EP4323714A1 - Device, method and vehicle - Google Patents

Device, method and vehicle

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Publication number
EP4323714A1
EP4323714A1 EP22722760.0A EP22722760A EP4323714A1 EP 4323714 A1 EP4323714 A1 EP 4323714A1 EP 22722760 A EP22722760 A EP 22722760A EP 4323714 A1 EP4323714 A1 EP 4323714A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
projectile
impact
vehicle
target object
pos
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22722760.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Johann HARMSTORF
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rheinmetall Electronics GmbH
Original Assignee
Rheinmetall Electronics GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rheinmetall Electronics GmbH filed Critical Rheinmetall Electronics GmbH
Publication of EP4323714A1 publication Critical patent/EP4323714A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G3/00—Aiming or laying means
    • F41G3/14—Indirect aiming means
    • F41G3/147—Indirect aiming means based on detection of a firing weapon
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41J—TARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
    • F41J5/00—Target indicating systems; Target-hit or score detecting systems
    • F41J5/06—Acoustic hit-indicating systems, i.e. detecting of shock waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/80—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • G01S3/802—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
    • G01S3/808—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using transducers spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
    • G01S3/8083—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using transducers spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems determining direction of source
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S5/18—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using ultrasonic, sonic, or infrasonic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S2205/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
    • G01S2205/01—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations specially adapted for specific applications
    • G01S2205/07—Military

Definitions

  • the present invention relates to a device for determining a firing position from which a projectile was fired at a target object, a corresponding method and a vehicle equipped with such a device.
  • an apparatus for determining a launch position from which a projectile has been launched at a target comprises: at least one sensor unit for detecting an impact of the projectile in the target object, at least one acoustic sensor unit for detecting a muzzle bang when the projectile is fired, and a determination unit that is set up to determine the firing position on the basis of the detected muzzle blast and the detected impact.
  • This device has the advantage that it can be determined that the target object has been shot at and hit, and that it can also be determined from where the target object was shot at. This allows the target object to take effective defensive measures.
  • the target object is, in particular, a military vehicle that is operated, for example, by a crew of one or more soldiers. It can be vital for the crew to know the firing position from which the vehicle and its crew are being fired upon. With the proposed device, the crew can advantageously be informed of this and can then react appropriately to the threat.
  • the device is attached or arranged in particular on the target object.
  • the various sensor units are suitably arranged on the target object.
  • the determination unit can also be integrated as part of a central control system of the target object.
  • the sensor unit for detecting the impact of the projectile in the target object includes, for example, a structure-borne noise sensor for detecting longitudinal and/or transverse sound waves that propagate in the target object, in particular in a solid outer skin of the target object, such as armor or the like , is set up.
  • the sensor unit has a sensitivity that makes it possible to detect impacts from small-caliber weapons, ie weapons with a caliber of around 5 mm or more. Projectiles of this type have, for example, a kinetic energy of 50 joules or more.
  • the term impact sensor unit can also be used for short.
  • the acoustic sensor unit for detecting the muzzle blast when the projectile is fired includes at least one microphone.
  • the acoustic sensor unit preferably comprises a plurality of microphones which are directed in different directions. Due to the different orientation of the microphones, the direction from which a sound wave is incident on the acoustic sensor unit can be determined by determining differences in the reception level of the multiple microphones and/or differences in propagation time.
  • the impact sensor unit and the acoustic sensor unit each output a sensor signal to the determination unit.
  • This sensor signal can be an analog voltage signal, but it can also be a pre-processed digital data signal.
  • the impact sensor unit and the acoustic sensor unit are arranged in a common housing and/or are controlled and operated via a common integrated circuit.
  • the impact sensor unit can, for example, output a signal pattern of the detected impact as a sensor signal.
  • the signal pattern can include information regarding a propagation path of the structure-borne noise from the impact position to the respective sensor unit, which is why the signal pattern can be used to infer the impact position, for example. This information can be taken into account when determining the firing position.
  • the determination unit is set up to determine the firing position on the basis of the detected muzzle blast and the detected impact.
  • the determination unit carries out a sensor fusion in particular, in which the different information that is recorded and provided by the different sensor units is viewed and evaluated together.
  • the determination unit can be set up in particular to take into account correlations among the sensor signals that occur in the event of an independent dependent processing of the individual sensor signals is no longer necessary.
  • the determination unit can be adapted in such a way that sensor signals from a larger number of sensor units are taken into account.
  • the determination unit can be implemented in terms of hardware and/or software.
  • the unit can be designed as a device or as part of a device, for example as a computer or as a microprocessor.
  • the unit can be embodied as a computer program product, as a function, as a routine, as part of a program code or as an executable object.
  • a computer program product such as a computer program tool
  • the detection unit performs impact detection and location.
  • the impact sensor unit determines whether an impact of a projectile has occurred. For this purpose, for example, an amplitude, a rate of change and/or a frequency analysis of the sensor signal is carried out. If an impact has been determined, a location is carried out on the basis of the sensor signal from the impact sensor unit and the sensor signal from the acoustic sensor unit, the result of which is the position of the barrel weapon which fired the projectile.
  • the projectile impact is usually recorded before the muzzle blast because the projectile is usually faster than the speed of sound in air. The accuracy of the location depends in particular on how many acoustic sensor units cal the device includes.
  • the device particularly advantageously comprises at least three acoustic sensor units which are arranged on the target object with as great a distance as possible from one another.
  • the firing position can be determined by means of a multilateration, in particular on the basis of differences between the several sensor units on the basis of transit time.
  • environmental conditions such as air temperature, air humidity, wind direction and wind speed and/or air stratification can be taken into account when locating.
  • the result of the locating is the launch position, which includes, for example, a direction indication that includes an azimuth angle and a distance of the launch position from the target object.
  • the indication of direction can optionally also include an elevation angle.
  • the determination unit is set up to determine a hit position, which includes a position of the impact of the projectile in the target object, on the basis of the detected muzzle blast and the detected impact.
  • the hit position indicates, for example, that the projectile hit the target object in a front area, a rear area, a left side and/or a right side.
  • the muzzle blast is characterized by a certain sound level, which arrives at the device from a certain direction.
  • the device comprises at least two acoustic sensor units for detecting the muzzle blast.
  • this comprises at least two sensor units for detecting the impact of the projectile in the target object, the determination unit also being set up to determine a hit position based on a difference in the respective detection of the impact by the at least two sensor units a position of impact of the projectile in the target object.
  • the difference in the detection is understood to mean a difference in the at least two sensor signals which are output by the at least two sensor units.
  • the difference may include a detection timing, but may also include a difference in a signal pattern or the like.
  • the acoustic sensor unit is also set up to detect a pressure wave of the projectile when the projectile is flying past the sensor unit, with the determination unit also being set up to additionally determine the firing position on the basis of the pressure wave detected.
  • This embodiment is advantageous if the projectile flies past the acoustic sensor unit before impact, for example, since the pressure wave of the projectile is then also detected and taken into account when determining the firing position. Whether this is the case depends on the position of the acoustic sensor unit, the hit position and the firing position.
  • the sensor unit for detecting the impact of the projectile comprises a structure-borne noise detector.
  • the muzzle blast comprises a specific sound pattern that is characteristic of the barrel weapon that fires the project, the determination unit also being set up to determine a type of barrel weapon that fired the projectile.
  • the sound pattern is received by the acoustic sensor unit and also output as a sensor signal.
  • conclusions can be drawn about the barrel weapon type from the sound pattern. This can be done, for example, by comparing the received sound pattern with a database of sound patterns for different barrel weapons.
  • the firing position in particular a distance between the firing position and the target object, can be determined more precisely on the basis of a distortion of the received sound pattern.
  • the sensor signal of the impact sensor unit can also be taken into account, from which, for example, a kinetic energy of the projectile can be derived, which gives an indication of a mass and/or a caliber and/or a speed of the projectile , which can limit the eligible raw weapon types.
  • the device comprises an output unit for outputting the firing position determined.
  • the firing position determined is output, for example, to a central control system of the target object, to a command and control system and/or to a soldier information system or the like.
  • a method for determining a launch position from which a projectile has been launched at a target is proposed.
  • the procedure includes the steps ⁇
  • a vehicle in particular a military vehicle, is proposed with a device according to the first aspect or according to one of the embodiments of the first aspect.
  • the vehicle forms the target object according to the first aspect.
  • this is designed as an armored vehicle, in particular a tracked vehicle or a wheeled armored vehicle, as a flying object, in particular an airplane, a helicopter or a drone, and/or as a watercraft.
  • the sensor unit for detecting the impact of the projectile is arranged in particular in or on armor of the vehicle.
  • the armor includes, for example, solid materials, such as steel, which transmit structure-borne noise, such as that caused by the impact of the projectile in the armor, well.
  • the device comprises at least two acoustic sensor units which are arranged at opposite positions on the vehicle.
  • opposite positions is understood in particular to mean that the acoustic sensor units are arranged on the vehicle at the greatest possible distance from one another, since this can improve the accuracy of the position determination.
  • the acoustic sensor units are preferably also arranged in such a way that they are essentially not covered or shadowed by other structures of the vehicle in one hemisphere, so that sound waves can escape from this Hemisphere run essentially unweakened on the acoustic sensor unit.
  • the device comprises at least two sensor units for detecting the impact of the projectile in the vehicle, which are arranged at opposite positions on the vehicle.
  • FIG. 1 shows a schematic view of a first exemplary embodiment of a vehicle with a device for determining a firing position
  • FIG. 2 shows a schematic view of a vehicle being fired upon with a device for determining a firing position
  • FIG. 3 shows a schematic block diagram of an embodiment of a device for determining a firing position
  • FIG. 4 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of a method for determining a firing position.
  • Fig. 1 shows a schematic view of a first embodiment of a vehicle 200 with a device 100 for determining a firing position ⁇ on POS (see Fig. 2 or 3).
  • a device 100 for determining a firing position ⁇ on POS (see Fig. 2 or 3).
  • the device 100 comprises in this example a sensor unit 110 for detecting an impact IP (see FIG. 2) of a projectile in the vehicle ⁇ convincing 200 and two acoustic sensor units 120, each are set up to detect a muzzle bang NB (see FIG. 2) that occurs when the projectile is fired.
  • the device 100 includes a determination unit 130, which is set up to determine the firing position POS on the basis of the detected muzzle blast NB and the detected impact IP.
  • All three sensor units 110, 120 shown here output a respective sensor signal to determination unit 130, for example.
  • the determination unit 130 carries out a sensor fusion in order to determine the firing position POS, taking into account all sensor signals received. The determination of the firing position POS is explained in detail below with reference to FIGS. 2 and 3. FIG.
  • FIG. 2 shows a schematic view of a vehicle 200 being fired upon using a device 100 for determining a firing position POS.
  • the vehicle 200 is, for example, the wheeled armored vehicle of FIG. 1.
  • the device 100 includes, in addition to the determination unit 130, a total of three combined sensors 110, 120, each of the three sensors having an impact sensor unit 110 and an acoustic Sensor unit 120 includes.
  • the respective acoustic sensor unit 120 includes, in particular, five microphones ne whose respective sensitive membrane is directed in different directions from ⁇ .
  • the five microphones are arranged on five sides of a cube, with a surface normal of the respective side of the cube representing the main reception direction for the respective microphone.
  • the respective one ⁇ impact sensor unit 110 each includes a structure-borne noise sensor, which is arranged in ⁇ example directly on the armor of the vehicle 200.
  • the three combined sensor units 110 , 120 span a triangle, with the respective sensor units 110 , 120 being arranged near a side edge of the vehicle 200 .
  • the sensor units 110, 120 are thus arranged as far apart as possible on the vehicle, which enables the firing position POS to be located more precisely than if the sensor units 110, 120 were positioned closer together.
  • a barrel weapon 300 is shown schematically at a position POS away from the vehicle 200 . It is, for example, a sniper ⁇ zen with a sniper rifle. The sniper fires a shot at the vehicle 200 with his rifle 300 . When the projectile leaves the barrel of the rifle 300, the highly pressurized gases of the drive charge for the projectile escape from the barrel and form the muzzle blast NB. The trajectory TR of the projectile is shown in dashed lines. The projectile hits the vehicle 200 and impacts it at position IP.
  • the impact of the projectile causes structure-borne noise to propagate in the vehicle 200 . This is detected by the impact sensor units 110 . In this case, a hit position of the impact can be determined with high accuracy on the basis of the three independent sensor signals.
  • the acoustic sensor unit 120 which is closest to the firing position POS can detect a pressure wave which is caused by the projectile flying past the sensor unit 120 .
  • the three acoustic sensor units 120 each detect the muzzle blast NB. This results in a difference in the time of detection of the muzzle bang NB for the various sensor units 120 (transit time difference ). Based on this difference, a multilateration can be performed, the result of which is the firing position POS.
  • the firing position POS is hereby determined at least with an azimuth angle and a distance, the azimuth angle relating, for example, to a current direction of travel of the vehicle 200 .
  • the direction in which the firing position POS is located can already be inferred from each individual sensor signal of the acoustic sensor units 120, since the multiple microphones of a respective sensor unit 120 detect the muzzle blast NB differently, in particular with a different one sound level.
  • This individual direction information when ascertaining the firing position POS by the ascertainment unit 130 can also be taken into account in order to ascertain the firing position POS with even greater accuracy.
  • the device 100 is not limited to operation with land vehicles, such as armored vehicles, in particular tracked or wheeled armor , but also with aircraft, such as helicopters, airplanes or drones, or water vehicles, such as speedboats, ships or the like ⁇ chen can be used.
  • land vehicles such as armored vehicles, in particular tracked or wheeled armor
  • aircraft such as helicopters, airplanes or drones
  • water vehicles such as speedboats, ships or the like ⁇ chen can be used.
  • FIG. 3 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of a device 100 for determining a firing position POS.
  • the device 100 comprises only an impact sensor unit 110 and an acoustic sensor unit 120, which, however, is not to be interpreted restrictively .
  • the device 100 also includes a determination unit 130, which has two blocks 131, 132 in this example, with the block 131 carrying out an impact determination and the block 132 carrying out a location.
  • impact sensor unit 110 outputs a sensor signal to determination unit 130 when it detects an impact IB (see FIG. 2). If the acoustic sensor unit 120 detects a pressure wave of the projectile, as described with reference to FIG. 2 , then this also outputs a corresponding sensor signal to the determination unit 130 .
  • an impact determination is first carried out in block 131 . If an impact is determined on the basis of the received sensor signals, in block 132 the firing position POS is located. Information from the impact determination, which restricts the possible shooting position POS, is also taken into account here. For example, determining the impact can include determining the hit position. Certain areas for the firing position POS can already be excluded from the geometry of the vehicle 200 (see FIG. 1 or 2) and the hit position. If a pressure wave from the projectile was also detected, the direction of the firing position can be restricted even more precisely. The location of the firing position POS is thus based both on the detected muzzle bang NB, which is detected by the acoustic sensor unit 120 and output to the determination unit 130, and on the detected impact of the projectile in the vehicle 200.
  • the proposed device 100 thus has the advantage that attention can be drawn both to the impact of a projectile and to the firing position POS from which the projectile was fired.
  • FIG. 4 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of a method for determining a firing position POS (see FIG. 2) from which a projectile was fired at a target object 200 (see FIG. 1 or 2).
  • a first step S1 an impact IP (see FIG. 2) of the projectile in the target object 200 is detected.
  • a muzzle blast NB (see FIG. 2) is detected when the projectile is fired.
  • the firing position POS is determined on the basis of the detected muzzle blast NB and the detected impact IP.

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Abstract

A device (100) for determining a firing position (POS), from which a projectile was fired at a target object (200), is proposed. The device (100) comprises: at least one sensor unit (110) for capturing impact (IP) of the projectile in the target object (200), at least one acoustic sensor unit (120) for capturing muzzle blast (NB) when firing the projectile, and a determination unit (130) which is configured to determine the firing position (POS) on the basis of the captured muzzle blast (NB) and the captured impact (IP).

Description

VORRICHTUNG, VERFAHREN UND FAHRZEUG DEVICE, METHOD AND VEHICLE
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Ab schussposition, von der ein Projektil auf ein Zielobjekt abgefeuert wurde, ein ent sprechendes Verfahren sowie ein Fahrzeug, das mit einer solchen Vorrichtung ausgestattet ist. The present invention relates to a device for determining a firing position from which a projectile was fired at a target object, a corresponding method and a vehicle equipped with such a device.
Militärische Fahrzeuge stehen häufig unter Beschuss von versteckten Positionen aus. Es sind Sensoranordnungen bekannt, die eine Druckwelle von verfehlten Projektilen, die das Fahrzeug nicht treffen, sondern daran vorb erfliegen, erfas sen, wobei auf Basis eines Laufzeitunterschieds der Erfassung der Druckwelle mit mehreren Sensoren eine Flugbahn des Projektils ermittelbar ist. Von der Flugbahn kann auf die Richtung oder Position, von der das Projektil abgefeuert wurde, geschlossen werden. Military vehicles are often under fire from hidden positions. Sensor arrangements are known which detect a pressure wave from missed projectiles which do not hit the vehicle but fly past it, wherein a trajectory of the projectile can be determined on the basis of a transit time difference between the detection of the pressure wave and a plurality of sensors. The trajectory can be used to infer the direction or position from which the projectile was fired.
Wenn das Projektil das Fahrzeug trifft, kann weder die Position in dieser Weise ermittelt werden, noch kann ermittelt werden, dass überhaupt auf das F ahrzeug geschossen wurde, da die hierfür notwendige Druckwelle des Projektils nicht er fasst wird. If the projectile hits the vehicle, neither the position can be determined in this way, nor can it be determined that the vehicle was shot at all, since the pressure wave of the projectile necessary for this is not detected.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Vorrichtung zum Ermitteln einer Abschussposition, von der ein Projektil auf ein Zielobjekt abgefeuert wurde, bereitzustellen. Against this background, it is an object of the present invention to provide an improved device for determining a launch position from which a projectile has been launched at a target object.
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Vorrichtung zum Ermitteln einer Ab schussposition, von der ein Projektil auf ein Zielobjekt abgefeuert wurde, vorge schlagen. Die Vorrichtung umfasst: wenigstens eine Sensoreinheit zum Erfassen eines Einschlags des Projektils in dem Zielobjekt, wenigstens eine akustische Sensoreinheit zum Erfassen eines Mündungs knalls beim Abfeuern des Projektils, und eine Ermittlungseinheit, die dazu eingerichtet ist, auf Basis des erfassten Mündungsknalls und des erfassten Einschlags die Abschussposition zu ermitteln. According to a first aspect, an apparatus for determining a launch position from which a projectile has been launched at a target is proposed. The device comprises: at least one sensor unit for detecting an impact of the projectile in the target object, at least one acoustic sensor unit for detecting a muzzle bang when the projectile is fired, and a determination unit that is set up to determine the firing position on the basis of the detected muzzle blast and the detected impact.
Diese Vorrichtung hat den Vorteil, dass sich ermitteln lässt, dass ein Beschuss und ein Treffer auf das Zielobjekt erfolgt ist, und dass sich zusätzlich ermittelt lässt, von wo aus das Zielobjekt unter Beschuss genommen wurde. Damit können seitens des Zielobjekts effektive Verteidigungsmaßnahmen ergriffen werden. This device has the advantage that it can be determined that the target object has been shot at and hit, and that it can also be determined from where the target object was shot at. This allows the target object to take effective defensive measures.
Das Zielobjekt ist insbesondere ein mihtärisches Fahrzeug, das beispielsweise von einer Besatzung mit einem oder mehreren Soldaten betrieben wird. Für die Besatzung kann es überlebenswichtig sein, dass die Abschussposition, von der aus das F ahrzeug mit seiner Besatzung unter Beschuss genommen wird, bekannt ist. Durch die vorgeschlagene Vorrichtung kann die Besatzung vorteilhaft hier von in Kenntnis gesetzt werden und kann daraufhin geeignet auf die Bedrohung reagieren. The target object is, in particular, a military vehicle that is operated, for example, by a crew of one or more soldiers. It can be vital for the crew to know the firing position from which the vehicle and its crew are being fired upon. With the proposed device, the crew can advantageously be informed of this and can then react appropriately to the threat.
Für den Einsatz im Feld ist die Vorrichtung insbesondere an dem Zielobjekt an gebracht oder angeordnet. Das heißt, dass die verschiedenen Sensoreinheiten an dem Zielobjekt in geeigneter Weise angeordnet sind. Die Ermittlungseinheit kann hierbei auch als Bestandteil eines zentralen Steuersystems des Zielobjekts integriert sein. For use in the field, the device is attached or arranged in particular on the target object. This means that the various sensor units are suitably arranged on the target object. In this case, the determination unit can also be integrated as part of a central control system of the target object.
Die Sensoreinheit zum Erfassen des Einschlags des Projektils in dem Zielobjekt umfasst beispielsweise einen Körperschallsensor, der zum Erfassen von longitu dinalen und/oder transversalen Schallwellen, die sich in dem Zielobjekt, insbe sondere in einer festen Außenhaut des Zielobjekts, wie einer Panzerung oder dergleichen, ausbreiten, eingerichtet ist. Die Sensoreinheit weist insbesondere eine Sensitivität auf, die es ermöglicht, Einschläge von kleinkahbrigen Waffen, das heißt Waffen mit einem Kaliber ab etwa 5 mm, zu erfassen. Derartige Pro jektile weisen beispielsweise eine kinetische Energie von 50 Joule oder mehr auf. Im Folgenden kann auch verkürzend von der Einschlags -Sensoreinheit gespro chen werden. Die akustische Sensoreinheit zum Erfassen des Mündungsknalls beim Abfeuern des Projektils umfasst mindestens ein Mikrofon. Vorzugsweise umfasst die akus tische Sensoreinheit mehrere Mikrofone, die in unterschiedliche Richtungen aus gerichtet sind. Durch die unterschiedliche Ausrichtung der Mikrofone kann die Richtung, aus der eine Schallwelle auf die akustische Sensoreinheit einläuft, er mittelt werden, indem Unterschiede im Empfangspegel der mehreren Mikrofone und/oder Laufzeitunterschiede ermittelt werden. The sensor unit for detecting the impact of the projectile in the target object includes, for example, a structure-borne noise sensor for detecting longitudinal and/or transverse sound waves that propagate in the target object, in particular in a solid outer skin of the target object, such as armor or the like , is set up. In particular, the sensor unit has a sensitivity that makes it possible to detect impacts from small-caliber weapons, ie weapons with a caliber of around 5 mm or more. Projectiles of this type have, for example, a kinetic energy of 50 joules or more. In the following, the term impact sensor unit can also be used for short. The acoustic sensor unit for detecting the muzzle blast when the projectile is fired includes at least one microphone. The acoustic sensor unit preferably comprises a plurality of microphones which are directed in different directions. Due to the different orientation of the microphones, the direction from which a sound wave is incident on the acoustic sensor unit can be determined by determining differences in the reception level of the multiple microphones and/or differences in propagation time.
Die Einschlags-Sensoreinheit sowie die akustische Sensoreinheit geben insbe sondere jeweils ein Sensorsignal an die Ermittlungseinheit aus. Dieses Sensor signal kann ein analoges Spannungssignal sein, es kann sich aber auch um ein vorverarbeitetes digitales Datensignal handeln. In particular, the impact sensor unit and the acoustic sensor unit each output a sensor signal to the determination unit. This sensor signal can be an analog voltage signal, but it can also be a pre-processed digital data signal.
In Ausführungsformen sind die Einschlags-Sensoreinheit und die akustische Sensoreinheit in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet und/oder werden über einen gemeinsamen integrierten Schaltkreis angesteuert und betrieben. In embodiments, the impact sensor unit and the acoustic sensor unit are arranged in a common housing and/or are controlled and operated via a common integrated circuit.
Die Einschlags-Sensoreinheit kann beispielsweise ein Signalmuster des erfassten Einschlags als Sensorsignal ausgeben. Das Signalmuster kann eine Information bezüglich eines Ausbreitungswegs des Körperschalls von der Einschlagsposition bis zu der jeweiligen Sensoreinheit umfassen, weshalb aus dem Signalmuster beispielsweise auf die Einschlagsposition geschlossen werden kann. Diese Infor mation kann bei der Ermittlung der Abschussposition berücksichtigt werden. The impact sensor unit can, for example, output a signal pattern of the detected impact as a sensor signal. The signal pattern can include information regarding a propagation path of the structure-borne noise from the impact position to the respective sensor unit, which is why the signal pattern can be used to infer the impact position, for example. This information can be taken into account when determining the firing position.
Die Ermittlungseinheit ist dazu eingerichtet, auf Basis des erfassten Mündungs knalls und des erfassten Einschlags die Abschussposition zu ermitteln. Hierzu führt die Ermittlungseinheit insbesondere eine Sensorfusion durch, bei der die unterschiedlichen Informationen, die von den unterschiedlichen Sensoreinheiten erfasst und bereitgestellt werden, gemeinsam betrachtet und ausgewertet wer den. Damit kann die Ermittlungseinheit insbesondere dazu eingerichtet sein, Korrelationen unter den Sensorsignalen zu berücksichtigen, die bei einer unab- hängigen Verarbeitung der einzelnen Sensorsignale entfallen. Weiterhin kann die Ermittlungseinheit derart angepasst werden, Sensorsignale einer größeren Anzahl von Sensoreinheiten zu berücksichtigen. The determination unit is set up to determine the firing position on the basis of the detected muzzle blast and the detected impact. For this purpose, the determination unit carries out a sensor fusion in particular, in which the different information that is recorded and provided by the different sensor units is viewed and evaluated together. In this way, the determination unit can be set up in particular to take into account correlations among the sensor signals that occur in the event of an independent dependent processing of the individual sensor signals is no longer necessary. Furthermore, the determination unit can be adapted in such a way that sensor signals from a larger number of sensor units are taken into account.
Die Ermittlungseinheit kann hardwaretechnisch und/oder auch softwaretech nisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die Einheit als Vorrichtung oder als Teil einer Vorrichtung, zum Beispiel als Computer oder als Mikroprozessor, ausgebildet sein. Bei einer softwaretechni schen Implementierung kann die Einheit als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programmcodes oder als ausführ bares Objekt ausgebildet sein. The determination unit can be implemented in terms of hardware and/or software. In the case of a hardware implementation, the unit can be designed as a device or as part of a device, for example as a computer or as a microprocessor. In the case of a software-technical implementation, the unit can be embodied as a computer program product, as a function, as a routine, as part of a program code or as an executable object.
Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm -Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in ei nem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikations-Netzwerk durch die Übertragung einer ent sprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerpro gramm-Mittel erfolgen. A computer program product, such as a computer program tool, can be made available or delivered, for example, as a storage medium such as a memory card, USB stick, CD-ROM, DVD, or in the form of a downloadable file from a server in a network. This can be done, for example, in a wireless communication network by transferring a corresponding file with the computer program product or the computer program means.
Man kann insbesondere sagen, dass die Ermittlungseinheit eine Einschlagser mittlung und eine Ortung durchführt. Zunächst wird auf Basis des Sensorsignals von der Einschlags -Sensoreinheit ermittelt, ob ein Einschlag eines Projektils er folgt ist. Hierfür wird beispielsweise eine Amplitude, eine Änderungsrate und/oder eine Frequenzanalyse des Sensorsignals durchgeführt. Wenn ein Ein schlag ermittelt wurde, wird auf Basis des Sensorsignals der Einschlags- Sensoreinheit und des Sensorsignals der akustischen Sensoreinheit eine Ortung durchgeführt, deren Ergebnis die Position der Rohrwaffe ist, die das Projektil abgefeuert hat. Es sei angemerkt, dass der Einschlag des Projektils meist zeitlich vor dem Mündungsknall erfasst wird, da das Projektil meist schneller ist als die Schallgeschwindigkeit in Luft. Die Genauigkeit der Ortung ist insbesondere davon abhängig, wie viele akusti sche Sensoreinheiten die Vorrichtung umfasst. Besonders vorteilhaft umfasst die Vorrichtung wenigstens drei akustische Sensoreinheiten, die mit einem mög lichst großen Abstand zueinander an dem Zielobjekt angeordnet sind. Bei mehre ren akustischen Sensoreinheiten lässt sich, insbesondere auf Basis von Laufzeit unterschieden zwischen den mehreren Sensoreinheiten, die Abschussposition mittels einer Multilateration ermitteln. In particular, it can be said that the detection unit performs impact detection and location. First, based on the sensor signal, the impact sensor unit determines whether an impact of a projectile has occurred. For this purpose, for example, an amplitude, a rate of change and/or a frequency analysis of the sensor signal is carried out. If an impact has been determined, a location is carried out on the basis of the sensor signal from the impact sensor unit and the sensor signal from the acoustic sensor unit, the result of which is the position of the barrel weapon which fired the projectile. It should be noted that the projectile impact is usually recorded before the muzzle blast because the projectile is usually faster than the speed of sound in air. The accuracy of the location depends in particular on how many acoustic sensor units cal the device includes. The device particularly advantageously comprises at least three acoustic sensor units which are arranged on the target object with as great a distance as possible from one another. In the case of several acoustic sensor units, the firing position can be determined by means of a multilateration, in particular on the basis of differences between the several sensor units on the basis of transit time.
Ferner können bei der Ortung Umgebungsbedingungen, wie eine Lufttempera tur, eine Luftfeuchte, eine Windrichtung und eine Windgeschwindigkeit und/oder eine Luftschichtung, berücksichtigt werden. Furthermore, environmental conditions such as air temperature, air humidity, wind direction and wind speed and/or air stratification can be taken into account when locating.
Das Ergebnis der Ortung ist die Abschussposition, die beispielsweise eine Rich tungsangabe, die einen Azimut- Winkel umfasst, und eine Entfernung der Ab schussposition von dem Zielobjekt umfasst. Die Richtungsangabe kann optional zusätzlich einen Elevationswinkel umfassen. The result of the locating is the launch position, which includes, for example, a direction indication that includes an azimuth angle and a distance of the launch position from the target object. The indication of direction can optionally also include an elevation angle.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Ermittlungseinheit dazu eingerichtet, auf Basis des erfassten Mündungsknalls und des erfassten Einschlags eine Treffer position zu ermitteln, die eine Position des Einschlags des Projektils in dem Ziel objekt umfasst. According to one specific embodiment, the determination unit is set up to determine a hit position, which includes a position of the impact of the projectile in the target object, on the basis of the detected muzzle blast and the detected impact.
Die Trefferposition gibt beispielsweise an, dass das Projektil das Zielobjekt in einem vorderen Bereich, einem hinteren Bereich, einer linken Seite und/oder ei ner rechten Seite getroffen hat. The hit position indicates, for example, that the projectile hit the target object in a front area, a rear area, a left side and/or a right side.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist der Mündungsknall durch einen bestimmten Schallpegel, der aus einer bestimmten Richtung auf die Vorrichtung einläuft, charakterisiert. According to a further embodiment of the device, the muzzle blast is characterized by a certain sound level, which arrives at the device from a certain direction.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung umfasst diese wenigs tens zwei akustische Sensoreinheiten zum Erfassen des Mündungsknalls. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung umfasst diese wenigs tens zwei Sensoreinheiten zum Erfassen des Einschlags des Projektils in dem Zielobjekt, wobei die Ermittlungseinheit ferner dazu eingerichtet ist, auf Basis eines Unterschieds der jeweihgen Erfassung des Einschlags durch die wenigstens zwei Sensoreinheiten eine Trefferposition zu ermitteln, die eine Position des Ein schlags des Projektils in dem Zielobjekt umfasst. According to a further embodiment of the device, it comprises at least two acoustic sensor units for detecting the muzzle blast. According to a further embodiment of the device, this comprises at least two sensor units for detecting the impact of the projectile in the target object, the determination unit also being set up to determine a hit position based on a difference in the respective detection of the impact by the at least two sensor units a position of impact of the projectile in the target object.
Unter dem Unterschied der Erfassung wird ein Unterschied der wenigstens zwei Sensorsignale, die von den wenigstens zwei Sensoreinheiten ausgegeben werden, verstanden. Der Unterschied kann einen Erfassungszeitpunkt umfassen, kann aber auch ein Unterschied in einem Signalmuster oder dergleichen umfassen. The difference in the detection is understood to mean a difference in the at least two sensor signals which are output by the at least two sensor units. The difference may include a detection timing, but may also include a difference in a signal pattern or the like.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung ist die akustische Sen soreinheit ferner zum Erfassen einer Druckwelle des Projektils bei einem Vorbei flug des Projektils an der Sensoreinheit eingerichtet, wobei die Ermittlungsein heit ferner dazu eingerichtet ist, die Abschussposition zusätzlich auf Basis der erfassten Druckwelle zu ermitteln. According to a further embodiment of the device, the acoustic sensor unit is also set up to detect a pressure wave of the projectile when the projectile is flying past the sensor unit, with the determination unit also being set up to additionally determine the firing position on the basis of the pressure wave detected.
Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, wenn das Projektil beispielsweise vor dem Einschlag an der akustischen Sensoreinheit vorbeifliegt, da dann zusätzlich die Druckwelle des Projektils erfasst wird und bei der Ermittlung der Abschussposi tion berücksichtigt wird. Ob dies der F all ist, hängt von der Position der akusti schen Sensoreinheit, der Trefferposition und der Abschussposition ab. This embodiment is advantageous if the projectile flies past the acoustic sensor unit before impact, for example, since the pressure wave of the projectile is then also detected and taken into account when determining the firing position. Whether this is the case depends on the position of the acoustic sensor unit, the hit position and the firing position.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung umfasst die Sensorein heit zum Erfassen des Einschlags des Projektils einen Körperschalldetektor. According to a further embodiment of the device, the sensor unit for detecting the impact of the projectile comprises a structure-borne noise detector.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung umfasst der Mün dungsknall ein bestimmtes Schallmuster, das charakteristisch für die das Pro jektil abfeuernde Rohrwaffe ist, wobei die Ermittlungseinheit ferner zum Ermit teln eines Typs der Rohrwaffe eingerichtet ist, die das Projektil abgefeuert hat. Das Schallmuster wird von der akustischen Sensoreinheit empfangen und eben falls als Sensorsignal ausgegeben. Von dem Schallmuster kann insbesondere auf den Rohrwaffen-Typ geschlossen werden. Dies kann beispielsweise durch Ab- gleich des empfangenen Schallmusters mit einer Datenbank von Schallmustern für unterschiedliche Rohrwaffen erfolgen. Auf Basis einer Verzerrung des emp fangenen Schallmusters kann ferner die Abschussposition, insbesondere eine Distanz zwischen Abschussposition und Zielobjekt, genauer bestimmbar sein. According to a further embodiment of the device, the muzzle blast comprises a specific sound pattern that is characteristic of the barrel weapon that fires the project, the determination unit also being set up to determine a type of barrel weapon that fired the projectile. The sound pattern is received by the acoustic sensor unit and also output as a sensor signal. In particular, conclusions can be drawn about the barrel weapon type from the sound pattern. This can be done, for example, by comparing the received sound pattern with a database of sound patterns for different barrel weapons. Furthermore, the firing position, in particular a distance between the firing position and the target object, can be determined more precisely on the basis of a distortion of the received sound pattern.
Bei der Ermittlung des Typs der Rohrwaffe kann ferner das Sensorsignal der Ein schlags-Sensoreinheit berücksichtigt werden, von welchem beispielsweise eine kinetische Energie des Projektils abgeleitet werden kann, was einen Hinweis auf eine Masse und/oder ein Kaliber und/oder eine Geschwindigkeit des Projektils gibt, wodurch die in Frage kommenden Rohwaffen-Typen eingeschränkt werden können. When determining the type of barrel weapon, the sensor signal of the impact sensor unit can also be taken into account, from which, for example, a kinetic energy of the projectile can be derived, which gives an indication of a mass and/or a caliber and/or a speed of the projectile , which can limit the eligible raw weapon types.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung umfasst diese eine Ausgabeeinheit zum Ausgeben der ermittelten Abschussposition. According to a further embodiment of the device, it comprises an output unit for outputting the firing position determined.
Die ermittelte Abschussposition wird beispielsweise an ein zentrales Steuersys tem des Zielobjekts, an ein Leit- und Führungssystem und/oder an ein Soldaten informationssystem oder dergleichen ausgegeben. The firing position determined is output, for example, to a central control system of the target object, to a command and control system and/or to a soldier information system or the like.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Verfahren zum Ermitteln einer Ab schussposition, von der ein Projektil auf ein Zielobjekt abgefeuert wurde, vorge schlagen. Das Verfahren umfasst die Schritte^ According to a second aspect, a method for determining a launch position from which a projectile has been launched at a target is proposed. The procedure includes the steps ^
Erfassen eines Einschlags des Projektils in dem Zielobjekt, detecting an impact of the projectile in the target object,
Erfassen eines Mündungsknalls beim Abfeuern des Projektils, und Ermitteln der Abschussposition auf Basis des erfassten Mündungsknalls und des erfassten Einschlags. Die für die Vorrichtung des ersten Aspekts beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Verfahren entsprechend. detecting a muzzle blast when the projectile is fired, and determining the firing position based on the detected muzzle blast and the detected impact. The embodiments and features described for the device of the first aspect apply accordingly to the proposed method.
Gemäß einem dritten Aspekt wird ein F ahrzeug, insbesondere ein mihtärisches Fahrzeug, mit einer Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt oder gemäß einer der Ausführungsformen des ersten Aspekts vorgeschlagen. According to a third aspect, a vehicle, in particular a military vehicle, is proposed with a device according to the first aspect or according to one of the embodiments of the first aspect.
Das Fahrzeug bildet hierbei das Zielobjekt gemäß dem ersten Aspekt. In this case, the vehicle forms the target object according to the first aspect.
Gemäß einer Ausführungsform des Fahrzeugs ist dieses als ein gepanzertes Fahrzeug, insbesondere ein Kettenfahrzeug oder ein Radpanzer, als ein Flugob jekt, insbesondere ein Flugzeug, ein Hehkopter oder eine Drohne, und/oder als ein Wasserfahrzeug ausgebildet. According to one embodiment of the vehicle, this is designed as an armored vehicle, in particular a tracked vehicle or a wheeled armored vehicle, as a flying object, in particular an airplane, a helicopter or a drone, and/or as a watercraft.
Die Sensoreinheit zum Erfassen des Einschlags des Projektils ist insbesondere in oder an einer Panzerung des Fahrzeugs angeordnet. Die Panzerung umfasst bei spielsweise feste Materialien, wie Stahl, die einen Körperschall, wie beispielswei se durch den Einschlag des Projektils in der Panzerung hervorgerufen, gut über tragen. The sensor unit for detecting the impact of the projectile is arranged in particular in or on armor of the vehicle. The armor includes, for example, solid materials, such as steel, which transmit structure-borne noise, such as that caused by the impact of the projectile in the armor, well.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des F ahrzeugs umfasst die Vorrichtung wenigstens zwei akustische Sensoreinheiten, die an gegenüberliegenden Positio nen an dem F ahrzeug angeordnet sind. According to a further embodiment of the vehicle, the device comprises at least two acoustic sensor units which are arranged at opposite positions on the vehicle.
Unter dem Begriff "gegenüberliegende Positionen" wird insbesondere verstanden, dass die akustischen Sensoreinheiten mit einem möglichst großen Abstand zuei nander an dem F ahrzeug angeordnet sind, da dies eine Genauigkeit der Positi onsbestimmung verbessern kann. The term “opposite positions” is understood in particular to mean that the acoustic sensor units are arranged on the vehicle at the greatest possible distance from one another, since this can improve the accuracy of the position determination.
Vorzugsweise sind die akustischen Sensoreinheiten ferner derart angeordnet, dass diese in einer Hemisphäre im Wesentlichen nicht durch andere Aufbauten des Fahrzeugs verdeckt oder abgeschattet sind, so dass Schallwellen aus dieser Hemisphäre im Wesentlichen ungeschwächt auf die akustische Sensoreinheit einlaufen. The acoustic sensor units are preferably also arranged in such a way that they are essentially not covered or shadowed by other structures of the vehicle in one hemisphere, so that sound waves can escape from this Hemisphere run essentially unweakened on the acoustic sensor unit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des F ahrzeugs umfasst die Vorrichtung wenigstens zwei Sensoreinheiten zum Erfassen des Einschlags des Projektils in dem F ahrzeug, die an gegenüberliegenden Positionen an dem F ahrzeug angeord net sind. According to a further embodiment of the vehicle, the device comprises at least two sensor units for detecting the impact of the projectile in the vehicle, which are arranged at opposite positions on the vehicle.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht expli zit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausfüh rungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen. Further possible implementations of the invention also include combinations of features or embodiments described above or below with regard to the exemplary embodiments that are not explicitly mentioned. The person skilled in the art will also add individual aspects as improvements or additions to the respective basic form of the invention.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegen stand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungs beispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzug ten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert. Further advantageous refinements and aspects of the invention are the subject matter of the subclaims and of the exemplary embodiments of the invention described below. The invention is explained in more detail below on the basis of preferred embodiments with reference to the enclosed figures.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert. The invention is explained in more detail below on the basis of preferred exemplary embodiments with reference to the enclosed figures.
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels ei nes Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Abschuss position; 1 shows a schematic view of a first exemplary embodiment of a vehicle with a device for determining a firing position;
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Beschusses eines Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Abschussposition; 2 shows a schematic view of a vehicle being fired upon with a device for determining a firing position;
Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels für eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Abschussposition; und Fig. 4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels für ein Verfahren zum Bestimmen einer Abschussposition. 3 shows a schematic block diagram of an embodiment of a device for determining a firing position; and FIG. 4 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of a method for determining a firing position.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Be¬ zugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist. In the figures, elements that are the same or have the same function have been provided with the same reference symbols , unless otherwise stated.
Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Fahrzeugs 200 mit einer Vorrichtung 100 zum Bestimmen einer Abschusspositi¬ on POS (siehe Fig. 2 oder 3). Es handelt sich bei diesem Beispiel um einen Rad¬ panzer 200. Die Vorrichtung 100 umfasst in diesem Beispiel eine Sensoreinheit 110 zum Erfassen eines Einschlags IP (siehe Fig. 2) eines Projektils in dem Fahr¬ zeug 200 und zwei akustische Sensoreinheiten 120, die jeweils zum Erfassen ei¬ nes Mündungsknalls NB (siehe Fig. 2), der beim Abfeuern des Projektils ent¬ steht, eingerichtet sind. Zudem umfasst die Vorrichtung 100 eine Ermittlungs¬ einheit 130, die dazu eingerichtet ist, auf Basis des erfassten Mündungsknalls NB und des erfassten Einschlags IP die Abschussposition POS zu ermitteln. Fig. 1 shows a schematic view of a first embodiment of a vehicle 200 with a device 100 for determining a firing position ¬ on POS (see Fig. 2 or 3). In this example, it is a wheeled tank ¬ 200. The device 100 comprises in this example a sensor unit 110 for detecting an impact IP (see FIG. 2) of a projectile in the vehicle ¬ convincing 200 and two acoustic sensor units 120, each are set up to detect a muzzle bang NB (see FIG. 2) that occurs when the projectile is fired. In addition, the device 100 includes a determination unit 130, which is set up to determine the firing position POS on the basis of the detected muzzle blast NB and the detected impact IP.
Alle drei hier dargestellten Sensoreinheiten 110, 120 geben beispielsweise ein jeweiliges Sensorsignal an die Ermittlungseinheit 130 aus. Die Ermittlungsein¬ heit 130 führt eine Sensorfusion durch, um unter Berücksichtigung aller emp¬ fangenen Sensorsignale die Abschussposition POS zu ermitteln. Das Ermitteln der Abschussposition POS wird nachfolgend anhand der Fig. 2 und 3 detailliert erläutert. All three sensor units 110, 120 shown here output a respective sensor signal to determination unit 130, for example. The determination unit 130 carries out a sensor fusion in order to determine the firing position POS, taking into account all sensor signals received. The determination of the firing position POS is explained in detail below with reference to FIGS. 2 and 3. FIG.
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines Beschusses eines Fahrzeugs 200 mit einer Vorrichtung 100 zum Bestimmen einer Abschussposition POS. Bei dem Fahrzeug 200 handelt es sich beispielsweise um den Radpanzer der Fig. 1. In diesem Beispiel umfasst die Vorrichtung 100 außer der Ermittlungseinheit 130 insgesamt drei kombinierte Sensoren 110, 120, wobei jeder der drei Sensoren ei¬ ne Einschlags -Sensoreinheit 110 und eine akustische Sensoreinheit 120 umfasst. Die jeweilige akustische Sensoreinheit 120 umfasst insbesondere fünf Mikropho- ne, deren jeweilige empfindliche Membran in unterschiedliche Richtungen aus¬ gerichtet ist. Beispielsweise sind die fünf Mikrophone an fünf Seiten eines Wür¬ fels angeordnet, wobei eine Flächennormale der jeweihgen Würfelseite die Haupt-Empfangsrichtung für das jeweihge Mikrofon darstellt. Die jeweilige Ein¬ schlags-Sensoreinheit 110 umfasst jeweils einen Körperschallsensor, der bei¬ spielsweise direkt auf der Panzerung des Fahrzeugs 200 angeordnet ist. Die drei kombinierten Sensoreinheiten 110, 120 spannen in diesem Beispiel ein Dreieck auf, wobei die jeweiligen Sensoreinheiten 110, 120 nahe einer Seitenflanke des Fahrzeugs 200 nageordnet sind. Damit sind die Sensoreinheiten 110, 120 mög¬ lichst weit voneinander entfernt auf dem Fahrzeug angeordnet, was eine genaue¬ re Ortung der Abschussposition POS ermöglicht, als wenn die Sensoreinheiten 110, 120 näher beieinander positioniert wären. FIG. 2 shows a schematic view of a vehicle 200 being fired upon using a device 100 for determining a firing position POS. The vehicle 200 is, for example, the wheeled armored vehicle of FIG. 1. In this example, the device 100 includes, in addition to the determination unit 130, a total of three combined sensors 110, 120, each of the three sensors having an impact sensor unit 110 and an acoustic Sensor unit 120 includes. The respective acoustic sensor unit 120 includes, in particular, five microphones ne whose respective sensitive membrane is directed in different directions from ¬ . For example, the five microphones are arranged on five sides of a cube, with a surface normal of the respective side of the cube representing the main reception direction for the respective microphone. The respective one ¬ impact sensor unit 110 each includes a structure-borne noise sensor, which is arranged in ¬ example directly on the armor of the vehicle 200. In this example, the three combined sensor units 110 , 120 span a triangle, with the respective sensor units 110 , 120 being arranged near a side edge of the vehicle 200 . The sensor units 110, 120 are thus arranged as far apart as possible on the vehicle, which enables the firing position POS to be located more precisely than if the sensor units 110, 120 were positioned closer together.
Entfernt von dem Fahrzeug 200 ist an einer Position POS schematisch eine Rohrwaffe 300 dargestellt. Es handelt sich beispielsweise um einen Scharfschüt¬ zen mit einem Scharfschützengewehr. Der Scharfschütze gibt mit seinem Ge¬ wehr 300 einen Schuss auf das Fahrzeug 200 ab. Wenn das Projektil den Lauf des Gewehrs 300 verlässt, treten die unter hohem Druck stehenden Gase der An¬ triebsladung für das Projektil aus dem Lauf aus und bilden den Mündungsknall NB. Die Flugbahn TR des Projektils ist gestrichelt dargestellt. Das Projektil trifft das Fahrzeug 200 und schlägt an der Position IP in dieses ein. A barrel weapon 300 is shown schematically at a position POS away from the vehicle 200 . It is, for example, a sniper ¬ zen with a sniper rifle. The sniper fires a shot at the vehicle 200 with his rifle 300 . When the projectile leaves the barrel of the rifle 300, the highly pressurized gases of the drive charge for the projectile escape from the barrel and form the muzzle blast NB. The trajectory TR of the projectile is shown in dashed lines. The projectile hits the vehicle 200 and impacts it at position IP.
Der Einschlag des Projektils verursacht eine Ausbreitung von Körperschall in dem Fahrzeug 200. Dieser wird von den Einschlags-Sensoreinheiten 110 erfasst. In diesem Fall kann auf Basis der drei voneinander unabhängigen Sensorsignale eine Trefferposition des Einschlags mit hoher Genauigkeit ermittelt werden. The impact of the projectile causes structure-borne noise to propagate in the vehicle 200 . This is detected by the impact sensor units 110 . In this case, a hit position of the impact can be determined with high accuracy on the basis of the three independent sensor signals.
Die akustische Sensoreinheit 120, die der Abschussposition POS am nächsten hegt, kann in diesem Beispiel eine Druckwelle, die von dem Vorbeiflug des Pro¬ jektils an der Sensoreinheit 120 herrührt, erfassen. Dies ist jedoch nicht zwin¬ gend notwendig, um die Abschussposition POS zu ermitteln, kann aber hilfreich sein und zu einer höheren Genauigkeit führen. Die drei akustischen Sensoreinheiten 120 erfassen jeweils den Mündungsknall NB. Hierbei ergibt sich ein Unterschied des Erfassungszeitpunkts des Mün¬ dungsknalls NB für die verschiedenen Sensoreinheiten 120 (Laufzeitunter¬ schied). Auf Basis dieses Unterschieds kann eine Multilateration durchgeführt werden, deren Ergebnis die Abschussposition POS ist. Die Abschussposition POS wird hierbei zumindest mit einem Azimut-Winkel und einer Entfernung ermit¬ telt, wobei sich der Azimut- Winkel beispielsweise auf eine aktuelle F ahrtrich- tung des Fahrzeugs 200 bezieht. In this example, the acoustic sensor unit 120 which is closest to the firing position POS can detect a pressure wave which is caused by the projectile flying past the sensor unit 120 . However, this is not absolutely necessary in order to determine the firing position POS, but it can be helpful and lead to greater accuracy. The three acoustic sensor units 120 each detect the muzzle blast NB. This results in a difference in the time of detection of the muzzle bang NB for the various sensor units 120 (transit time difference ). Based on this difference, a multilateration can be performed, the result of which is the firing position POS. The firing position POS is hereby determined at least with an azimuth angle and a distance, the azimuth angle relating, for example, to a current direction of travel of the vehicle 200 .
In diesem Beispiel kann bereits von jedem einzelnen Sensorsignal der akusti¬ schen Sensoreinheiten 120 auf die Richtung geschlossen werden, in der die Ab¬ schussposition POS liegt, da die mehreren Mikrophone einer jeweiligen Sen¬ soreinheit 120 den Mündungsknall NB unterschiedlich erfassen, insbesondere mit einem unterschiedlichen Schallpegel. Diese individuelle Richtungsinformati¬ on bei der Ermittlung der Abschussposition POS durch die Ermittlungseinheit 130 kann zusätzlich berücksichtigt werden, um die Abschussposition POS mit noch höherer Genauigkeit zu ermitteln. In this example, the direction in which the firing position POS is located can already be inferred from each individual sensor signal of the acoustic sensor units 120, since the multiple microphones of a respective sensor unit 120 detect the muzzle blast NB differently, in particular with a different one sound level. This individual direction information when ascertaining the firing position POS by the ascertainment unit 130 can also be taken into account in order to ascertain the firing position POS with even greater accuracy.
Es sei angemerkt, dass die Vorrichtung 100 nicht zum Betrieb mit Landfahrzeu¬ gen, wie gepanzerten Fahrzeugen, insbesondere Ketten- oder Radpanzer, einge¬ schränkt ist, sondern auch mit Luftfahrzeugen, wie Helikoptern, Flugzeugen oder Drohnen, oder Wasserfahrzeugen, wie Schnellbooten, Schiffen oder derglei¬ chen verwendbar ist. It should be noted that the device 100 is not limited to operation with land vehicles, such as armored vehicles, in particular tracked or wheeled armor , but also with aircraft, such as helicopters, airplanes or drones, or water vehicles, such as speedboats, ships or the like ¬ chen can be used.
Fig. 3 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels für eine Vorrichtung 100 zum Bestimmen einer Abschussposition POS. Die Vorrich¬ tung 100 umfasst in diesem Beispiel lediglich eine Einschlags-Sensoreinheit 110 und eine akustische Sensoreinheit 120, was jedoch nicht einschränkend auszule¬ gen ist. Die Vorrichtung 100 umfasst zudem eine Ermittlungseinheit 130, die in diesem Beispiel zwei Blöcke 131, 132 aufweist, wobei der Block 131 eine Ein¬ schlagsermittlung durchführt und der Block 132 eine Ortung durchführt. Wie bereits anhand der Fig. 2 erläutert, gibt die Einschlags-Sensoreinheit 110 ein Sensorsignal an die Ermittlungseinheit 130 aus, wenn sie einen Einschlag IB (siehe Fig. 2) ermittelt. Sofern die akustische Sensoreinheit 120 eine Druckwelle des Projektils erfasst, wie anhand der Fig. 2 beschrieben, dann gibt diese eben falls ein entsprechendes Sensorsignal an die Ermittlungseinheit 130 aus. FIG. 3 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of a device 100 for determining a firing position POS. In this example, the device 100 comprises only an impact sensor unit 110 and an acoustic sensor unit 120, which, however, is not to be interpreted restrictively . The device 100 also includes a determination unit 130, which has two blocks 131, 132 in this example, with the block 131 carrying out an impact determination and the block 132 carrying out a location. As already explained with reference to FIG. 2, impact sensor unit 110 outputs a sensor signal to determination unit 130 when it detects an impact IB (see FIG. 2). If the acoustic sensor unit 120 detects a pressure wave of the projectile, as described with reference to FIG. 2 , then this also outputs a corresponding sensor signal to the determination unit 130 .
In der Ermittlungseinheit 130 wird nun zunächst eine Einschlagsermittlung in Block 131 durchgeführt. Wenn auf Basis der empfangenen Sensorsignale ein Einschlag ermittelt wird, wird in Block 132 eine Ortung der Abschussposition POS durchgeführt. Hierbei werden Informationen aus der Einschlagsermittlung, die die mögliche Abschussposition POS beschränken, ebenfalls berücksichtigt. Beispielsweise kann die Einschlagsermittlung eine Ermittlung der Trefferpositi on umfassen. Von der Geometrie des Fahrzeugs 200 (siehe Fig. 1 oder 2) und der Trefferposition können bestimmte Bereiche für die Abschussposition POS bereits ausgeschlossen werden. Sofern auch eine Druckwelle des Projektils erfasst wur de, kann die Richtung der Abschussposition noch genauer eingeschränkt werden. Die Ortung der Abschussposition POS basiert somit sowohl auf dem erfassten Mündungsknall NB, der von der akustischen Sensoreinheit 120 erfasst und an die Ermittlungseinheit 130 ausgegeben wird, als auch auf dem erfassten Ein schlag des Projektils in dem Fahrzeug 200. In the determination unit 130 an impact determination is first carried out in block 131 . If an impact is determined on the basis of the received sensor signals, in block 132 the firing position POS is located. Information from the impact determination, which restricts the possible shooting position POS, is also taken into account here. For example, determining the impact can include determining the hit position. Certain areas for the firing position POS can already be excluded from the geometry of the vehicle 200 (see FIG. 1 or 2) and the hit position. If a pressure wave from the projectile was also detected, the direction of the firing position can be restricted even more precisely. The location of the firing position POS is thus based both on the detected muzzle bang NB, which is detected by the acoustic sensor unit 120 and output to the determination unit 130, and on the detected impact of the projectile in the vehicle 200.
Die vorgeschlagene Vorrichtung 100 hat somit den Vorteil, dass sowohl auf einen erfolgten Einschlag eines Projektils aufmerksam gemacht werden kann als auch auf die Abschussposition POS, von der aus das Projektil abgefeuert wurde. The proposed device 100 thus has the advantage that attention can be drawn both to the impact of a projectile and to the firing position POS from which the projectile was fired.
Fig. 4 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels für ein Verfahren zum Bestimmen einer Abschussposition POS (Siehe Fig. 2), von der ein Projektil auf ein Zielobjekt 200 (siehe Fig. 1 oder 2) abgefeuert wurde. In ei nem ersten Schritt Sl wird ein Einschlag IP (siehe Fig. 2) des Projektils in dem Zielobjekt 200 erfasst. In einem zweiten Schritt S2 wird ein Mündungsknall NB (siehe Fig. 2) beim Abfeuern des Projektils erfasst. In einem dritten Schritt S3 wird die Abschussposition POS auf Basis des erfassten Mündungsknalls NB und des erfassten Einschlags IP ermittelt. FIG. 4 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of a method for determining a firing position POS (see FIG. 2) from which a projectile was fired at a target object 200 (see FIG. 1 or 2). In a first step S1, an impact IP (see FIG. 2) of the projectile in the target object 200 is detected. In a second step S2, a muzzle blast NB (see FIG. 2) is detected when the projectile is fired. In a third step S3 the firing position POS is determined on the basis of the detected muzzle blast NB and the detected impact IP.
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrie- ben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar. Although the present invention has been described using exemplary embodiments, it can be modified in many ways.
BEZUGSZEICHENLISTE REFERENCE LIST
100 Vorrichtung 110 Sensoreinheit 120 Sensoreinheit 100 device 110 sensor unit 120 sensor unit
130 Ermittlungseinheit 130 investigation unit
131 Einschlagsermittlung 131 Impact Determination
132 Ortung 200 F ahrzeug 300 Rohrwaffe 132 location 200 vehicle 300 gun
IP Einschlag NB Mündungsknall POS Abschussposition S1 Verfahrensschritt IP impact NB muzzle blast POS firing position S1 process step
52 Verfahrensschritt 52 process step
53 Verfahrensschritt TR Flugbahn 53 method step TR trajectory

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Vorrichtung (100) zum Ermitteln einer Abschussposition (POS), von der ein Projektil auf ein Zielobjekt (200) abgefeuert wurde, mit: wenigstens einer Sensoreinheit (110) zum Erfassen eines Einschlags (IP) des Projektils in dem Zielobjekt (200), wenigstens einer akustischen Sensoreinheit (120) zum Erfassen eines Mün dungsknalls (NB) beim Abfeuern des Projektils, und einer Ermittlungseinheit (130), die dazu eingerichtet ist, auf Basis des er fassten Mündungsknalls (NB) und des erfassten Einschlags (IP) die Abschusspo sition (POS) zu ermitteln. 1. Device (100) for determining a firing position (POS) from which a projectile was fired onto a target object (200), with: at least one sensor unit (110) for detecting an impact (IP) of the projectile in the target object (200) , at least one acoustic sensor unit (120) for detecting a muzzle bang (NB) when the projectile is fired, and a determination unit (130) which is set up to, on the basis of the detected muzzle blast (NB) and the detected impact (IP), the To determine firing position (POS).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlungseinheit (130) ferner dazu eingerichtet ist, auf Basis des er fassten Mündungsknalls (NB) und des erfassten Einschlags (IP) eine Trefferposi tion zu ermitteln, die eine Position des Einschlags (IP) des Projektils in dem Ziel objekt (200) umfasst. 2. The device according to claim 1, characterized in that the determination unit (130) is further set up to determine a hit position based on the recorded muzzle blast (NB) and the recorded impact (IP), which indicates a position of the impact (IP ) of the projectile in the target object (200).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mündungsknall (NB) durch einen bestimmten Schallpegel, der aus einer bestimmten Richtung auf die Vorrichtung (100) einläuft, charakterisiert ist. 3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the muzzle blast (NB) is characterized by a specific sound level, which arrives at the device (100) from a specific direction.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) wenigstens zwei akustische Sensoreinheiten (120) zum Erfassen des Mündungsknalls (NB) umfasst. 4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the device (100) comprises at least two acoustic sensor units (120) for detecting the muzzle blast (NB).
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) wenigstens zwei Sensoreinheiten (110) zum Erfassen des Einschlags (IP) des Projektils in dem Zielobjekt (200) umfasst, wobei die Er mittlungseinheit (130) ferner dazu eingerichtet ist, auf Basis eines Unterschieds der je weihgen Erfassung des Einschlags (IP) durch die wenigstens zwei Sen soreinheiten (120) eine Trefferposition zu ermitteln, die eine Position des Ein schlags (IP) des Projektils in dem Zielobjekt (200) umfasst. 5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the device (100) comprises at least two sensor units (110) for detecting the impact (IP) of the projectile in the target object (200), the determination unit (130) also being set up to, on the basis of a difference in the respective detection of the Impact (IP) by the at least two sensor units (120) to determine a hit position that includes a position of impact (IP) of the projectile in the target object (200).
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die akustische Sensoreinheit (120) ferner zum Erfassen einer Druckwelle des Projektils bei einem Vorbeiflug des Projektils an der Sensoreinheit (120) ein gerichtet ist, wobei die Ermittlungseinheit (130) ferner dazu eingerichtet ist, die Abschussposition (POS) zusätzlich auf Basis der erfassten Druckwelle zu ermit teln. 6. Device according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the acoustic sensor unit (120) is also designed to detect a pressure wave of the projectile when the projectile flies past the sensor unit (120), the determination unit (130) also being is set up to determine the launch position (POS) additionally on the basis of the detected pressure wave stuffs.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (110) zum Erfassen des Einschlags (IP) des Projektils ei nen Körperschalldetektor umfasst. 7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the sensor unit (110) for detecting the impact (IP) of the projectile comprises a structure-borne noise detector.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschussposition (POS) eine Richtungsangabe, die einen Azimut-Winkel und optional zusätzlich einen Elevationswinkel umfasst, und eine Entfernung der Abschussposition (POS) von dem Zielobjekt (200) umfasst. 8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the firing position (POS) includes a directional indication that includes an azimuth angle and optionally also an elevation angle, and a distance of the firing position (POS) from the target object (200). .
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mündungsknall (NB) ein bestimmtes Schallmuster umfasst, das charak teristisch für eine das Projektil abfeuernde Rohrwaffe (300) ist, wobei die Ermitt lungseinheit (130) ferner zum Ermitteln eines Typs der Rohrwaffe (300), die das Projektil abgefeuert hat, in Abhängigkeit des Schallmusters eingerichtet ist. 9. Device according to one of Claims 1 to 8, characterized in that the muzzle blast (NB) comprises a specific sound pattern which is characteristic of a barrel weapon (300) firing the projectile, the determination unit (130) also for determining a Type of barrel weapon (300) that fired the projectile is set up depending on the sound pattern.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Ausgabeeinheit zum Ausgeben der ermittelten Abschussposition (POS). 10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized by an output unit for outputting the determined firing position (POS).
11. Verfahren zum Ermitteln einer Abschussposition (POS), von der ein Projek til auf ein Zielobjekt (200) abgefeuert wurde, mit 11. Method for determining a launch position (POS) from which a project til was fired at a target object (200), with
Erfassen (Sl) eines Einschlags (IP) des Projektils in dem Zielobjekt (200), Erfassen (S2) eines Mündungsknalls (NB) beim Abfeuern des Projektils, und Detecting (Sl) an impact (IP) of the projectile in the target object (200), detecting (S2) a muzzle blast (NB) when firing the projectile, and
Ermitteln (S3) der Abschussposition (POS) auf Basis des erfassten Mün dungsknalls (NB) und des erfassten Einschlags (IP). Determining (S3) the firing position (POS) on the basis of the detected muzzle bang (NB) and the detected impact (IP).
12. Fahrzeug (200), insbesondere militärisches Fahrzeug, mit einer Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10. 12. Vehicle (200), in particular a military vehicle, with a device (100) according to one of claims 1 to 10.
13. Fahrzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (200) als ein gepanzertes Fahrzeug, insbesondere ein Ketten fahrzeug oder ein Radpanzer, als ein Flugobjekt, insbesondere ein Flugzeug, ein Helikopter oder eine Drohne, und/oder als ein Wasserfahrzeug ausgebildet ist. 13. Vehicle according to claim 12, characterized in that the vehicle (200) is designed as an armored vehicle, in particular a tracked vehicle or a wheeled armored vehicle, as a flying object, in particular an airplane, a helicopter or a drone, and/or as a watercraft is.
14. Fahrzeug nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) wenigstens zwei akustische Sensoreinheiten (120) um- fasst, die an gegenüberliegenden Positionen an dem Fahrzeug (200) angeordnet sind. 14. Vehicle according to claim 12 or 13, characterized in that the device (100) comprises at least two acoustic sensor units (120) arranged at opposite positions on the vehicle (200).
15. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (lOO) wenigstens zwei Sensoreinheiten (110) zum Erfassen des Einschlags (IP) des Projektils in dem Fahrzeug (200) umfasst, die an gegen¬ überliegenden Positionen an dem Fahrzeug (200) angeordnet sind. 15. Vehicle according to one of claims 12 to 14, characterized in that that the device (100) comprises at least two sensor units (110) for detecting the impact (IP) of the projectile in the vehicle (200), which are arranged at opposite positions on the vehicle (200).
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