized in that the projectile has a transmitter/receiver device for receiving, on the one hand, satellite positioning signals transmitted by a group of satellites, which serve to determine the position of the projectile based on the measurement of the distance between the projectile and the satellites, whose positions are known, and, on the other hand, for sending the received signals to a remote receiver (142 to 152), and in that in the remote receiver

- periodically the position of the moving body

- and based on at least one measurement of the position and the measurement of the time of disappearance of the signals the position of the impact point is determined by extrapolation.

2. Method according to claim 1, characterized in that the determination of the positions takes place according to a period that is between 100 msec and one second.

3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the extrapolation used to determine the position of the impact point also takes into account the speed and the acceleration.

4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the time of disappearance of the received signals is determined by comparing these signals with a threshold, the time of disappearance corresponding to the time at which a Received signal falls below the threshold.

5. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the signals for determining the position are GPS signals or similar signals.

6. Projectile for carrying out the method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it contains an antenna (18, 18') for receiving satellite signals, arranged in the rear part of this projectile.

7. Projectile for carrying out the method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it contains an antenna (18, 24, 26) for emitting signals, which is arranged to emit signals forwards from the projectile.

8. Projectile according to claim 7, characterized in that the transmitting antenna (18) is arranged in the rear region and is coupled to the front by a dielectric.

9. Projectile according to claim 8, characterized in that the dielectric forms the body of this projectile.

10. Projectile according to claim 7, characterized in that the transmitting antenna forms a belt (24) or a crown surrounding the projectile.

11. Projectile according to claim 10, characterized in that the transmitting antenna (26) is arranged in the front region of the projectile.

12. Procedure for determining the time of Impact of a projectile or moving body, characterized in that the projectile or the body has a transmitting/receiving device for receiving, on the one hand, satellite positioning signals transmitted by a group of satellites, which serve to determine the position of the moving body on the basis of the measurement of the distance between it and the satellites whose positions are known, and, on the other hand, for sending the received signals to a remote receiver, and in that in the remote receiver

- periodically the position of the moving body

- and based on these periodic measurements and the position of the body after the impact, the time of impact is determined by extrapolation.