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Die Erfindung betrifft ein Visier für ein mannverschossenes, mit einem Suchkopf versehenes Waffensystem, bei welchem der Suchkopf einen bildauflösenden Detektor aufweist, auf dem ein Bild einer Objektszene im Gesichtsfeld des Suchkopfs erzeugbar ist und der eine digitale Bilddarstellung liefert.
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Es gibt Waffensysteme, bei denen ein mit einem Raketentriebwerk versehener Flugkörper aus einem Startrohr verschossen wird. Das Startrohr wird von einem Schützen getragen und auf ein Ziel ausgerichtet. Es gibt Waffensysteme dieser Art, bei welchen der Flugkörper einen Suchkopf aufweist, der das Ziel erfaßt und den Flugkörper über Steuerflächen auf das Ziel lenkt. Es gibt dabei Flugkörper, bei denen durch ein abbildendes optisches System ein Bild einer Objektszene auf einem bildauflösenden Detektor erzeugt wird. Der bildauflösende Detektor ist eine zweidimensionale Anordnung von Detektorelementen. Jedes Detektorelement erfaßt ein Bildelement (Pixel) des Bildes der Objektszene. Daraus ergibt sich ein ”elektronisches Bild” in Form einer digitalen Bilddarstellung. Durch Signalverarbeitungsmittel wird aus der digitalen Bilddarstellung die Ablage eines aufgefaßten Ziels bestimmt, aus welcher dann ein Lenksignal für den Flugkörper abgeleitet wird.
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Der Detektor ist üblicherweise im Infraroten empfindlich. Der Detektor erzeugt dann ein Infrarotbild der Objektszene und spricht als Ziel auf heiße Objekt, z. B. die Triebwerke von Flugzeugen, an
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Beim Abschuß des Flugkörpers muß das Startrohr wenigstens annähernd auf das anzugreifende Ziel gerichtet werden. Dabei ist ein Vorhalt und ein Aufsatz zu berücksichtigen, d. h. die Längsachse des Startrohres muß gegenüber der Sichtlinie zum Ziel seitlich in Bewegungsrichtung des Ziels und nach oben versetzt sein.
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Bekannte Waffensysteme dieser Art haben ein an dem Startrohr angebrachtes Visier mit Kimme und Korn. Das Visier hat ein Fadenkreuz sowie gegenüber dem Fadenkreuz versetzt eine Leiste mit drei Marken für Vorhalt und Aufsatz. Je nach der Situation, also abhängig davon, ob das Ziel sich im Gesichtsfeld von links nach rechts oder von rechts nach links oder aber auf den Schützen zu bewegt wird das Ziel mit der rechten, der linken oder der mittleren Marke zur Deckung gebracht.
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Bekannte Visiere dieser Art erfordert eine Akkommodation des Auges abwechselnd auf das Ziel und auf die Kimme-und-Korn-Einrichtung. Das Gesichtsfeld ist klein. Es besteht dadurch die Gefahr eines Zielverlustes. Das Ziel ist häufig nur schwer zu erkennen. Neben dem Schützen ist daher in der Regel ein Einweiser mit einem Fernrohr vorgesehen. Die Ausrichtung des Startrohres zum Ziel erfordert eine Abschätzung der Situation durch den Schützen und birgt Fehlerquellen in sich.
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Es ist ein Visier für eine ”Panzerfaust” bekannt, bei dem eine Marke auf einem Display in den Strahlengang des als Fernrohr ausgebildeten Visiers eingespiegelt wird. Die Marke wird auf dem Display nach Maßgabe eines berechneten Vorhalts und Aufsatzes verlagert. Die Berechnung von Vorhalt und Aufsatz erfolgt mittels eines Rechners, der von einem Kreisel und einem Entfernungsmesser angesteuert ist. Der Kreisel mißt dabei die Drehrate des Visiers bei einer Verfolgung des Ziels (
DE 38 37 922 A1 ).
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Ein Vorhalt und Aufsatz wird bei diesen bekannten Einrichtung aus der Verfolgung des Ziels durch den Schützen mittels des Visiers berechnet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, bei einem Waffensystem mit ”intelligenter” Munition die Funktion des Visiers zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
- (a) die Bilddarstellung des Suchkopfes auf bilderzeugende Mittel aufgeschaltet ist, welche die digitale Bilddarstellung in optischer Form wiedergeben,
- (b) die optisch wiedergegebene Bilddarstellung in das Visier eingeblendet ist.
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Nach der Erfindung wird somit das vom Suchkopf erfaßte Bild ausgenutzt, um die Funktion des Visiers zu verbessern. Der Suchkopf liefert üblicherweise ein Infrarotbild, welches das Ziel auch bei schlechter Sicht und in der Nacht zu erkennen gestattet.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Bilddarstellung eine Marke enthält, welche ein von dem Suchkopf aufgefaßtes Ziel markiert.
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Die bildverarbeitenden Mittel bestimmen sowieso für die Lenkfunktion des Flugkörpers aus dem vom Suchkopf erfaßten Bild die Position des Ziels. An dieser so bestimmten Position kann dann in der Bilddarstellung im Visier eine Marke, z. B. ein kleiner Rahmen, erzeugt werden. Das Ziel ist daher für den Schützen leichter erkennbar, als wenn der Schütze das Ziel mit bloßem Auge erkennen müßte oder nur die Bilddarstellung zur Verfügung hätte. Aus der relativen Größe von Marke und Zielbild kann zudem auf die Entfernung des Ziels geschlossen werden.
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Weiterhin kann in das Visier eine Vorhalt und Aufsatz wiedergebende zweite Marke eingeblendet sein. Dabei können Bildverarbeitungsmittel vorgesehen sein, durch welche Vorhalt und Aufsatz für die Darstellung der zweiten Marke aus den Bewegungen des aufgefaßten Ziels im Gesichtsfeld des Suchkopfs berechenbar sind, wobei das Waffensystem mit dem richtigen Vorhalt und Aufsatz ausgerichtet ist, wenn die zweite Marke mit der ersten Marke in dem Visier in Deckung ist.
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Dadurch braucht der Schütze nicht das Ziel mit dem Visier zu verfolgen, um aus den gemessenen Bewegungen des Visiers den Vorhalt zu bestimmen. Vielmehr beobachtet der Suchkopf die Bewegungen des Ziels und rechnet daraus die Sichtlinien-Drehrate aus. Diese Sichtlinien-Drehrate bestimmt der Suchkopf sowieso für die Lenkung des Flugkörpers.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
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1 zeigt schematisch-perspektivisch ein Startrohr für einen zielverfolgenden Boden-Luft-Flugkörper mit einem Visier.
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2 zeigt schematisch einen Flugkörper mit einem Suchkopf und Bildverarbeitungsmitteln, wobei Daten von dem Suchkopf und den Bildverarbeitungsmitteln über eine kontaktlose Schnittstelle auf ein Display übertragbar sind.
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3 zeigt beispielhaft das von dem Schützen in dem Visier beobachtete Bild.
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4 zeigt schematisch-perspektivisch das als Zielfernrohr mit einem eingespiegelten Display ausgebildete Visier.
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In 1 ist ein Startrohr 10 für einen mannverschossenen, zielverfolgenden Boden-Luft-Flugkörper 12 (2) dargestellt. Das Startrohr 10 weist ein Griffstück 14 und ein Visier 16 auf.
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Der Flugkörper 12 weist einen im Infrarot arbeitenden, also auf Wärmestrahlung eines Ziels 18 (3) ansprechenden Suchkopf 20 auf. Der Suchkopf 20 ist hinter einem Dom 22 angeordnet, der für infrarote Strahlung durchlässig ist und die Nase des Flugkörpers 12 bildet. Der Suchkopf 20 weist ein abbildendes optisches System 24 und einen Matrixdetektor 26 auf. Das abbildende optische System 24 ist hier durch eine Linse symbolisiert. Der Matrixdetektor 26 ist eine zweidimensionale Anordnung von Detektorelementen. Das abbildende optische System erzeugt auf dem Matrixdetektor 26 ein Infrarot- oder Wärmebild eines Gesichtsfeldes 28 mit einer im Unendlichen liegenden Objektszene. Die Objektszene enthält ggf. ein Ziel 18, wie in 3 dargestellt ist. Die Detektorelemente des Matrixdetektors 26 setzen die Helligkeitswerte der einzelnen Bildelemente (Pixel) des erzeugten Bildes in elektrische Signale um, aus denen schließlich digitale Helligkeitswerte gewonnen werden. Es ergibt sich so eine digitale Bilddarstellung in Form einer Matrix von digitalen Helligkeitswerten. Das ist in 2 durch einen Block 30 dargestellt.
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Die so erhaltenen Helligkeitswerte sind über eine kontaktlose Schnittstelle 32 auf bilderzeugende Mittel in Form eines Displays 34 aufgeschaltet. Das Display 34 ist vorzugsweise ein AMEL, d. h. eine Matrix von elektroluminiszenten Elementen.
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Die Helligkeitswerte werden weiterhin einer Bildverarbeitung unterworfen, derart daß ein Ziel erkannt und im Gesichtsfeld lokalisiert wird. Aus dieser Bildverarbeitung ergibt sich somit die Zielablage oder die Position des Ziels im Gesichtsfeld des Suchkopfes. Das ist in 2 durch Block 36 dargestellt. Das ist ein Teil der sowieso vorhandenen Funktion des Flugkörpers. Die so erhaltene Position des Ziels im Gesichtsfeld ist über die kontaktlose Schnittstelle 32 ebenfalls auf das Display 34 aufgeschaltet, und zwar so, daß auf dem Display 34 an der Position des Ziels 18 in dem dargestellten Gesichtsfeld 28 eine Marke 38 z. B. in Form eines kleinen quadratischen Rahmens erzeugt wird. Die Marke 38 kann so erzeugt werden, daß sie ihre Farbe ändert, wenn sie ein erfaßtes Ziel repräsentiert.
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Die Signalverarbeitung des Flugkörpers 12 bestimmt ferner die Drehrate der Sichtlinie vom Flugkörper 12 zum Ziel 18 im inertialen Raum. Das ist durch Block 40 dargestellt. Auch das gehört zur normalen Funktion des Flugkörpers. Die Sichtlinien-Drehrate wird zur Proportionalnavigation auf die Lenkung 42 aufgeschaltet. Da der Flugkörper 12 vor dem Abschuß stillstehend ist, wird auf diese Weise die Drehrate der Sichtlinie relativ zu dem Schützen und dem Startrohr 10 bestimmt. Die Sichtlinien-Drehrate wird wieder über die kontaktlose Schnittstelle 32 auf einen Vorhalt- und Aufsatzrechner 44 des Visiers 16 geschaltet. Der Vorhalt- und Aufsatzrechner 44 berechnet aus der Sichtlinien-Drehrate den Vorhalt relativ zur momentan erfaßten Position des Ziels 18 im Gesichtsfeld 28 und erzeugt am Display 34 eine Vorhaltmarke 46 (3).
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In 4 ist die Optik des Visiers schematisch-perspektivisch dargestellt:
Mit 48 ist ein Visiergehäuse bezeichnet. Das Visiergehäuse 48 hat flach-quaderförmige Grundform und ist an einer längsverlaufenden Schmalseite halbzylindrisch. Auf der der halbzylindrischen Schmalseite entgegengesetzten Schmalseite sitzen in dem Visiergehäuse 48 die Elektronik 50 des Displays und das Display 34. Das Display 34 zeigt, wie in 4 angedeutet ist, eine Marke 38 an der Position des Zielbildes. Das Visier 16 weist ein Teleskop oder Zielfernrohr 52 auf, das in einer zylindrischen Fassung 54 gehalten ist. Die äußere Hälfte der zylindrische Fassung 54 bildet die halbzylindrische Schmalseite des Visiergehäuses 48. Das Teleskop 52 enthält eine Objektivlinse 56, eine Umkehrungslinse 58 und ein Okular 60. Die Objektivlinse 56 erzeugt ein reelles Bild einer im Unendlichen liegenden Objektszene in einer ersten Zwischenbildebene 62. Die Umkehrungslinse 58 bildet die Zwischenbildebene 62 in einer zweiten Zwischenbildebene 64 ab. In dieser zweiten Zwischenbildebene 64 sitzt eine Platte 66 mit noch zu beschreibenden Marken. Die Zwischenbildebene 64 wird mittels des Okulars betrachter. Die Zwischenbildebene 64 liegt in der objektseitigen Brennebene des Okulars 60. Gegenstände wie die Marken auf der Platte 66 in der zweiten Zwischenbildebene 64 erscheinem dem Betrachter, hier dem das Visier 16 benutzenden Schützen, im Unendlichen und damit in der beobachteten Objektszene. Im Strahlengang zwischen der Zwischenbildebene 64 und dem Okular 60 ist ein unter 45° zur optischen Achse des Systems geneigter, teildurchlässiger Spiegel 68 angeordnet. Der Spiegel 68 sitzt im Bereich des Displays 34 und spiegelt das Display 34 in den Strahlengang des Teleskops 52 ein. Zwischen dem Display 34 und dem Spiegel 68 sitzt eine Linse 70. Die Linse 70 erzeugt über den Spiegel 68 ein virtuelles Bild des Displays 34 in der Zwischenbildebene 64. Durch das Okular 60 wird daher auch das Display 34 im Unendlichen gesehen.
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3 zeigt das durch das Okular 70 im Unendlichen gesehene Bild: Das Visier 52 sieht ein relativ großes Gesichtsfeld 72. In diesem Gesichtsfeld 72 sieht man im Undendlichen ein Fadenkreuz 74, welches die feste Peilrichtung des Startrohres 10 angibt, und eine im Abstand unterhalb des Fadenkreuzes 74 verlaufende Linie 76 mit drei auf der Linie 76 gebildeten Marken 78, 80 und 82. Mit einer dieser Marken kann in der oben schon beschriebenen Weise das Ziel nach Abschätzung des Schützen zur Deckung debracht werden, um den einigermaßen richtigen Vorhalt und Aufsatz zu erhalten. Eine Ellipse 84 veranschaulicht das Gesichtsfeld des Suchkopfes 20 des Flugkörpers 12. In diesem Bereich wird ein Wärmebild der Objektszene von dem Display 34 eingespiegelt. In diesem Gesichtsfeld liegt in 3 das Ziel 18. Das Ziel 18 ist zusätzlich durch den quadratischen Rahmen 38 deutlich markiert. Schließlich ist durch das Display 34 auch die Vorhaltmarke 46 in das Gesichtsfeld 72 des Visiers 16 eingespiegelt. Die Vorhaltmarke 46 liegt so, daß das Startrohr 10 in der richtigen Abschußlage ist, wenn sich das Ziel 18 und die Vorhaltmarke 46 decken. Über Schnittstellen können weitere Daten mittels des Displays 34 eingespiegelt werden, beispielsweise Azimut und Elevation des Ziels oder Freund-Feind-Informationen.
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Das beschriebene Visier arbeitet wie folgt:
Das Startrohr 10 mit dem Flugkörper und Suchkopf wird ungefähr auf das Ziel ausgerichtet. Das kann anhand von Einweis-Informationen geschehen, die auch über eine Schnittstelle und das Display 34 geliefert und eingespiegelt werden. Wenn der Suchkopf 20 ein Ziel 18 aufgefaßt hat, erscheint die Marke 38 oder ändert die Marke 38 ihre Farbe. Das Ziel ist dadurch für den Schützen deutlich markiert. Das gilt auch bei schlechter Sicht oder Dunkelheit, da die Zielposition aus dem Wärmebild des Suchkopf gewonnen wird. Der Suchkopf bestimmt auch die Sichtlinien-Drehrate zum Ziel, und der Vorhaltrechner 44 bestimmt daraus den erforderlichen Vorhalt und Aufsatz des Startrohres 10. Es erscheint die Vorhaltmarke 46. Der Schütze muß nun das Startrohr 10 so ausrichten, daß das Ziel 18 mit der Vorhaltmarke 46 zur Deckung kommt. Dann ist das Startrohr 10 wenigstens annähernd richtig zum Ziel ausgerichtet. Sofern das Ziel auch im richtigen Schußbereich liegt, was auch über das Display 34 z. B. anhand eines Entfernungsmesser-Signals angezeigt werden kann, kann der Flugkörper abgeschossen werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3837922 A1 [0007]
- DE 3605074 C2 [0008]
- EP 0418062 B [0008]
