DE102011100269A1

DE102011100269A1 - Electro-optical fire control unit for a gun

Info

Publication number: DE102011100269A1
Application number: DE102011100269A
Authority: DE
Inventors: Michael Gross; Dr. Nicolai Künzner; Dr. Kushauer Jörg; Dr. Klaus Wingender
Original assignee: Diehl BGT Defence GmbH and Co KG
Current assignee: Diehl Defence GmbH and Co KG
Priority date: 2011-05-03
Filing date: 2011-05-03
Publication date: 2012-11-08
Also published as: EP2520895A1; IL218872A0; IL218872B

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer elektrooptischen Feuerleiteinheit (2) für ein Geschütz (4) mit einem bildgebenden Infrarot-Sensorsystem (6), das zwei auf verschiedene Sehfelder (18, 22) gerichtete Optiken (16, 24) aufweist, und einem mit dem Sensorsystem (6) datentechnisch verbundenen Zieldatenmittel (38), das dazu vorbereitet ist, aus Bildern beider Sehfelder (18, 22) Zieldaten über ein von den Optiken (16, 24) anvisiertes Zielobjekt (42) auszugeben. Um eine Zielverfolgung eines schnell bewegten Zielobjekts zu erleichtern, wird vorgeschlagen, dass die beiden Optiken (16, 24) Infrarot-Optiken sind und die Sehfelder (18, 22) verschieden groß sind.The invention relates to an electro-optical fire control unit (2) for a gun (4) with an imaging infrared sensor system (6), which has two optics (16, 24) directed at different fields of view (18, 22), and one with the Sensor system (6) target data means (38) connected by data technology, which is prepared to output target data from images of both fields of view (18, 22) about a target object (42) targeted by the optics (16, 24). In order to facilitate target tracking of a rapidly moving target object, it is proposed that the two optics (16, 24) are infrared optics and the fields of view (18, 22) are of different sizes.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrooptische Feuerleiteinheit für ein Geschütz mit einem bildgebenden Infrarot-Sensorsystem, das zwei auf verschiedene Sehfelder gerichtete Infrarot-Optiken aufweist, und einem mit dem Sensorsystem datentechnisch verbundenen Zieldatenmittel, das dazu vorbereitet ist, aus Bildern beider Sehfelder Zieldaten über ein von den Optiken anvisiertes Zielobjekt auszugeben.The invention relates to an electro-optical fire control unit for a gun with an infrared imaging sensor system having two directed to different fields of infrared optics, and a data-related to the sensor system target data means, which is prepared from images of both visual fields target data on one of the Optics issued targeted object.

Größere Geschütze auf Schiffen umfassen eine Zielerfassungseinheit in der Art eines Zielfernrohrs, mit der ein Ziel anvisiert werden kann. Das anvisierte Ziel wird mit einem Umgebungsausschnitt auf einer Anzeige abgebildet und unterstützt so das Ausrichten des Geschützes auf das Ziel durch einen Bediener. Um eine Nachtsichtfähigkeit zu erreichen, kann eine solche Einheit eine Infrarot-Kamera umfassen, mit der das anvisierte Ziel und der Umgebungsausschnitt im infraroten Spektralbereich abgetastet und abgebildet wird.Larger guns on ships comprise a sighting unit, such as a riflescope, with which a target can be sighted. The targeted target is displayed on a display with an environmental section, thus assisting the operator in aiming the gun at the target. In order to achieve night-vision capability, such a unit may comprise an infrared camera with which the targeted target and the environmental detail in the infrared spectral range are scanned and imaged.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine elektrooptische Feuerleiteinheit anzugeben, mit der das Ausrichten des Geschützes auf ein bewegtes Zielobjekt erleichtert wird.It is an object of the invention to provide an electrooptical fire control unit that facilitates alignment of the gun with a moving target.

Diese Aufgabe wird durch eine elektrooptische Feuerleiteinheit der eingangs genannten Art gelöst, bei der die beiden Optiken Infrarot-Optiken sind und die beiden Sehfelder verschieden groß sind. Durch die beiden Infrarot-Optiken kann ein Zielobjekt in beiden Sehfeldern im infraroten Spektralbereich verfolgt werden. Durch das große Sehfeld kann auch ein schnell bewegtes Zielobjekt bei einem großen Vorhalt weiter optisch verfolgt werden, sodass eine automatische Zielverfolgung erhalten bleiben kann.This object is achieved by an electro-optical fire control unit of the type mentioned, in which the two optics are infrared optics and the two fields of view are different sizes. The two infrared optics can be used to track a target object in both fields of vision in the infrared spectral range. Due to the large field of view, even a fast-moving target object can still be visually tracked with a large lead, so that automatic target tracking can be maintained.

Die Erfindung geht hierbei von der Überlegung aus, dass bei einem Ausrichten des Geschützes auf das bewegte Zielobjekt ein Vorhalt des Geschützes berücksichtigt werden muss. Bei einem schnell bewegten Zielobjekt kann dieser Vorhalt unter Umständen so groß sein, dass das Zielobjekt nicht mehr in dem mit dem Geschütz mitbewegten Sehfeld liegt. Eine angestrebte Zielverfolgung in der Art, dass das Geschütz mit den Bewegungen des Zielobjekts mitgeführt wird, ist somit nicht mehr möglich, bzw. wird von der Feuerleiteinheit nicht mehr unterstützt.The invention is based on the consideration that when aligning the gun on the moving target object a Vorhalt the gun must be considered. In the case of a fast-moving target object, this lead may possibly be so great that the target object is no longer in the field of view moved with the gun. A desired target tracking in the way that the gun is carried along with the movements of the target object is thus no longer possible, or is no longer supported by the fire control unit.

Abhilfe kann durch ein zoomfähiges Sehfeld geschaffen werden. Hierfür ist jedoch eine sehr hohe Auflösung des Sensors notwendig, denn eine zuverlässige Zielverfolgung benötigt auch bei einem groß eingestellten Sehfeld noch eine ausreichende Auflösung des Zielobjekts. Gerade bei Infrarot-Sensoren ist eine Auflösung, mit der ein Zoom unter Erhalt der Zielverfolgungsfähigkeit möglich ist, aufwändig.Remedy can be created by a zoomable field of view. For this, however, a very high resolution of the sensor is necessary, because a reliable target tracking still requires a sufficient resolution of the target object even with a large-scale field of view. Especially with infrared sensors, a resolution with which a zoom while preserving the target tracking capability is possible, consuming.

Durch die Verwendung von zwei unterschiedlich großen Sehfeldern kann eine hohe Auflösung ohne Zoom und bei einer vertretbaren Anzahl von Detektorelementen bzw. Pixel eines Infrarot-Detektors geschaffen werden, sodass der Kostenaufwand und Bauraum gering bleibt. Das kleine Sehfeld wird hierbei zweckmäßigerweise mit einer höheren Ortsauflösung, also kleinerem Raumwinkelbereich pro Detektorelement, abgetastet, als das große Sehfeld, wobei die Bildauflösung in beiden Sehfeldern gleich sein kann.By using two differently sized fields of view, a high resolution without zoom and a reasonable number of detector elements or pixels of an infrared detector can be created, so that the cost and installation space remains low. The small field of view is expediently scanned with a higher spatial resolution, ie smaller solid angle range per detector element, than the large field of view, wherein the image resolution in both fields of view can be the same.

Ein Zielobjekt kann auch dann weiter verfolgt werden, wenn das Geschütz einen großen Vorhalt einnimmt und das Zielobjekt nicht mehr im kleinen Sehfeld liegt. Außerdem wird durch den doppelten infrarot-seitigen Sehfeldansatz die Möglichkeit gegeben, auch solche Zielobjekte sicher weiter zu verfolgen, die bei Annäherung im kleinen Sehfeld bildfüllend werden. Durch das größere Sehfeld bleiben sowohl die für einen Korrelationstracker verwendeten Merkmale des Zielobjekts im größeren Sehfeld sichtbar als auch die Umrandung des Zielobjekts, so dass der Haltepunkt für eine Zielverfolgung stabil bleibt.A target object can be tracked even if the gun takes a large lead and the target object is no longer in the small field of view. In addition, the dual infrared-sided view of the field of view gives the possibility to safely continue tracking even those target objects that fill the picture when approaching in the small field of view. Due to the larger field of view both the features of the target object used for a correlation tracker remain visible in the larger field of view as well as the border of the target object, so that the breakpoint for a target tracking remains stable.

Die Infrarot-Optiken sind zur Strahlformung von infraroter Strahlung geeignet und vorbereitet. Sie umfassen zweckmäßigerweise jeweils zumindest eine Infrarot-Linse. Das Infrarot-Sensorsystem kann einen einzigen Infrarot-Sensor oder mehrere Infrarot-Sensoren enthalten. Ein Infrarot-Sensor – im Folgenden auch vereinfacht als Sensor bezeichnet – kann ein Matrixdetektor mit einer Vielzahl von matrixförmig angeordneten Detektorelementen sein. Ist nur ein Sensor vorhanden, können beide Sehfelder auf diesen Sensor abgebildet und die entsprechenden Bilder können getrennt ausgegeben werden. Dies ist beispielsweise durch ein Umschaltmittel zum Umschalten der Sehfelder auf den Sensor möglich, zum Beispiel einen rotierenden Spiegel Ebenfalls ist es möglich, dass der Sensor für jedes Sehfeld einen eigenen Sensorbereich aufweist, sodass getrennt Bilder aufnehmbar sind.The infrared optics are suitable for the beam shaping of infrared radiation and prepared. They expediently each comprise at least one infrared lens. The infrared sensor system may include a single infrared sensor or multiple infrared sensors. An infrared sensor-also referred to in the following as a sensor-can be a matrix detector with a multiplicity of detector elements arranged in the form of a matrix. If only one sensor is present, both fields of view can be imaged onto this sensor and the corresponding images can be output separately. This is possible, for example, by means of a switching means for switching the visual fields to the sensor, for example a rotating mirror. It is likewise possible for the sensor to have its own sensor area for each visual field, so that separate images can be recorded.

Am einfachsten ist es jedoch, wenn das Sensorsystem zwei bildgebende Infrarot-Sensoreinheiten umfasst, wobei jede der Sensoreinheiten jeweils eine der Optiken enthält und somit auf ihr Sehfeld ausgerichtet ist. Auf diese Weise kann eine zeitlich lückenlose Abbildung beider Sehfelder auf die beiden Sensoren erfolgen. Zweckmäßiger umfassen die Sensoren jeweils einen Matrixdetektor mit Detektorzellen, wobei die Detektorzellen beider Sensoren gleich sein können.However, it is simplest if the sensor system comprises two imaging infrared sensor units, each of the sensor units each containing one of the lenses and thus being aligned with its field of view. In this way, a temporally complete mapping of both fields of view can be done on the two sensors. Suitably, the sensors each comprise a matrix detector with detector cells, wherein the detector cells of both sensors can be the same.

Selbstverständlich ist auch eine dritte Sensoreinheit möglich und vorteilhaft im sichtbaren Spektralbereich empfindlich. Hierdurch kann eine Zielverfolgung bei Tageslicht erleichtert werden. Diese dritte Sensoreinheit weist ein drittes Sehfeld auf, das zweckmäßigerweise identisch zu einem der beiden Infrarot-Sehfelder ist, insbesondere mit dem großen Sehfeld.Of course, a third sensor unit is possible and advantageous sensitive in the visible spectral range. As a result, a target tracking in daylight can be facilitated. This third sensor unit has a third field of view, the is expediently identical to one of the two infrared fields of view, in particular with the large field of view.

Umfasst das Sensorsystem zwei Infrarot-Sensoreinheiten mit jeweils einem Sensor, so können die beiden Sensoren die gleiche Pixelanzahl haben und im gleichen Wellenlängenbereich empfindlich sein. Besonders vorteilhaft ist der Langwellen-Infrarotbereich über 5 μm.If the sensor system comprises two infrared sensor units, each with one sensor, the two sensors can have the same number of pixels and be sensitive in the same wavelength range. Particularly advantageous is the long-wave infrared range over 5 microns.

Bei einer Zielverfolgung von einem Schiff aus führen Reflexionen von Sonnenstrahlen auf dem Wasser, so genannter Sea Glint, zu Störungen bei der Bilderkennung. Je nach Aufgabe des Zieldatenmittels, beispielsweise die Zielerfassung, die Erkennung von einzelnen Elementen im Zielobjekt, die Berechnung von Ausrichtung und Ort des Zielobjekts, die Zielverfolgung und dergleichen, ist der Sea Glint mehr oder weniger störend. Sind die beiden Sensoreinheiten in verschiedenen infraroten Spektralbereichen empfindlich, so können die beiden Sehfelder bzw. die Sensoreinheiten auf besondere Aufgaben spezialisiert sein. Während das große Sehfeld vorzugsweise zur Zielerfassung eingesetzt wird, bei der der Sea Glint besonders störend ist, kann das kleine Sehfeld vorzugsweise zur Erkennung von Elementen im Zielobjekt verwendet werden. Ist die Sensoreinheit mit dem großen Sehfeld in einem langwelligeren Infrarotbereich empfindlich als die Sensoreinheit mit dem kleinen Sehfeld, so wird dieser Aufgabenspezifizierung besonders gut Rechnung getragen, insbesondere, falls die Zielobjekte spezifische spektrale Merkmale aufweisen. Geeignet sind der langwellige Infrarotbereich über 5 μm mit dem kurzwelligeren Infrarotbereich unterhalb von 5 μm.In a target tracking from a ship reflections of sun rays on the water, so-called Sea Glint, lead to disturbances in the image recognition. Depending on the task of the target data means, for example the target acquisition, the recognition of individual elements in the target object, the calculation of orientation and location of the target object, the target tracking and the like, the Sea Glint is more or less disturbing. If the two sensor units in different infrared spectral ranges are sensitive, then the two fields of view or the sensor units can be specialized in particular tasks. While the large field of view is preferably used for target acquisition, where the Sea Glint is particularly disturbing, the small field of view can preferably be used to detect elements in the target object. If the sensor unit with the large field of view in a long-wave infrared range is more sensitive than the sensor unit with the small field of view, this task specification is particularly well taken into account, in particular if the target objects have specific spectral features. The long-wave infrared range over 5 μm with the short-wave infrared range below 5 μm are suitable.

Das Sensorsystem kann als eine Einheit so verbaut sein, dass es mit dem Geschütz beweglich ist, zum Beispiel mit einer Rotation des Geschützes. Ebenfalls möglich ist es, dass das Sensorsystem zwei Sensoreinheiten umfasst, die an voneinander beabstandeten Positionen installiert sind, beispielsweise am Geschütz und an einem vom Geschütz getrennten Schiffsaufbau. Die beiden Optiken, sind hierbei in einer vorbekannten voneinander beabstandeten Position zueinander und in einer vorbekannten Ausrichtung zueinander installiert.The sensor system may be installed as a unit so that it is movable with the gun, for example with a rotation of the gun. It is also possible that the sensor system comprises two sensor units which are installed at spaced-apart positions, for example on the gun and on a ship structure separate from the gun. The two optics, in this case, are installed in a previously known, mutually spaced position relative to one another and in a previously known orientation relative to one another.

Das Zieldatenmittel ist dazu vorbereitet, aus Bildern beider Sehfelder Zieldaten über das von den Optiken anvisierte Zielobjekt auszugeben. Die Zieldaten können hierbei Ortsdaten, Koordinaten, Entfernung oder geometrische Daten des Zielobjekts, wie Größe, Länge, oder dergleichen sein oder andere für eine Zielverfolgung zweckmäßige Daten.The target data means is prepared to output target data on the target object targeted by the optics from images of both visual fields. The target data may here be location data, coordinates, distance or geometric data of the target object, such as size, length, or the like, or other data useful for target tracking.

Das Erfassen von Zielobjektdaten durch das Datenmittel kann anhand zumindest eines Bilds des großen Sehfelds erfolgen. Eine Einweisung der Ausrichtung des kleinen Sehfelds auf das Zielobjekt kann anhand der Zieldaten erfolgen. Besonders vorteilhaft ist eine wechselseitige Einweisung, bei der die Ausrichtung eines Sehfelds anhand von Zieldaten aus einem Bild des anderen Sehfelds erfolgt und zweckmäßigerweise auch vice versa. Die beiden Sensoreinheiten unterstützen sich bei einer Zielverfolgung zweckmäßigerweise wechselseitig. Das Zieldatenmittel nutzt hierbei vorteilhafterweise Bilddaten einer Sensoreinheit zur Verbesserung der Zielauffassung durch die andere Sensoreinheit.The acquisition of target object data by the data means can take place on the basis of at least one image of the large field of view. A briefing of the small field of view on the target object can be based on the target data. Particularly advantageous is a mutual instruction, in which the alignment of a field of view based on target data from an image of the other field of view takes place and expediently vice versa. The two sensor units assist each other in a target tracking expediently mutually. The target data means advantageously uses image data of a sensor unit to improve the target perception by the other sensor unit.

Das Zieldatenmittel kann die Zieldaten aus Bildern des einen Sehfelds oder des anderen Sehfelds ermitteln. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wann das Zieldatenmittel dazu vorbereitet ist, Bildinformationen aus Bildern beider Sehfelder zusammen zu Zieldaten über das Zielobjekt zu verarbeiten. So kann beispielsweise eine Bewegungsrichtung des Zielobjekts anhand des großen Sehfelds und dessen genauer Standort aus Bildern des kleinen Sehfelds ermittelt werden. Aus der Bewegungsrichtung und der Position des Zielobjekts kann ein zukünftiger Standort als weitere Zieldaten berechnet werden. Hierdurch kann das Zielobjekt besonders zuverlässig verfolgt und beispielsweise das Geschütz auf eine zukünftige Position des Zielobjekts ausgerichtet werden.The target data means may determine the target data from images of the one visual field or the other visual field. However, it is particularly advantageous when the target data means is prepared to process image information from images of both visual fields together to target data about the target object. Thus, for example, a movement direction of the target object can be determined on the basis of the large visual field and its exact location from images of the small visual field. From the direction of movement and the position of the target object, a future location can be calculated as further target data. As a result, the target object can be tracked particularly reliably and, for example, the gun can be aligned to a future position of the target object.

Vorteilhafterweise ist das Zieldatenmittel dazu vorbereitet, unter Verwendung der Zieldaten eine Zielverfolgung durchzuführen, insbesondere mit Bildverarbeitungsschritten. Hierzu wird das erfasste Zielobjekt verfolgt und dessen Position und zweckmäßigerweise auch Bewegungsrichtung, Bewegungsgeschwindigkeit und/oder ein wahrscheinlicher zukünftiger Standort des Zielobjekts kontinuierlich ermittelt. Weiter ist es zweckmäßig, wenn das Zieldatenmittel dazu vorbereitet ist, das Geschütz mit einer Bewegung des Zielobjekts unter Verwendung der Zieldaten mitzuführen und insbesondere auszurichten, beispielsweise auf eine Position, in der das Zielobjekt zu einem zukünftigen Zeitpunkt bekämpft werden kann. Die Ausrichtung des Geschützes wird zweckmäßigerweise unter Einbeziehung eines Vorhalts durchgeführt.Advantageously, the target data means is prepared to perform target tracking using the target data, particularly with image processing steps. For this purpose, the detected target object is tracked and its position and expediently also movement direction, movement speed and / or a probable future location of the target object continuously determined. Further, it is useful if the target data means is prepared to carry the gun with a movement of the target object using the target data and in particular to align, for example, to a position in which the target object can be fought at a future time. The alignment of the gun is conveniently carried out involving a Vorhalts.

Zur Zielverfolgung ist das Zieldatenmittel zweckmäßigerweise mit einem Regelalgorithmus ausgestattet, bei dem Zieldaten, z. B. eine Position eines Zielelements in einem Bild, als Regelgröße verwendet werden. Vorteilhafterweise steht für jedes Sehfeld – bzw. Bilder aus dem Sehfeld – jeweils ein Regelalgorithmus zur Verfügung, wobei die Regelalgorithmen selbstständig und unabhängig voneinander arbeiten können. Jeder Regelalgorithmus kann einen Regelkreis abbilden, der zukünftige Zieldaten oder eine zukünftige Position des Geschützes berechnet.For target tracking, the target data means is expediently equipped with a control algorithm in which target data, eg. For example, a position of a target element in an image may be used as a control variable. Advantageously, a control algorithm is available for each visual field or images from the visual field, wherein the control algorithms can operate autonomously and independently of one another. Each control algorithm can map a loop that calculates future target data or future position of the gun.

Vorteilhafterweise ist das Zieldatenmittel dazu vorbereitet, aus Bildern eines jeden Sehfelds jeweils eine Zielverfolgungsregelung durchzuführen, wobei die Regelkreise beider Zielverfolgungsregelungen ineinander greifen. Zweckmäßigerweise ist das Zieldatenmittel dazu vorbereitet, eine der beiden Zielverfolgungsregelungen als dominierend über die andere Regelung zu behandeln. Hierbei kann entweder der Regelalgorithmus des großen oder des kleinen Sehfelds als dominierend gewählt werden, je nachdem, welches Sehfeld nach vorgegebenen Kriterien beispielsweise zu zuverlässigeren Zieldaten führt. Regelergebnisse des einen Regelalgorithmus können zur Korrektur der Berechnungen des anderen Regelalgorithmus verwendet werden. Weiter ist es vorteilhaft, wenn Bildinhalte aus Bildern beider Sehfelder miteinander verglichen werden. Hierbei kann beispielsweise ein im kleinen Sehfeld erkennbares Zielelement erkannt und anhand von Bilddaten des großen Sehfelds wieder erkannt und lokalisiert werden. Advantageously, the target data means is prepared to perform a target tracking control from images of each visual field, the control loops of both targeting controls interlocking. Conveniently, the target data means is prepared to treat one of the two targeting regimes as dominating over the other. In this case, either the control algorithm of the large or of the small visual field can be chosen to be dominant, depending on which visual field leads, for example, to more reliable target data according to predetermined criteria. Control results of one control algorithm can be used to correct the calculations of the other control algorithm. Furthermore, it is advantageous if image contents from images of both fields of view are compared with one another. In this case, for example, a target element which can be recognized in the small visual field can be recognized and recognized and localized on the basis of image data of the large visual field.

Hinsichtlich der Geometrie der Sehfelder ist es vorteilhaft, wenn die beiden Sehfelder asymmetrisch zueinander angeordnet sind. Die asymmetrische Anordnung der beiden Sehfelder ermöglicht insbesondere das Verbleiben des verfolgten Zielobjekts in einem Sehfeld, wenn das Geschütz einen Vorhalt einnimmt.With regard to the geometry of the fields of view, it is advantageous if the two fields of view are arranged asymmetrically with respect to one another. In particular, the asymmetrical arrangement of the two visual fields makes it possible to keep the tracked target object in a field of view when the gun assumes a lead.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die beiden Sehfelder beweglich zueinander ausgeführt sind. Hierfür kann zumindest eine der Sensoreinheiten ein Richtmittel umfassen, mit dem die Blickrichtung dessen Sehfelds relativ zum anderen Sehfeld, insbesondere innerhalb des anderen Sehfelds, veränderbar ist. Zweckmäßigerweise ist das Zieldatenmittel dazu vorbereitet, das Richtmittel anzusteuern und so das ausrichtbare Sehfeld zum anderen auszurichten. Ein besonders geeignetes Richtmittel ist ein strahlablenkendes Element, beispielsweise ein Spiegel oder ein Prisma mit einem Drehmittel zum Drehen des Elements. Bei Verwendung eines Prismas dient das Drehmittel zweckmäßigerweise zum Drehen des Prismas um die optische Achse. Das Richtmittel wird vorteilhafterweise vom Zieldatenmittel angesteuert, das die Ansteuerungsdaten aus Bilddaten berechnen kann.It is further proposed that the two fields of view are designed to be movable relative to one another. For this purpose, at least one of the sensor units can comprise a directing means with which the viewing direction of the field of view of the latter can be changed relative to the other visual field, in particular within the other visual field. Conveniently, the target data means is prepared to drive the directional means and thus align the alignable field of view to the other. A particularly suitable directing means is a beam deflecting element, for example a mirror or a prism with a rotating means for rotating the element. When using a prism, the rotating means is expediently used for rotating the prism about the optical axis. The directing means is advantageously controlled by the target data means, which can calculate the drive data from image data.

Eine drehbare Anordnung des größeren Sehfelds um eine Achse innerhalb des kleineren Sehfelds ermöglicht es, auf eine abrupte Kursänderung des verfolgten Zielobjekts sofort zu reagieren und das Zielobjekt im großen Sehfeld zu halten. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn das Richtmittel eine Zwangskopplung der Ausrichtung der beiden Sehfelder derart herstellt, dass die Mittenachse des großen Sehfelds nur auf einer Bahn um eine Achse innerhalb des kleineren Sehfelds bewegbar ist. Die Bahn ist am einfachsten eine Kreisbahn.A rotatable arrangement of the larger field of view about an axis within the smaller field of view makes it possible to respond immediately to an abrupt change in the course of the tracked target object and to keep the target object in the large field of view. In particular, it is advantageous if the directing means produces a positive coupling of the alignment of the two visual fields such that the central axis of the large visual field can only be moved on one path about an axis within the smaller visual field. The train is easiest a circular path.

Vorteilhafterweise ist die Ausrichtung des kleinen Sehfelds an die Ausrichtung des Geschützes zwangsgekoppelt, sodass eine Veränderung der Ausrichtung des Geschützes zu einer Veränderung der Ausrichtung des kleinen Sehfelds führt. Das große Sehfeld kann hierbei durch das Richtmittel relativ zur Ausrichtung des Geschützes bewegbar sein. Die Zwangskopplung an die Ausrichtung des Geschützes kann durch eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung der Feuerleiteinheit am Geschütz zustande kommen.Advantageously, the alignment of the small field of view is positively coupled to the direction of the gun so that a change in the direction of the gun results in a change in the orientation of the small field of view. The large field of view in this case can be moved by the directional means relative to the alignment of the gun. The positive coupling to the direction of the gun can come about by a fastening device for attaching the fire control unit on the gun.

Eine effektive Ausrichtung des Richtmittels kann erreicht werden, wenn das Zieldatenmittel dazu vorbereitet ist, Signale zur Ansteuerung des Richtmittels unter Verwendung von Zieldaten des Zielobjekts, insbesondere von Ortsdaten und/oder Bewegungsrichtungsdaten des Zielobjekts, in zumindest einem der Sehfelder zu erzeugen. Auch eine Geschwindigkeit des Zielobjekts in einem Sehfeld und/oder eine Entfernung des Objekts vom Geschütz kann zur Erzeugung der Signale zur Ansteuerung des Richtmittels verwendet werden.Effective alignment of the aiming means may be achieved when the target data means is prepared to generate signals for driving the aiming means using target data of the target object, in particular location data and / or moving direction data of the target object, in at least one of the fields of view. A speed of the target object in a field of view and / or a distance of the object from the gun can also be used to generate the signals for controlling the directing means.

Weiter ist es vorteilhaft, wenn das Zieldatenmittel dazu vorbereitet ist, Signale zur Ansteuerung des Richtmittels unter Verwendung von Vorhaltedaten des Geschützes zu erzeugen.Further, it is advantageous if the target data means is prepared to generate signals for the control of the directing means using the gun's Vorhaltedaten.

Außerdem ist die Erfindung auf ein Verfahren zur Zielverfolgung eines Zielobjekts mit einem Geschütz gerichtet, bei dem das Zielobjekt mit einer elektrooptischen Feuerleiteinheit des Geschützes, die ein bildgebendes Infrarot-Sensorsystem mit zwei auf verschiedene Sehfelder gerichtete Optiken aufweist, anvisiert wird. Zweckmäßigerweise werden Bilder aus beiden Sehfeldern einem mit dem Sensorsystem datentechnisch verbundenen Zieldatenmittel zugeführt, aus Bildern beider Sehfelder werden Zieldaten über das Zielobjekt ausgegeben und das Geschütz wird anhand der Zieldaten ausgerichtet.In addition, the invention is directed to a method for targeting a target object with a gun, wherein the target object is aimed at an electro-optical fire control unit of the gun having an imaging infrared sensor system with two optics directed at different fields of view. Expediently, images from both fields of view are fed to a target data means connected to the sensor system in terms of data, target images are output from the images of both fields of view via the target object, and the gun is aligned on the basis of the target data.

Es wird vorgeschlagen, dass die beiden Sehfelder verschieden groß sind. Hierdurch kann das Geschütz auch einem schnell bewegten Zielobjekt nachgeführt werden, ohne dass das Zielobjekt aus beiden Sehfeldern vollständig heraustritt.It is suggested that the two fields of vision are different. As a result, the gun can also be tracked a fast-moving target without the target object from both fields of vision completely emerges.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Erfindung ist auf dieses Ausführungsbeispiel nicht beschränkt – auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Die bisher gegebene Beschreibung vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung und die folgende Figurenbeschreibung enthalten zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen Unteransprüchen teilweise zu mehreren zusammengefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale wird der Fachmann jedoch zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit dem erfindungsgemäßen Gegenstand und/oder Verfahren der unabhängigen Ansprüche kombinierbar.Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawing, an embodiment of the invention is shown. The invention is not limited to this embodiment - not even in terms of functional features. The previously given description of advantageous embodiments of the invention and the following description of the figures contain numerous features, which are given in the individual subclaims partially summarized in several. However, those features will suitably be considered individually by one skilled in the art and summarize to meaningful further combinations. In particular, these features can be combined individually and in any suitable combination with the object and / or method of the independent claims according to the invention.

Es zeigen:Show it:

1 eine Feuerleiteinheit an einem Geschütz mit zwei infraroten Sensoreinheiten und einer visuellen Sensoreinheit zum Anvisieren eines Zielobjekts, 1 a fire control unit on a gun with two infrared sensor units and a visual sensor unit for sighting a target object,

2 ein großes und ein kleines Sehfeld des Sensorsystems, die beide auf ein Zielobjekt gerichtet sind und 2 a large and a small field of view of the sensor system, both of which are aimed at a target object and

3 die beiden Sehfelder in einer Schussposition des Geschützes. 3 the two fields of view in a firing position of the gun.

1 zeigt eine elektrooptische Feuerleiteinheit 2 auf einem Geschütz 4, beispielsweise einem Schiffsgeschütz, das relativ zu einem nicht dargestellten Schiffsrumpf in der Horizontalen drehbar und in der Vertikalen schwenkbar ist. Das Geschütz 4 ist ein 12,7 mm Marinegeschütz und die Feuerleiteinheit 2 ist fest angeflanscht an das Geschütz 4 und bewegt sich mit einer Bewegung des Geschützes 4 relativ zum Schiffsrumpf mit. Die Feuerleiteinheit 2 dient zum Einweisen des Geschützes 4 auf Zielobjekte in einem Schussbereich bis zu 1.500 Metern, insbesondere gegen asymmetrische Ziele. 1 shows an electro-optical fire control unit 2 on a gun 4 , For example, a ship's gun, which is rotatable relative to a ship's hull, not shown, in the horizontal and pivotable in the vertical. The gun 4 is a 12.7 mm marine gun and the fire control unit 2 is firmly flanged to the gun 4 and moves with a movement of the gun 4 relative to the hull with. The fire control unit 2 serves to instruct the gun 4 on targets in a range up to 1,500 meters, especially against asymmetric targets.

Die Feuerleiteinheit 2 umfasst ein Sensorsystem 6, das in diesem Ausführungsbeispiel drei unterschiedliche Sensoreinheiten 8, 10, 12 enthält. Die Sensoreinheit 8 ist eine Infrarot-Sensoreinheit mit einem nur im infraroten Spektralbereich < 5 μm empfindlichen Matrixdetektor 14 und einer Infrarot-Optik 16, die in 1 nur schematisch angedeutet ist. Durch die Optik 16 wird ein Sehfeld 18 der Sensoreinheit 8 in eine Umgebung ausgerichtet.The fire control unit 2 includes a sensor system 6 that in this embodiment, three different sensor units 8th . 10 . 12 contains. The sensor unit 8th is an infrared sensor unit with a sensitive only in the infrared spectral range <5 microns matrix detector 14 and an infrared optic 16 , in the 1 only schematically indicated. By the optics 16 becomes a field of vision 18 the sensor unit 8th aligned in an environment.

Die Sensoreinheit 10 ist ebenfalls eine Infrarot-Sensoreinheit mit einem nur im infraroten Spektralbereich > 5 μm empfindlichen Matrixdetektor 20, dessen Sehfeld 22 durch eine Infrarot-Optik 24 in die Umgebung gerichtet ist. Zusätzlich zur Optik 24 ist ein Richtmittel 26 vorhanden, das ein Prisma 28 und ein Drehmittel 30 zum Drehen des Prismas 28 um die optische Achse 32 der Sensoreinheit 10 aufweist. Hierdurch kann das Sehfeld 22 in seiner Blickrichtung relativ zum Sehfeld 18 und relativ zur Ausrichtung des Geschützes 4 verändert werden.The sensor unit 10 is also an infrared sensor unit with a sensitive only in the infrared spectral range> 5 microns matrix detector 20 whose field of vision 22 through an infrared optic 24 is directed into the environment. In addition to the look 24 is a directing agent 26 present, which is a prism 28 and a turning means 30 to turn the prism 28 around the optical axis 32 the sensor unit 10 having. This allows the field of view 22 in his line of sight relative to the field of vision 18 and relative to the direction of the gun 4 to be changed.

Sea Glint wird durch die Verwendung des langwelligen infraroten Spektralbereichs der Sensoreinheit 10 weitgehend unterdrückt. Die Nutzung des LWIR-Spektralbereichs ist aufgrund der geringeren Problematik sich an der Wasseroberfläche ergebender spiegelnder Reflexionen des Sonnenlichts geschickt. Gerade bei großen Sehfeldern ist der LWIR-Spektralbereich vorteilhaft, da hier eine hohe Wahrscheinlichkeit gegeben ist, dass sich die Sonne im Sehfeld befindet. Es ist auch denkbar, dass die Sensoreinheit 8 im gleichen Spektralbereich wie die Sensoreinheit 10 empfindlich ist. Bei einer Empfindlichkeit im IR-Spektralbereich > 5 μm können beispielsweise Wärmeobjekte besonders gut verfolgt werden, insbesondere können Objekte mit geringem Temperaturkontrast in maritimer Umgebung im Nahbereich mittels Signalverarbeitung automatisch erfasst werden. Vorliegend ist die Sensoreinheit 8 im Bereich < 8 μm bzw. im MWIR-Spektralbereich empfindlich. Bei Verwendung von unterschiedlichen Spektralbereichen für die Sensoreinheiten 8, 10 können mittels Signalverarbeitungsverfahren Falschziele, die sich in beiden Sehfeldern 18, 22 gleichzeitig befinden, aufgrund ihrer Strahlungscharakteristik unterdrückt werden.Sea Glint is made by using the long-wave infrared spectral range of the sensor unit 10 largely suppressed. The use of the LWIR spectral range is due to the lower problem sent to the water surface resulting specular reflections of sunlight. Especially with large fields of view, the LWIR spectral range is advantageous because there is a high probability that the sun is in the field of view. It is also conceivable that the sensor unit 8th in the same spectral range as the sensor unit 10 is sensitive. With a sensitivity in the IR spectral range> 5 microns, for example, heat objects can be tracked particularly well, especially objects with low temperature contrast in maritime environment in the near range can be detected automatically by signal processing. In the present case is the sensor unit 8th sensitive in the range <8 μm or in the MWIR spectral range. When using different spectral ranges for the sensor units 8th . 10 By means of signal processing methods, false targets can be found in both fields of vision 18 . 22 are simultaneously suppressed due to their radiation characteristics.

Die dritte Sensoreinheit 12 ist im sichtbaren Spektralbereich empfindlich und umfasst einen Matrixdetektor 34, dessen Blickrichtung über eine visuelle Optik 36 in das gleiche Sehfeld 22 wie die Sensoreinheit 10 gerichtet ist.The third sensor unit 12 is sensitive in the visible spectral range and includes a matrix detector 34 , whose line of vision has a visual look 36 in the same field of view 22 like the sensor unit 10 is directed.

Die Matrixdetektoren 14, 20 sind jeweils festbrennweitige Mikrobalometer-Kameras, die ungekühlt betrieben werden. Der Matrixdetektor 34 der Sensoreinheit 12 enthält eine Farbkamera, die im sichtbaren Spektralbereich einen großen Dynamikumfang besitzt.The matrix detectors 14 . 20 are each fixed focal length microbalometer cameras that are operated uncooled. The matrix detector 34 the sensor unit 12 contains a color camera that has a large dynamic range in the visible spectral range.

Die Feuerleiteinheit 2 umfasst ferner ein Zieldatenmittel 38, das signaltechnisch mit den drei Matrixdetektoren 14, 20, 34 verbunden ist und eine Bildverarbeitungsroutine zum Auswerten der durch die Sensoreinheiten 8, 10, 12 aufgenommenen Bilder enthält. Zur Datenübertragung werden Signalumsetzer-Module für jede Kamera bzw. Sensoreinheit 8, 10, 12 eingesetzt. Diese dienen zum Wandeln der Kamera-Signale auf 802.3 Clause 40 und sind als Gigabit Ethernet über Kupfer ausgeführt. Ein Gigabit-Schalter wird zum Wandeln auf 802.3 Clause 38 (Lichtwellenleiter) und zum Zusammenfassen von Kanälen (Channel-Bonding) eingesetzt, der aufgrund der zu erwartenden hohen Datenraten benutzt wird. Das Zieldatenmittel 38 ist ein Echtzeitrechnersystem auf Linux-Basis und ist dazu vorbereitet, zeitdefinierte Ansteuerungsausgaben, insbesondere in Form von Winkelablagen, an das Geschütz 4 bzw. dessen Ausrichtungsantrieb zu geben.The fire control unit 2 further comprises a destination data means 38 , the signal-wise with the three matrix detectors 14 . 20 . 34 is connected and an image processing routine for evaluating the by the sensor units 8th . 10 . 12 contains captured images. For data transfer signal converter modules for each camera or sensor unit 8th . 10 . 12 used. These are used to convert the camera signals to 802.3 Clause 40 and are implemented as Gigabit Ethernet over copper. A gigabit switch will convert to 802.3 clause 38 (Fiber optic) and used for channeling (channel bonding), which is used due to the expected high data rates. The target data mean 38 is a Linux-based real-time computer system and is prepared to provide time-definite control outputs, in particular in the form of angle trays, to the gun 4 or to give it its alignment drive.

Das Zieldatenmittel 38 ist dazu ausgeführt, alle drei Kamerakanäle gleichzeitig zur Darstellung für einen Bediener bzw. zur Auswertung der Zieldaten zu verwenden. Das grolle Sehfeld 22 kann vom sichtbaren Farbkanal auf den Infrarot-Kanal umgeschaltet werden. Beiden Infrarot-Sehfelder 18, 22 werden vom Zieldatenmittel 38 automatisch ausgewertet und es werden Zielverfolgungsdaten, beispielsweise als Winkelablagen, für das Geschütz 4 ermittelt. Die Bildrate im infraroten Spektralbereich beträgt für beide Sensoreinheiten 8, 10 60 Hz, im sichtbaren Spektralbereich für die Sensoreinheit 12 mind. 25 Hz.The target data mean 38 is designed to use all three camera channels simultaneously for presentation to an operator or for evaluation of the target data. The big field of vision 22 can be from the visible color channel to the infrared channel be switched. Both infrared fields of view 18 . 22 are from the target data mean 38 are automatically evaluated and there will be tracking data, for example, as angle trays for the gun 4 determined. The frame rate in the infrared spectral range for both sensor units 8, 10 is 60 Hz, in the visible spectral range for the sensor unit 12 at least 25 Hz.

2 zeigt die beiden Sehfelder 18, 22 der Sensoreinheiten 8, 10, 12. Bei dem in den 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die beiden Sehfelder 18, 22 auf ein schnell fahrendes Motorboot als Zielobjekt 42 gerichtet. Das Sehfeld 18 der Infrarot-Sensoreinheit 8 hat eine Größe von 3° × 4°, und das Sehfeld 22 der beiden Sensoreinheiten 10, 12 hat eine Größe von 9° × 12°. Die beiden Optiken 16, 24 sind umschaltfreie und zoomfreie Optiken, sodass Festbrennweiten verwendet sind. 2 shows the two fields of view 18 . 22 the sensor units 8th . 10 . 12 , In the in the 2 and 3 embodiment shown are the two fields of view 18 . 22 on a fast-moving motor boat as a target object 42 directed. The field of vision 18 the infrared sensor unit 8th has a size of 3 ° × 4 °, and the field of view 22 the two sensor units 10 . 12 has a size of 9 ° × 12 °. The two optics 16 . 24 are switch-free and zoom-free optics, so that fixed focal lengths are used.

Die elektrooptische Feuereinheit 2 dient zum Einweisen des Geschützes 4 auf das Zielobjekt 42. Allgemein ist die Einweisung bzw. Ausrichtung jedoch nicht auf ein Geschütz 4 beschränkt, sondern kann auf andere geeignete Geräte übertragen werden. Die Ausrichtung berücksichtigt einen Vorhalt, wie in 3 dargestellt. Um die Ausrichtung auch bei einem bewegten Zielobjekt 42 zu gewährleisten, dient die Feuerleiteinheit 2 auch dazu, eine Zielverfolgung mit dem Geschütz 4 durchzuführen, also das Geschütz 4 so mit Daten zu versorgen, dass es anhand der Daten das Zielobjekt 42 verfolgen kann bzw. verfolgt. Hierzu können mehrere Verfahrensschritte ausgeführt werden, die im Folgenden näher beschrieben sind. Das Zieldatenmittel 38 dient dazu, einige oder alle der beschriebenen Verfahrensschritte zu steuern.The electro-optical fire unit 2 serves to instruct the gun 4 on the target object 42 , Generally, however, the briefing or alignment is not on a gun 4 limited, but can be transferred to other suitable devices. The alignment takes into account a lead, as in 3 shown. To align even with a moving target 42 to ensure, serves the fire control unit 2 also to a target tracking with the gun 4 to perform, so the gun 4 to provide data so that it is the target object based on the data 42 can track or track. For this purpose, a plurality of method steps can be carried out, which are described in more detail below. The target data mean 38 serves to control some or all of the described process steps.

Zunächst wird das Geschütz 4 grob auf das Zielobjekt 42 eingewiesen, sodass es zumindest im großen Sehfeld 22 zu liegen kommt. Dies kann manuell durch einen Bediener oder automatisch durch eine Voreinweisung geschehen, wobei die Daten hierzu von einem anderen Erfassungssystem kommen können.First, the gun 4 roughly on the target object 42 instructed, so it at least in the large field of view 22 to come to rest. This can be done manually by an operator or automatically by a pretrial, the data for this can come from another detection system.

Anschließend wird das Zielobjekt 42 erfasst. Auch dies kann manuell durch einen Bediener geschehen, der das Zielobjekt 42 beispielsweise auf ein von der Feuerleiteinheit 2 auf einer Ausgabeeinheit ausgegebenen Bild markiert. Ebenso ist es möglich, dass das Zielobjekt 42 vom Zieldatenmittel 38 anhand vorgegebener Kriterien klassifiziert und als Zielobjekt erfasst wird. Eine solche automatische Erfassung kann zur Bestätigung oder Korrektur an einen Bediener auf eine Anzeigeeinheit ausgegeben werden.Subsequently, the target object 42 detected. Again, this can be done manually by an operator who is the target object 42 for example, on one of the Feuerleiteinheit 2 marked on an output unit. Likewise it is possible that the target object 42 from the destination data medium 38 classified according to given criteria and recorded as a target object. Such an automatic detection may be issued to an operator on a display unit for confirmation or correction.

Als weiterer Schritt werden Zieldaten über das Zielobjekt 42 ermittelt. Dies geschieht über zumindest eine Bildverarbeitungsroutine, die die Bilder bzw. Bilddaten aus zumindest einem Sehfeld 18, 22 auswertet und die Zieldaten ermittelt. Bei dem in denAs a further step, target data about the target object 42 determined. This is done via at least one image processing routine, the images or image data from at least one field of view 18 . 22 evaluates and determines the target data. In the in the

2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel können die Zieldaten eine Entfernung des Zielobjekts 42, dessen Position im Ortsraum, dessen Ausrichtung im Bild bzw. Fahrtrichtung und dessen Fahrtgeschwindigkeit sein. Möglich sind außerdem eine Größenbestimmung des Zielobjekts 42 und das Erkennen bzw. Klassifizieren von Objekteinheiten, wie einem Motor 44, einer Person 46, Aufbauten, ein vermuteter Steuerstand, Funkaufbauten und/oder dergleichen. 2 and 3 In the embodiment shown, the target data may be a distance of the target object 42 whose position in the space, its orientation in the image or direction of travel and its driving speed. It is also possible to determine the size of the target object 42 and recognizing or classifying object units, such as a motor 44 , one person 46 , Superstructures, a suspected helm, Funbau buildings and / or the like.

Zur Positionsbestimmung des Zielobjekts 42 kann eine Position im Bild des Sehfelds 18, 22 zusammen mit der Ausrichtung des Sehfelds 18, 22 im Raum verwendet werden. Die Entfernung kann mit einem aktiven Entfernungsmessstrahl oder einem Winkelabgriff bestimmt werden, mit dem ein Elevationswinkel zumindest eines der beiden Sehfelder 18, 22 bzw. dessen optischer Achse 32 erfasst wird, z. B. zur Horizontalen. Da die Höhe der Feuerleiteinheit 2 über dem Wasser bekannt ist, ist die Elevationswinkelbestimmung eine einfache und zuverlässige Möglichkeit zur Entfernungserfassung. Bewegungsrichtung und Geschwindigkeit kann durch die Positionsverfolgung bzw. zeitliche Ableitung der Position ermittelt werden In 2 sind beide Sehfelder 18, 22 auf das Zielobjekt 42 gerichtet. Bilder aus dem Sehfeld 22 können hierbei zur Zielerfassung verwendet werden. Zieldaten, wie Position und Geschwindigkeit des Zielobjekts, werden zweckmäßigerweise aus Bildern des kleinen Sehfelds 18 ermittelt, da dieses die höhere Raumauflösung bietet und gegebenenfalls alleine die zur ausreichenden Elementerfassung nötige Raumauflösung aufweist. So kann das Sehfeld 18 zur Zieldatenbestimmung verwendet werden und das Sehfeld zur Einordnung des Zielobjekts 42 bzw. dessen Zieldaten in eine Umgebung.For determining the position of the target object 42 can be a position in the image of the field of view 18 . 22 along with the alignment of the field of view 18 . 22 to be used in the room. The distance can be determined with an active distance measuring beam or an angle tap, with which an elevation angle of at least one of the two fields of view 18 . 22 or its optical axis 32 is detected, z. B. to the horizontal. As the height of the fire control unit 2 Above the water, the elevation angle determination is a simple and reliable way to detect distance. Direction of movement and speed can be determined by the position tracking or time derivative of the position 2 are both fields of vision 18 . 22 on the target object 42 directed. Pictures from the field of vision 22 can be used here for target acquisition. Target data, such as the position and velocity of the target object, expediently become images of the small visual field 18 determined, since this offers the higher spatial resolution and possibly alone has the space necessary for sufficient element detection spatial resolution. That's how the field of vision can be 18 are used for target data determination and the visual field for the classification of the target object 42 or its target data in an environment.

Zur Zielverfolgung werden zweckmäßigerweise und falls möglich Bilder aus dem Sehfeld 18 verwendet, da die Zielverfolgung besonders gut anhand der verhältnismäßig kleinen und damit genau zu lokalisierenden Zieleinheiten 44, 46 erfolgt. Außerdem sind diese Einheiten 44, 46 Wärmestrahler, so dass sie in Infrarotbildern besonders gut sichtbar sind und damit das Zielobjekt 42 besonders gut anhand dieser Einheiten 44, 46 verfolgt werden kann.For target tracking are expediently and if possible images from the field of view 18 used, since the target tracking particularly well on the basis of relatively small and therefore precisely localized target units 44 . 46 he follows. Besides, these units are 44 . 46 Heat radiators, so that they are particularly visible in infrared images and thus the target object 42 especially good with these units 44 . 46 can be tracked.

Die Zieldaten, die aus Bildern des kleinen Sehfelds 18 ermittelt wurden, können bei der Ermittlung von weiteren Zieldaten aus Bildern des großen Sehfelds 22 mit verwendet werden. So können beispielsweise die Einheiten 44, 46 zu jedem Zeitpunkt anhand des kleinen Sehfelds 18 erkannt und Bildpunkten des großen Sehfelds 22 zugeordnet werden. Aus den zusätzlich verwendeten Bildern des großen Sehfelds 22 kann nun die Gesamtheit der gewünschten Zieldaten bestimmt werden.The target data taken from images of the small field of view 18 can be determined when determining additional target data from images of the large field of view 22 to be used with. For example, the units 44 . 46 at any time on the basis of the small field of vision 18 detected and pixels of the large field of view 22 be assigned. From the additionally used pictures of the big one field of view 22 Now the whole of the desired target data can be determined.

Nach der Erfassung des Zielobjekts 42 und dessen Zieldaten, wie Bewegungsrichtung, Bewegungsgeschwindigkeit, Entfernung und/oder dergleichen, wird nun das Geschütz 4 auf das Zielobjekt 42 ausgerichtet. Hierzu wird ein notwendiger Vorhalt berechnet, der aus den Zieldaten bestimmt wird, und das Geschütz 4 wird unter Berücksichtigung des Vorhalts in eine Schussposition ausgerichtet. Dies ist in 3 dargestellt.After capturing the target object 42 and its target data, such as direction of movement, movement speed, distance and / or the like, now becomes the gun 4 on the target object 42 aligned. For this purpose, a necessary derivative is determined, which is determined from the target data, and the gun 4 is aligned with the lead in a firing position. This is in 3 shown.

Da das kleine Sehfeld 18 starr an die Geschützausrichtung gekoppelt ist, kann es vorkommen, dass das Zielobjekt 42 bei Einstellung des Vorhalts aus dem kleinem Sehfeld 18 auswandert, so wie in 3 angedeutet ist. Um das Zielobjekt 42 dennoch zuverlässig verfolgen zu können, wird das große Sehfeld 22 so ausgerichtet, dass es möglichst das gesamte Zielobjekt 42 erfasst. Hierzu wird es mit Hilfe des Richtmittels 26 relativ zum kleinen Sehfeld 18 bewegt und so eingestellt, dass das Zielobjekt 42 weitest möglich im Sehfeld 22 liegt oder zumindest ein zur Zielverfolgung wichtiges Zielelement 44, 46 innerhalb des Sehfelds 22 zu liegen kommt.Because the small field of view 18 rigidly coupled to the gun alignment, it may happen that the target object 42 when setting the bias from the small field of view 18 emigrates, as in 3 is indicated. To the target object 42 nevertheless be able to follow reliably, becomes the big field of vision 22 aligned so that it is possible the entire target object 42 detected. This is done with the help of the directing agent 26 relative to the small field of vision 18 moved and adjusted so that the target object 42 as far as possible in the field of vision 22 is or at least an objective element that is important for target tracking 44 . 46 within the field of view 22 to come to rest.

Die Ausrichtung des großen Sehfelds 22 relativ zum kleinen Sehfeld 18 geschieht durch das Richtmittel 26, das in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel durch das Prisma 28 und das Drehmittel 30 realisiert ist. Durch das Richtmittel 26 wird eine Zwangskopplung der beiden Sehfelder 18, 22 derart erreicht, dass die optische Achse 50 stets innerhalb des großen Gesichtsfelds 22 liegt. Die Zwangskopplung kann sogar noch enger sein, nämlich indem die optische Achse 32 des großen Sehfelds 22 nur auf einer Bahn 48, insbesondere einer kreisförmigen Bahn 48, innerhalb des Sehfelds 18 bewegbar ist. Hierdurch kann ein ausreichend großes Gebiet um das kleine Sehfeld 18 herum vom großen Sehfeld 22 abgetastet werden, und durch die Zwangskopplung kann eine einfache und zuverlässige Positionsermittlung der beiden Sehfelder 18, 22 zueinander realisiert werden. im gezeigten Ausführungsbeispiel wird durch das Drehen des Prismas 28 die optische Achse 32 des grollen Sehfelds auf der Kreisbahn 48 innerhalb des kleinen Sehfelds 18 bewegt. Die Bahn 48 liegt symmetrisch um die optische Achse 50 des kleinen Sehfelds 18.The orientation of the large field of view 22 relative to the small field of vision 18 happens through the directional means 26 that in the in 1 shown embodiment by the prism 28 and the turning means 30 is realized. By the directing means 26 becomes a forced coupling of the two fields of view 18 . 22 achieved such that the optical axis 50 always within the big field of vision 22 lies. The forced coupling can be even narrower, namely by the optical axis 32 of the big field of vision 22 only on a train 48 , in particular a circular path 48 , within the field of vision 18 is movable. This allows a sufficiently large area around the small field of view 18 around from the big field of view 22 can be scanned, and by the forced coupling can be a simple and reliable position determination of the two fields of view 18 . 22 be realized to each other. in the embodiment shown is by turning the prism 28 the optical axis 32 of the grim field of vision on the circular path 48 within the small field of view 18 emotional. The train 48 lies symmetrically about the optical axis 50 of the small field of vision 18 ,

Üblicherweise wird das Zielobjekt 42 nicht unmittelbar nach dessen Erfassen und Ausrichten des Geschützes 4 auf das Zielobjekt 42 beschossen. Es wird ein günstiger Beschusszeitpunkt abgewartet oder das Geschütz wird sogar nur zur Prävention auf das Zielobjekt 42 ausgerichtet. Um das Geschütz 4 automatisch einer Bewegung des Zielobjekts nachführen zu können, auch unter stetiger Berücksichtung des aktuell korrekten Vorhalts, wird eine Zielverfolgung durchgeführt.Usually, the target object becomes 42 not immediately after its detection and alignment of the gun 4 on the target object 42 fired. It is waiting for a favorable firing point or the gun is even only for prevention on the target object 42 aligned. To the gun 4 To be able to automatically track a movement of the target object, even with constant consideration of the currently correct Vorhalts, a target tracking is performed.

Zur Zielverfolgung wird die Position des Zielobjekts 42 oder von zumindest einem Zielelement 44, 46 laufend erfasst und das Geschütz 4 wird kontinuierlich oder in zeitlicher Taktung entsprechend ausgerichtet. Es ist auch möglich, aus der Bewegungsrichtung und -geschwindigkeit eine zukünftige Position des Zielobjekts 42 zu errechnen und das Geschütz 4 vorzuführen. Die nötigen Zieldaten werden aus Bildern eines Sehfelds 18, 22, insbesondere des hoch aufgelösten Sehfelds 18, bestimmt. Durch die Verwendung des kleinen Sehfelds mit höherer räumlicher Auflösung kann eine hohe Ortsgenauigkeit der Positionsbestimmung erreicht werden. Ist das Zielobjekt 42 nicht mehr ausreichend im kleinen Sehfeld 18 abgebildet, so erfolgt die Zielverfolgung ausschließlich über Bilder des großen Sehfelds 22.Goal tracking is the position of the target object 42 or at least one destination element 44 . 46 constantly recorded and the gun 4 is aligned continuously or in temporal timing accordingly. It is also possible to determine a future position of the target object from the movement direction and speed 42 to calculate and the gun 4 show. The necessary target data becomes images of a visual field 18 . 22 , in particular the high-resolution field of view 18 , certainly. By using the small field of view with higher spatial resolution, a high spatial accuracy of the position determination can be achieved. Is the target object 42 not enough in the small field of vision 18 Imaged, the target tracking is done exclusively on images of the large field of view 22 ,

Die asymmetrische Anordnung der beiden Sehfelder 18, 22 ermöglicht insbesondere das Verbleiben des verfolgten Zielobjekts 42 im großen Sehfeld 22, wenn das Geschütz 4 einen Vorhalt einnimmt, wie in 3 gezeigt. Die drehbare Anordnung des größeren Sehfelds 22 um eine Achse innerhalb des kleineren Sehfelds 18 ermöglicht zudem, auf abrupte Kursänderungen des verfolgten Objekts sofort zu reagieren und dieses im Sehfeld 22 zu halten.The asymmetrical arrangement of the two fields of view 18 . 22 allows in particular the whereabouts of the tracked target object 42 in the big field of vision 22 if the gun 4 takes a lead, as in 3 shown. The rotatable arrangement of the larger field of view 22 around an axis within the smaller field of view 18 also allows to react immediately to abrupt changes in the course of the tracked object and this in the field of view 22 to keep.

Die Ausrichtung des Geschützes 4 bzw. die Zielverfolgung durch das Geschütz 4 erfolgt anhand von zwei Regelkreisen, wobei jeweils ein Regelkreis einem Sehfeld 18, 22 zugewiesen ist. In beiden Regelkreisen werden Zieldaten bestimmt, beispielsweise eine Position des Zielobjekts 42. Die Regelkreise können ineinander greifen, sodass beispielsweise eine grobe Position aus dem Sehfeld 22 und eine feinere Position aus dem Sehfeld 18 ermittelt wird, wobei zunächst die grobe und dann die feine Position bestimmt wird. Es kann so ein Detail aus dem kleinen Sehfeld sehr präzise im großen Sehfeld 22 eingeordnet werden. Das Zieldatenmittel 38 kann die Zielverfolgung auch anhand nur eines der beiden Sehfelder 18, 22 vornehmen, beispielsweise eine feine Zielverfolgung anhand des Zielfelds 18 und, insbesondere wenn dies nicht möglich ist, wie in 3 gezeigt, eine grobe Zielverfolgung anhand des Sehfelds 22.The orientation of the gun 4 or target tracking by the gun 4 takes place on the basis of two control loops, whereby in each case one control loop is a visual field 18 . 22 is assigned. Target data, for example a position of the target object, is determined in both control loops 42 , The control loops can interlock, for example, a coarse position out of the field of view 22 and a finer position out of the field of view 18 is determined, first the coarse and then the fine position is determined. It can be such a detail from the small field of view very precisely in the large field of vision 22 be classified. The target data mean 38 can also track the target using only one of the two fields of view 18 . 22 make fine target tracking based on the target field, for example 18 and, especially if this is not possible, as in 3 shown, a rough target tracking using the field of view 22 ,

Je nachdem wie das Zielobjekt 42 oder ein markantes Zielelement 44, 46 in den beiden Sehfeldern 18, 22 liegt, kann eine der beiden Zielverfolgungsregelungen als dominierend über die andere Regelung gestuft werden. Liegt das für die Zielverfolgung relevanteste Zielelement 44, 46 im Sehfeld 18, wo kann dieses als dominierend gesetzt werden. Liegt es nicht (ausreichend) im Sehfeld 18, so kann das Sehfeld 22 als dominierend gesetzt werden.Depending on how the target object 42 or a distinctive target element 44 . 46 in the two fields of vision 18 . 22 one of the two target regimes may be considered dominant over the other. Is the most relevant target element for target tracking 44 . 46 in the field of vision 18 where can this be taken as dominating. Is not it (sufficiently) in the field of view 18 so can the field of vision 22 be set as dominant.

Außerdem wir durch diesen doppelten infrarot-seitigen Sehfeldansatz die Möglichkeit gegeben, auch solche Zielobjekte 42, die bei Annäherung im kleinem Sehfeld 18 bildfüllend werden, sicher zu verfolgen. Die Begründung hierfür liegt in der Tatsache, dass bei bildfüllenden Zielobjekten 42 in einem kleinen Sehfeld 18 der Haltepunkt, beispielsweise ein Zielelement 44, 46, instabil werden kann, weil der Bezug des Zielelements 44, 46 zum Objektrand verloren geht, da der Objektrand nicht mehr im kleinen Sehfeld 18 liegt. Durch das zweite, größere Sehfeld 22 bleiben jedoch sowohl die für einen Korrelationstracker verwendeten Merkmale des Zielobjekts 42, z. B. die Zielelemente 44, 46, im Zielverfolgungsfeld als auch die Umrandung des Zielobjekts durch das größere Sehfeld 22 sichtbar. Eine solche Situation tritt häufig auf, insbesondere bei der Annäherung asymmetrischer Objekte an ein Schiff, zum Beispiel eines Boots, insbesondere eines Piratenboots, an ein Kriegsschiff. In einem solchen Fall kann von einer Zielverfolgung unter Verwendung des kleinen Sehfelds 18 auf eine Zielverfolgung unter Verwendung des großen Sehfelds 22 umgeschaltet werden.In addition, this dual infrared-sided view of the field of view gives us the opportunity to include such target objects 42 , when approaching in the small field of vision 18 to fill the picture, to follow safely. The reason for this lies in the fact that in image-filling target objects 42 in a small field of view 18 the breakpoint, for example, a destination element 44 . 46 , can become unstable because of the reference of the target element 44 . 46 lost to the object edge, since the object edge is no longer in the small field of view 18 lies. Through the second, larger field of view 22 however, both the characteristics of the target object used for a correlation tracker remain 42 , z. B. the target elements 44 . 46 , in the target tracking field as well as the border of the target object through the larger field of view 22 visible, noticeable. Such a situation often occurs, in particular when approaching asymmetrical objects to a ship, for example a boat, in particular a pirate boat, to a warship. In such a case, from a target tracking using the small field of view 18 to target tracking using the large field of view 22 be switched.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22: FeuerleiteinheitFeuerleiteinheit
44: Geschützgun
66: Sensorsystemsensor system
88th: Sensoreinheitsensor unit
1010: Sensoreinheitsensor unit
1212: Sensoreinheitsensor unit
1414: Matrixdetektormatrix detector
1616: Optikoptics
1818: SehfeldField of view
2020: Matrixdetektormatrix detector
2222: SehfeldField of view
2424: Optikoptics
2626: Richtmitteldirecting agent
2828: Prismaprism
3030: Drehmittelcenter of rotation
3232: optische Achseoptical axis
3434: Matrixdetektormatrix detector
3636: Strahlteilerbeamsplitter
3838: ZieldatenmittelTarget data means
4040: Datenspeicherdata storage
4242: Zielobjekttarget
4444: Zielelementtarget element
4646: Zielelementtarget element
4848: Bahntrain
5050: optische Achseoptical axis

Claims

Electro-optical fire control unit ( 2 ) for a gun ( 4 ) with an imaging infrared sensor system ( 6 ), the two on different fields of view ( 18 . 22 ) directed optics ( 16 . 24 ), and one with the sensor system ( 6 ) data-related target data means ( 38 ), which is prepared from images of both visual fields ( 18 . 22 ) Target data about one of the optics ( 16 . 24 ) targeted object ( 42 ), characterized in that the two optics ( 16 . 24 ) Are infrared optics and the fields of view ( 18 . 22 ) are different in size.

Fire control unit ( 2 ) according to claim 1, characterized in that the sensor system ( 6 ) two sensor units ( 8th . 10 ) that are sensitive in different infrared spectral regions.

Fire control unit ( 2 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the target data means ( 38 ) is prepared to image information from images of both fields of view ( 18 . 22 ) together to target data about the target object ( 42 ) to process.

Fire control unit ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the target data means ( 38 ) is prepared from images of the larger field of view ( 22 ) a rough target tracking and images of the smaller field of view ( 18 ) to carry out a more accurate target tracking.

Fire control unit ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the target data means ( 38 ) is prepared from images of each visual field ( 18 . 22 ) to perform a target tracking control, wherein the control loops of both target tracking schemes interlock.

Fire control unit ( 2 ) according to claim 5, characterized in that the target data means ( 38 ) is prepared, depending on at least one property of the target object ( 42 ) treat one of the two tracking regimes as dominating over the other.

Fire control unit ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the two visual fields ( 18 . 22 ) are arranged asymmetrically to each other.

Fire control unit ( 2 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor system ( 6 ) two sensor units ( 8th . 10 ), of which at least one is a directive ( 26 ), with which the viewing direction of the visual field ( 22 ) relative to the other field of view ( 18 ) is variable, wherein the target data means ( 38 ) is prepared to use the directing agent ( 26 ) and so the alignable field of view ( 22 ) to the other.

Fire control unit ( 2 ) according to claim 8, characterized in that the directing means ( 26 ) a prism ( 28 ) with a rotating means ( 30 ) for turning the prism ( 28 ) having.

Fire control unit ( 2 ) according to claim 8 or 9, characterized in that. the directing means ( 26 ) a forced coupling of the orientations of the two fields of view ( 18 . 22 ) such that the center axis ( 32 ) of the large field of view ( 22 ) only on one lane ( 48 ) about an axis ( 50 ) within the smaller field of view ( 18 ) is movable.

Fire control unit ( 2 ) according to one of claims 8 to 10, characterized in that the alignment of the small visual field ( 18 ) to the direction of the gun ( 4 ) is positively coupled and the large field of view ( 22 ) by the directing means ( 26 ) relative to the direction of the gun ( 4 ) is movable.

Fire control unit ( 2 ) according to one of claims 8 to 11, characterized in that the target data means ( 38 ) is prepared to generate signals for controlling the directing means ( 26 ) using location data of the target object ( 42 ) in at least one of the visual fields ( 18 . 22 ) to create.

Fire control unit ( 2 ) according to one of claims 8 to 12, characterized in that the target data means ( 38 ) is prepared to generate signals for controlling the directing means ( 26 ) using data of the gun ( 4 ) to create.

Method for targeting a target object ( 42 ) with a gun ( 4 ), where the target object ( 42 ) with an electrooptical fire control unit ( 2 ) of the gun ( 4 ), which is an imaging infrared sensor system ( 6 ) with two optics directed to different fields of view ( 8th . 10 ) is targeted, images from both fields of view ( 18 . 22 ) one with the sensor system ( 6 ) data-related target data means ( 38 ), from images of both fields of view ( 18 . 22 ) Target data about the target object ( 42 ) and the gun ( 4 ) is aligned with the target data, characterized in that the two optics ( 16 . 24 ) Are infrared optics and the fields of view ( 18 . 22 ) are different in size.