DE10208102B4

DE10208102B4 - Schießleitvorrichtung

Info

Publication number: DE10208102B4
Application number: DE10208102A
Authority: DE
Inventors: Bernard Boehm
Original assignee: Sagem SA
Current assignee: Sagem SA
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2012-01-12
Anticipated expiration: 2022-02-27
Also published as: IL148539A; FR2821928B1; DE10208102A1; IL148539A0; FR2821928A1; GB0204894D0; GB2375385A; GB2375385B

Abstract

Schießricht- oder -leitvorrichtung zum Richten einer Waffe durch eine Bedienungsperson mit Motorbetriebseinrichtungen zum Antreiben der Waffe, Einrichtungen zum Steuern der Motorbetriebseinrichtungen, um die Waffe in Abhängigkeit von einem Befehlswert zu versetzen, Richteinrichtungen, die es der Bedienungsperson erlauben, den Befehlswert zu erzeugen, Beobachtungs- und Visiereinrichtungen, die eine Kamera umfassen, deren Beobachtungsachse parallel zur Waffe verläuft, wobei das von der Kamera kommende Bild der Bedienungsperson an einer Sichteinrichtung übermittelt wird, Einrichtungen, die das der Bedienungsperson an der Sichteinrichtung gelieferte Bild stabilisieren, wobei die Beobachtungsachse der Visier- und Betrachtungseinrichtungen bezüglich der Waffe festliegt und die Stabilisierungseinrichtungen Einrichtungen umfassen, die einen Fehler bestimmen, der den Abweichung zwischen der Position, die dem Befehlswert entspricht, und der tatsächlichen Position der Waffe wiedergibt, und die an das Bild der Kamera eine Verschiebung legen, die umgekehrt zu derjenigen ist, die der Positionsabweichung entspricht.Firing straightening or guiding device for aiming a weapon by an operator with motor operating devices for driving the weapon, devices for controlling the motor operating devices in order to move the weapon as a function of a command value, aiming devices which allow the operator to generate the command value, observation - and sighting devices which include a camera whose observation axis runs parallel to the weapon, the image coming from the camera being transmitted to the operator on a viewing device, devices which stabilize the image supplied to the operator on the viewing device, the observation axis being the sighting device and viewing means is fixed with respect to the weapon, and the stabilizing means comprises means for determining an error which reflects the deviation between the position corresponding to the command value and the actual position of the weapon and which is an the image of the camera put a shift that is the reverse of that corresponding to the positional deviation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schießleit- oder -richtvorrichtung zum Richten einer Waffe durch eine Bedienungsperson.The invention relates to a Schießleit- or -richtvorrichtung for directing a weapon by an operator.

Es sind bereits herkömmliche Schießleit- oder -richtvorrichtungen bekannt, die eine Waffe, die um die Azimut- und die Standort- bzw. Nadirachse beweglich sind und deren Richtung auf jeder der beiden Achsen über eine Geschwindigkeitssteuerung erfolgt, die von einem Motorantriebselement der Waffe und einem Messfühler für die Winkelgeschwindigkeit durchgeführt wird, und eine Videokamera umfassen, die fest an der Waffe angebracht ist und deren Visierachse parallel zu der Achse der Waffe verläuft, welche Visierachse durch ein Fadenkreuz markiert ist, das in das Videobild eingeblendet ist.Conventional Schießleit- or -richtvorrichtungen are already known, which are a weapon that are movable about the azimuth and the location or Nadirachse and whose direction takes place on each of the two axes via a speed control, of a motor drive element of the weapon and a Angular velocity sensor is performed, and include a video camera, which is fixedly attached to the weapon and whose sighting axis is parallel to the axis of the weapon, which sighting axis is marked by a crosshair, which is superimposed on the video image.

Der Benutzer verwendet somit das Videobild, das von der Kamera kommt, um ein Ziel dadurch anzuvisieren, dass er dieses Ziel zu dem Fadenkreuz ausrichtet, das in das Bild eingeblendet ist. Zu diesem Zweck bedient er einen Richtgriff, der die Einstellwerte der Geschwindigkeit im Azimut und im Nadir zur Steuerung der Waffe liefert, die zum Treffen des Zieles benötigt werden.The user thus uses the video image coming from the camera to target a target by aligning that target with the crosshair displayed in the image. For this purpose, it operates a directional grip that provides the azimuth and nadir speed adjustment values to control the weapon needed to hit the target.

In dem Fall, in dem die obige Vorrichtung an einem beweglichen Fahrzeug verwandt wird, ist es notwendig, für eine Stabilisierung der Waffe um die Azimut- und die Nadirachse zu sorgen, um Winkelstörungen der Richtung auszuschließen, die durch eine Bewegung des Kraftfahrzeuges verursacht werden.In the case where the above device is used on a moving vehicle, it is necessary to provide for stabilization of the weapon about the azimuth and nadir axes in order to eliminate angular disturbances of the direction caused by movement of the motor vehicle.

Die Stabilisation der Waffe erfolgt im Allgemeinen dadurch, dass als Messfühler für die Winkelgeschwindigkeit der Waffe ein gyroskopisches Organ (Gyrometer) verwandt wird.The stabilization of the weapon is generally carried out by using a gyroscopic organ (gyrometer) as a probe for the angular velocity of the weapon.

Bezüglich eines Beispiels für eine Vorrichtung zur automatischen Zielverfolgung wird insbesondere auf die FR 2 484 626 A1 verwiesen.With regard to an example of an automatic target tracking device, reference is made in particular to the FR 2 484 626 A1 directed.

In dieser Druckschrift ist die Fernsehkamera, die die Beobachtungs- und Visiereinrichtung bildet, bezüglich eines Panzerturms beweglich.In this document, the television camera forming the observation and sighting device is movable with respect to a turret.

In zwei Freiheitsgraden sind Verarbeitungseinrichtungen vorgesehen, die es erlauben, Ziele zu verfolgen, auf die die Ausrichtung der Waffe zu steuern ist.In two degrees of freedom processing means are provided which allow to track targets on which the orientation of the weapon is to be controlled.

Bei einer derartigen Vorrichtung ergeben sich die folgenden Schwierigkeiten:

1. Wenn die Kamera fest mit der Waffe verbunden ist, erfolgt die Visierung direkt durch das Ausrichten der Waffe. Unter Berücksichtigung der Masse und des Trägheitsmomentes der Waffe, die im Allgemeinen groß sind, der zahlreichen störenden Momente (Unwuchten, Reibungen ...), die sich auf die Steuerung auswirken, und der technischen Lösungen, die im Allgemeinen für diese Art des Motorantriebs (Zahnradgetriebe, Motor, der unvermeidlich ein gewisses Spiel und eine begrenzte mechanische Steifigkeit hat) sind die Leistungen der Richtsteuerung der Waffe ihrerseits begrenzt.

In such a device, the following difficulties arise:

1. If the camera is firmly attached to the weapon, sighting is done directly by aiming the weapon. Taking into account the mass and moment of inertia of the weapon, which are generally large, the numerous disturbing moments (imbalances, friction ...) affecting the steering and the technical solutions generally used for this type of motor drive ( Gear transmission, motor, which inevitably has a certain play and a limited mechanical stiffness) are the performance of the directional control of the weapon in turn limited.

Das hat zur Folge, dass die Qualität der Richtung der Waffe mäßig ist, was die Bedienungsperson beim Zielen spürt und was eine Feinverfolgung, dauerhaft und gut zentriert, beim Anvisieren des Ziels beeinträchtigt.

2. Die Stabilisierung der Visierung (Endkopplung gegenüber den Bewegungen des Fahrzeuges) wird direkt durch eine Stabilisierung der Waffe erzielt. Unter Berücksichtigung der oben erwähnten Schwierigkeiten sind gleichfalls die in herkömmlicher Weise erhaltenen Stabilisierungsqualitäten der Waffe beschränkt und im Allgemeinen nicht ausreichend, so dass in signifikanter Weise die Eigenqualität des von der Kamera gelieferten Bildes beeinträchtigt ist. Tatsächlich sind die Restbewegungen der Waffe, die direkt auf die Kamera übertragen werden, im Allgemeinen in einer Größenordnung, die deutlich über dem Eigenauflösungsvermögen der Kamera liegt, was zu einer Unschärfe des betrachteten Bildes führt, was sich in einer geringeren Beobachtungsweite auswirkt.
3. In dem Fall, in dem geschossen werden soll, wird wie bei allen herkömmlichen Schießricht- oder -leitvorrichtungen vorher die Achse der Waffe bezüglich der Richtung des Zieles um eine Winkelkorrektur im Azimut und Nadir verschoben (Schusskorrektur). Diese Schusskorrektur berücksichtigt insbesondere die Wirkungen der ballistischen Bahn der Munition (Korrektur in der Höhe) und eine Relativversetzung ggf. des Zieles bezüglich des Schützen während des Fluges der Munition (kinematische Korrektur).

As a result, the quality of the direction of the weapon is moderate, which is felt by the operator in aiming, and which detracts from fine-tracking, permanent and well-centered when aiming at the target.

2. The stabilization of the sighting (final coupling with respect to the movements of the vehicle) is achieved directly by stabilizing the weapon. Also, taking into account the above-mentioned difficulties, the stabilization qualities of the weapon obtained in a conventional manner are limited and generally insufficient, so that the intrinsic quality of the image provided by the camera is significantly impaired. In fact, the residual movements of the weapon which are transmitted directly to the camera are generally on the order of magnitude far greater than the self-resolving power of the camera, resulting in blurring of the viewed image, resulting in a smaller range of observation.
3. In the case where shooting is to be carried out, as in the case of all conventional shooting directors, the axis of the weapon is previously shifted with respect to the direction of the target by an angular correction in azimuth and nadir (shot correction). This shot correction takes into account, in particular, the effects of the ballistic orbit of the ammunition (correction in height) and a relative displacement, if necessary, of the target with respect to the shooter during the flight of the ammunition (kinematic correction).

Die Berechnung der Schusskorrektur macht insbesondere die Kenntnis des Abstandes des Ziels und der Winkelgeschwindigkeit zwischen dem Ziel und dem Schützen notwendig. Diese Parameter sollten im Allgemeinen während einer Phase gewonnen werden, die dem Visieren des Zieles vorausgeht, in dem ein Entfernungsmesser verwandt wird, der mit der Videokamera gekoppelt ist, während die Werte der Winkelgeschwindigkeit der Richtung der Waffe während der Phase des Anvisierens des Zieles gewonnen werden.In particular, the calculation of the shot correction necessitates knowledge of the distance of the target and the angular velocity between the target and the shooter. These parameters should generally be obtained during a phase preceding the sighting of the target by using a range finder coupled to the video camera while obtaining the angular velocity values of the weapon's direction during the targeting phase ,

Bei einer Vorrichtung der erwähnten Art erfolgt die Einführung der Schusskorrektur über eine Verschiebung des Visierfadenkreuzes im Videobild um einen Winkel, der der berechneten Schusskorrektur entspricht.In a device of the type mentioned, the introduction of the weft correction takes place via a displacement of the visor reticle in the video image by an angle which corresponds to the calculated weft correction.

Die Schießabfolge ist somit die Folgende:

– Einfangen des Zieles durch die Bedienungsperson in das Sichtfeld der Kamera.
– Feinvisieren des Zieles durch die Bedienungsperson unter Verwendung seines Visierfadenkreuzes.
– Gewinnen der Parameter, die zum Berechnen der Schusskorrektur notwendig sind.
– Verschieben des Visierfadenkreuzes im Videobild, um eine Winkelversetzung gleich der Schusskorrektur zwischen der Richtung Waffe und der Richtung des Visierfadenkreuzes bei einer Versetzung bewirken zu können.
– Erneutes Ausrichten auf das Ziel mit dem Visierfadenkreuzes durch die Bedienungsperson, so dass dieses seine neue Position einnimmt.

The shooting sequence is thus the following:

- Capture of the target by the operator in the field of view of the camera.
- Fine sighting of the target by the operator using his visor reticle.
- obtaining the parameters necessary to calculate the shot correction.
- Moving the visor reticle in the video image to cause an angular displacement equal to the shot correction between the direction weapon and the direction of the visor reticle at a displacement.
- Re-aligning the target with the visor reticle by the operator so that it assumes its new position.

Bei dieser Arbeitsabfolge muss die Bedienungsperson das Ziel ein erstes Mal anvisieren und dann ein zweites Mal nach der Einführung der Schusskorrektur durch eine Verschiebung des Fadenkreuzes erneut genau anvisieren.In this sequence of operations, the operator must aim the target a first time and then re-aim a second time after the introduction of the shot correction by shifting the crosshairs.

Dieses Verfahren in zwei Schritten ist nachteilig, was die Gesamtreaktionszeit des Systems vor dem Schuss anbetrifft, wenn insbesondere die Notwendigkeit berücksichtigt wird, dass die Bedienungsperson ein zweites Mal das Ziel mit dem Fadenkreuz genau anvisieren muss.This two-step method is disadvantageous in terms of the total reaction time of the system before the shot, especially taking into account the need for the operator to accurately aim the target with the reticle a second time.

Um die verschiedenen Nachteile zu überwinden, die oben angegeben wurden, besteht eine herkömmliche Lösung darin, eine Richt- und Stabilisierungseinrichtung geeigneter Art in Form einer Videoeinrichtung (zusätzlich zur Richt- und Stabilisierungseinrichtung der Waffe) vorzusehen, die darauf basiert, dass entweder ein zweiachsenstabilisierter Spiegel hinter der Kamera vorgesehen wird oder die Kamera direkt auf einer Plattform montiert wird, die mit zwei Kardangelenken stabilisiert ist.To overcome the various disadvantages noted above, a conventional solution is to provide a straightening and stabilizing device of appropriate type in the form of a video device (in addition to the weapon aiming and stabilizing device) based on either a two-axis stabilized mirror behind the camera or the camera is mounted directly on a platform that is stabilized with two universal joints.

Mit diesen vorgeschlagenen Einrichtungen wird die Richtung und die Stabilisierung der Visierung unabhängig von der der Waffe die im Allgemeinen so gesteuert wird, dass die Visierposition kopiert wird.With these proposed devices, the direction and stabilization of the sight is independent of that of the weapon, which is generally controlled to copy the sighting position.

Die Richt- und Stabilisierungsleistungen, die am Visier erreicht werden, sind im Allgemeinen sehr gut.The straightening and stabilization performances achieved at the visor are generally very good.

Die Einführung der Schusskorrektur erfolgt durch eine Versetzung der Waffe bezüglich des Visiers, wobei diese Versetzung automatisch dadurch bewirkt werden kann, dass eine direkte Versetzung in der Steuerung der Kopie der Ausrichtung der Waffe auf das Visier bewirkt wird. Das Visier, das in dieser Weise unabhängig stabilisiert ist, wird durch diese Einführung der Schusskorrektur nicht gestört und die Bedienungsperson muss die erneute Ausrichtung auf das Ziel nicht mehr durchführen. Die Ergonomie der Anordnung ist verbessert und die Gesamtreaktionszeit der Anordnung vor dem Schuss ist so klein wie möglich.The introduction of the shot correction is made by a displacement of the weapon with respect to the visor, this displacement can be automatically effected by causing a direct displacement in the control of the copy of the orientation of the weapon on the visor. The visor, which is independently stabilized in this way, is not disturbed by this introduction of the shot correction and the operator no longer has to re-align with the target. The ergonomics of the assembly is improved and the total reaction time of the assembly prior to firing is as small as possible.

Diese Lösung bietet zahlreiche technische Vorteile, sie hat jedoch den Nachteil einer wesentlich höheren Kompliziertheit und wesentlich höheren Kosten der Anordnung, was die Anwendungsmöglichkeiten stark begrenzt.This solution offers numerous technical advantages, but it has the disadvantage of a much higher complexity and significantly higher cost of the arrangement, which greatly limits the application possibilities.

Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, dieselben Verbesserung wie die vorhergenannte Lösung in Hinblick auf die Leistung, die Ergonomie und die Reaktionszeit zu erzielen, indem jedoch eine Lösung vorgeschlagen wird, die ökonomischer und konstruktiv wesentlich weniger kompliziert und platzraubend ist.The aim of the present invention is to achieve the same improvement as the previous solution in terms of performance, ergonomics and reaction time, but by proposing a solution which is much less complicated and burdensome in terms of economy and design.

Es ist bereits bekannt, Videobilder, die durch Winkelablenkbewegungen beeinträchtigt sind, denen die Kamera unterwarfen wird, zu restaurieren, indem den Bildern eine Translation gegeben wird, die zu der Translation umgekehrt ist, denen das Bild unterliegt, sowie ggf. eine Unschärferestaurationsbehandlung vorzusehen.It is already known to restore video images affected by angular deflections that the camera is subjected to, by translating the images inversely to the translation that the image is subject to, and possibly providing a blur restoration treatment.

Diesbezüglich ist auf die FR 2 689 354 A1 zu verweisen, die nur eine Bildrestauration für den Fall einer Kamera beschreibt, die an einer beweglichen Maschine montiert ist, die Winkeldestabilisationen ausgesetzt ist.In this regard is on the FR 2 689 354 A1 which refers only to an image restoration in the case of a camera mounted on a mobile machine subjected to angular stabilizations.

Die erfindungsgemäße Schießleitvorrichtung zum Richten einer Waffe durch eine Bedienungsperson umfasst:

– Motorbetriebseinrichtungen zum Antreiben der Waffe,
– Einrichtungen zum Steuern der Motorbetriebseinrichtungen, um die Waffe in Abhängigkeit von einem Steuer- oder Befehlswert zu versetzen,
– Richteinrichtungen, die es der Bedienungsperson erlauben, den Befehls- oder Steuerwert zu erzeugen,
– Visier- und Beobachtungseinrichtungen, die eine Kamera aufweisen, deren Beobachtungsachse parallel zur Waffe verläuft, wobei das von der Kamera gelieferte Bild über eine Sichteinrichtung zur Bedienungsperson übertragen wird, und
– Einrichtungen umfasst, die das der Bedienungsperson gelieferte Bild stabilisieren, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass die Beobachtungsachse der Visier- und Beobachtungseinrichtungen bezüglich der Waffe festliegt und dass die Stabilisierungseinrichtungen Einrichtungen umfassen, die einen Fehler bestimmen, der die Abweichung zwischen der Position, die dem Befehls- oder Steuerwert entspricht, und der tatsächlichen Position der Waffe wiedergibt, und die an das von der Kamera kommende Bild eine Verschiebung legen, die umgekehrt zu der Verschiebung ist, die dieser Positionsabweichung entspricht.

The Schießleitvorrichtung invention for directing a weapon by an operator includes:

Engine operating devices for driving the weapon,
Means for controlling the engine operating means to deploy the weapon in response to a control or command value,
Straightening devices that allow the operator to generate the command or control value,
- Visor and observation devices having a camera whose observation axis is parallel to the weapon, wherein the image supplied by the camera is transmitted via a viewing device to the operator, and
- comprises means stabilizing the image supplied to the operator, characterized in that the observation axis of the sighting and observation means is fixed with respect to the weapon, and in that the stabilizing means comprise means for determining an error which determines the deviation between the position corresponding to that Command or control value corresponds, and the actual position of the weapon reproduces, and which apply a shift to the image coming from the camera, which is inversely proportional to the displacement that corresponds to this positional deviation.

Vorzugsweise umfassen die Einrichtungen zum Steuern der Motorbetriebseinrichtungen Einrichtungen zum Addieren einer Korrektur in Abhängigkeit von der Positionsabweichung, für die am Bild von der Kamera die Verschiebung gelegt wird, zu dem von den Richteinrichtungen erzeugten Steuer- oder Befehlswert, wobei die Summe des von den Richteinrichtungen erzeugten Steuer- und Befehlswertes und dieser Korrektur als Steuer- und Befehlswert zum Steuern der Versetzung der Waffe benutzt wird.Preferably, the means for controlling the engine operating means comprises means for adding a correction depending on the positional deviation for which the image is shifted from the camera, to the control or command value generated by the straightening means, the sum of the power generated by the straightening means Control and command value and this correction is used as a control and command value for controlling the displacement of the weapon.

Die zum Steuer- und Befehlswert, der von Richteinrichtungen erzeugt wird, addierte Korrektur kann insbesondere eine weitere Funktion einer Schusskorrektur sein, die an der Waffe liegt.In particular, the correction added to the control and command value generated by straightening devices may be another function of a shot correction applied to the weapon.

Insbesondere ist es bevorzugt, dass die zum Steuer- und Befehlswert, der von Richteinrichtungen erzeugt wird, addierte Korrektur eine Funktion der Summe der Schusskorrektur und einer Versetzung ist, die dem Kehrwert der Verschiebung entspricht, die am Bild von der Kamera liegt.In particular, it is preferred that the correction added to the control and command value generated by straightening devices is a function of the sum of the shot correction and an offset corresponding to the reciprocal of the displacement which is on the image from the camera.

Im Folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben.In the following, a particularly preferred embodiment of the invention will be described with reference to the accompanying drawings.

Die einzige Figur zeigt schematisch die Steuervorgänge, die einzeln an jeder der beiden Achsen, nämlich der Azimut- und Nadirachse des Waffensystems liegen, in einem schematischen Blockschaltbild.The single figure shows schematically the control operations, which are individually on each of the two axes, namely the azimuth and nadir axis of the weapon system, in a schematic block diagram.

Die in der Zeichnung dargestellte Anordnung umfasst einen Richtknüppel, Richthebel oder Richtgriff 1, der es der Bedienungsperson erlaubt, Geschwindigkeitsrichtwerte azimutal oder nadiral zu erzeugen.The arrangement shown in the drawing comprises a Richtknüppel, straightening or directional handle 1 allowing the operator to generate speed reference values azimuthally or nadirally.

Es ist gleichfalls eine Motorbetriebseinrichtung 5 für die Waffe in Azimutal- oder Nadirrichtung vorgesehen. Diese Einrichtung 5 empfängt am Eingang einen Geschwindigkeitsfehler, der von einem Addierglied S3 kommt, und gibt am Ausgang eine Geschwindigkeit aus, die an die Waffe weitergeleitet wird. Das Addierglied S3 empfängt am Eingang einen Geschwindigkeitswert.It is also a motor operating device 5 intended for the weapon in azimuth or nadir direction. This device 5 receives at the input a speed error coming from an adder S3, and outputs at the output a speed which is forwarded to the weapon. The adder S3 receives a speed value at the input.

Es subtrahiert die Geschwindigkeit der Waffe, die über einen Messfühler 6 gemessen wird, der die Winkelgeschwindigkeit der Waffe in Azimutal- oder Nadirrichtung misst. Der Messfühler 6 ist beispielsweise ein Gyrometer im Fall eines stabilisierten Systems.It subtracts the speed of the weapon, which has a sensor 6 measuring the angular velocity of the weapon in azimuth or nadir direction. The sensor 6 is, for example, a gyrometer in the case of a stabilized system.

Die Motorbetriebseinrichtung 5, der Messfühler 6 und das Addierglied S3 bilden eine Regelschleife für die Geschwindigkeit der Waffe.The engine operating device 5 , the sensor 6 and the adder S3 form a control loop for the speed of the weapon.

Der Geschwindigkeitswert, der am Eingang des Addiergliedes S3 liegt, ist die Summe der von der Bedienungsperson ausgehend vom Richtgriff 1 befohlenen Geschwindigkeit und einer Geschwindigkeitskorrektur, die von einer Anordnung bestimmt wird, die im Folgenden beschrieben wird.The speed value, which is at the input of the adder S3, is the sum of the operator starting from the directional grip 1 commanded speed and a speed correction determined by an arrangement which will be described below.

Diese Anordnung umfasst Addierglied S1, das von der von der Bedienungsperson mittels des Richtgriffes 1 angewiesenen Geschwindigkeit die Geschwindigkeit der Waffe abzieht, die durch den Messfühler 6 gemessen wird.This arrangement comprises adder S1, that of the operator by means of the directional grip 1 instructed speed subtracts the speed of the weapon passing through the probe 6 is measured.

Das Ausgangssignal dieses Addiergliedes S1 wird auf Einrichtungen 2 übertragen, die eine zeitliche Integration des Geschwindigkeitsfehlers durchführen, der dem Ausgangssignal des Addiergliedes S1 entspricht.The output of this adder S1 is on facilities 2 transmit, which perform a temporal integration of the velocity error corresponding to the output signal of the adder S1.

Der in dieser Weise integrierte Geschwindigkeitsfehler wird auf Einrichtungen 3 übertragen, die für eine Restaurierung des gestörten Bildes sorgen, in dem eine Verarbeitung der in der FR 2 689 354 A1 beschriebenen Art durchgeführt wird, die darin besteht, dass am laufenden Bild eine Verschiebung gelegt wird, die umgekehrt zu dem Wert ist, der vom Integrator 2 kommt (die Abtastung des Ausgangs des Integrators 2 erfolgt synchron mit der Gewinnung der Videobilder).The speed error integrated in this way becomes facilities 3 which provide for a restoration of the distorted image, in which a processing of the in the FR 2 689 354 A1 described manner, which is that a shift is placed on the current image, which is inversely to the value that the integrator 2 comes (sampling of the output of the integrator 2 takes place synchronously with the acquisition of the video images).

Der von den Einrichtungen 2 ausgegebene integrierte Geschwindigkeitswert wird darüber hinaus auch auf den Eingang eines Addiergliedes 52 übertragen.The one of the facilities 2 In addition, the output integrated speed value is also applied to the input of an adder 52 transfer.

Das Addierglied 52 bewirkt eine Addition zwischen diesem von den Einrichtungen 2 ausgegebenen integrierten Fehlerwert und einem Schusskorrekturwert, der unabhängig berechnet wird und in die Anordnung einzuführen ist. Die Verarbeitungen der Schusskorrekturen können verschieden sein (ballistische Höhenkorrekturen, Antizipationen der Bewegung des Zieles, Wettervorhersagen und usw.) und sind ihrerseits dem Fachmann bereits bekannt.The adder 52 causes an addition between this from the facilities 2 output integrated error value and a shot correction value which is independently calculated and to be introduced into the device. The processing of the shot corrections may be different (ballistic height corrections, anticipation of the movement of the target, weather forecasts and etc.) and in turn are already known to those skilled in the art.

Das Ausgangssignal des Addiergliedes S2 wird auf Einrichtungen 4 übertragen, die an diesem Signal eine Verstärkung des Geschwindigkeitsbefehls bewirken, derart, dass die Positionsverschiebung vom Addierglied S2 in einen Geschwindigkeitswert zum Steuern der Waffe umgewandelt werden kann.The output of the adder S2 is on facilities 4 transmit, which cause a gain of the speed command on this signal, such that the positional shift can be converted by the adder S2 in a speed value for controlling the weapon.

Im Folgenden werden verschiedenen Arbeitsweisen, die der oben beschriebene Aufbau bietet, nacheinander und voneinander unabhängig beschrieben:The following are different ways of working, the construction described above offers, sequentially and independently described:

Stabilisierung des Bildes beim Fehlen bei einer befohlenen Richtgeschwindigkeit und einer einzuführenden SchusskorrekturStabilization of the image in the absence of a commanded directional speed and a shot correction to be introduced

Der Messfühler 6 misst die Restgeschwindigkeit der Waffe, die unter Berücksichtigung der unvollständigen Stabilisierung der Waffe nicht vollständig gleich null ist.The sensor 6 measures the remaining speed of the weapon, which is not completely zero considering the incomplete stabilization of the weapon.

Das Ausgangssignal des Integrators 2 rekonstruiert die Positionsbewegung der Waffe und somit der Kamera (die aufeinanderfolgenden Positionen der Kamera bei jedem Bild).The output signal of the integrator 2 reconstructs the position movement of the weapon and thus of the camera (the successive positions of the camera on each image).

Die Einrichtungen 3 realisieren an jedem Bild eine Verschiebung, die umgekehrt zu der Restbewegung der Kamera ist, die vom Integrator 2 kommt, wodurch eine Kompensation dieser Bewegung möglich wird. Das der Bedienungsperson gelieferte Bild erscheint dann stabilisiert.The facilities 3 realize a shift on each image, which is inverse to the residual motion of the camera, that of the integrator 2 comes, whereby a compensation of this movement is possible. The image supplied to the operator then appears stabilized.

Unabhängige Steuerung des Visiers in seiner Geschwindigkeit beim Fehlen der Stabilisierung (Fahrzeug angehalten) und der einzuführenden SchusskorrekturIndependent control of the visor in its speed in the absence of stabilization (vehicle stopped) and the shot correction to be introduced

Der Richtgriff 1 liefert einen Geschwindigkeitsrichtsteuerwert dem Visier. Dieser Wert wird zur Geschwindigkeitssteuerung der Waffe (Antizipationsbefehl) übertragen. Die Waffe kopiert nur unvollständig diesen Geschwindigkeitswert. Das Addierglied S1 bildet den Unterschied zwischen der Befehlsgeschwindigkeit für das Visier und der von der Waffe realisierten Geschwindigkeit, die vom Messfühler 6 gemessen wird. Das Ausgangssignal des Integrators 2 gibt die Positionsverschiebung zwischen der dem Visier befohlenen Position und der gemessenen Position der Waffe und somit der Kamera wieder. Die Einrichtungen 3 bewirken bei jedem Bild eine Verschiebung, die umgekehrt zu der ist, die der Positionsabweichung entspricht, die vom Integrator 2 kommt. Das Bild, das sich der Bedienungsperson zeigt, ist somit von der der Waffe eigenen Bewegung abgekoppelt. Das läuft für die Bedienungsperson darauf hinaus, dass ein direkter Visierbefehl unabhängig von der Waffe gegeben wird, die dennoch die Kamera trägt.The directional grip 1 provides a speed control value to the visor. This value is transmitted to the speed control of the weapon (anticipation command). The weapon only incompletely copies this speed value. The adder S1 represents the difference between the command speed for the visor and the speed realized by the weapon, that of the probe 6 is measured. The output signal of the integrator 2 indicates the positional shift between the position commanded by the visor and the measured position of the weapon and thus the camera. The facilities 3 each image has a displacement that is the opposite of that corresponding to the positional deviation from the integrator 2 comes. The image that shows the operator is thus decoupled from the movement inherent in the weapon. This is for the operator to the effect that a direct visor command is given regardless of the weapon that still carries the camera.

Einführung der Schusskorrektur beim Fehlen der Stabilisierung (Fahrzeug ist angehalten) und einer befohlenen RichtgeschwindigkeitIntroduction of the shot correction in the absence of stabilization (vehicle stopped) and a commanded guideline speed

Die Schusskorrektur (Winkelversetzungswert in Azimut- oder Nadirrichtung) wird über das Addierglied S2 eingeführt.The shot correction (angular displacement value in azimuth or nadir direction) is introduced via the adder S2.

Dieser Wert wird in einen Geschwindigkeitsbefehl zum Steuern der Waffe über das Verstärkungsglied 4 umgewandelt.This value is translated into a speed command to control the weapon via the reinforcing link 4 transformed.

Die Steuerung der Waffe reagiert und die Waffe wird mitgenommen. Der Messfühler 6 misst die von der Waffe verwirklichte Geschwindigkeit und versorgt den Integrator S2, der eine progressive Verschiebung des Bildes bewirkt.The control of the weapon reacts and the weapon is taken away. The sensor 6 measures the speed realized by the weapon and supplies the integrator S2, which causes a progressive shift of the image.

Wenn die am Bild verwirklichte Verschiebung gleich der einzuführenden Schusskorrektur ist, wird der Geschwindigkeitswert vom Addierglied S2 gleich null und wird die Waffe stillgesetzt.If the shift realized in the image is equal to the shot correction to be introduced, the speed value from the adder S2 becomes zero and the weapon is stopped.

Die Waffe wird dann bezüglich des Visiers um den Wert der Schusskorrektur versetzt, wobei das der Bedienungsperson gelieferte Bild unbeweglich bleibt.The weapon is then offset with respect to the sight by the value of the shot correction, leaving the image supplied to the operator immobile.

In der Praxis überlagern sich die verschiedenen unabhängig voneinander analysierten Betriebsweisen.In practice, the different modes of operation are analyzed separately.

Man erhält somit gleichzeitig eine Anordnung:

• Mit Stabilisierung des Bildes für die Bedienungsperson (das Bild ist von den Bewegungen des Fahrzeuges und der Waffe abgekoppelt).
• Mit einer unabhängigen Steuerung des Visiers in seiner Geschwindigkeit (die nicht von der Qualität der Steuerung der Waffe abhängt).
• Mit einer automatischen Einführung der Schusskorrektur ohne Störungen des Visiers (was eine minimale Reaktionszeit vor dem Schuss erlaubt).

Thus one obtains at the same time an arrangement:

• With stabilization of the image for the operator (the image is decoupled from the movements of the vehicle and the weapon).
• With an independent control of the visor in its speed (which does not depend on the quality of the control of the weapon).
• With automatic introduction of the shot correction without disturbing the visor (allowing a minimum reaction time before shooting).

Andere Ausbildunsvarianten als die beschriebene sind ersichtlich möglich:

• Die Videokamera kann eine Fernsehkamera oder ein Infrarotkamera bzw. eine Kamera für Wärmebilder sein.
• Die Erfindung findet ihre Anwendung hauptsächlich bei Anordnungen, die Kameras verwenden, die mit Matrizendetektoren ausgerüstet sind, die somit nicht mit einer internen Einrichtung der Zeilenablenkung oder Spaltenablenkung versehen sind. Die Erfindung kann dennoch auch auf Kameras angewandt werden, die mit einem Reihendetektor ausgerüstet sind, der eine interne Einrichtung zur Zeilenabtastung notwendig macht. In diesem Fall kann die Bildstabilisierung nur an einem begrenzten Bereich des Bildes in zufriedenstellender Weise erhalten werden, für den die Bild für Bild erfolgende Erfassung der Bewegung der Kamera vollständig mit der Erfassung diese Bereiches des Bildes synchronisiert ist.
• Die Kamera muss nicht direkt an der Waffe angebracht sein, sondern kann in ein Visier integriert sein, dass über einen Richtspiegel verfügt, der mechanisch mit der Waffe verbunden ist, was es erlaubt, die Visierkamera fest und koaxial an der Waffe anzubringen (Visier auf dem Dach des Geschützturmes zum mechanischen Kopieren der Waffe).
• Die Stabilisierung der Waffe kann mit anderen Regelungseinrichtungen verwirklicht werden, als sie beschrieben wurden (beispielsweise Stabilisierung in einer offenen Schleife der Waffe ausgehend von einem Gyrometer im Gehäuse für den Azimut und einem Gyrometer im Turm für den Nadir). Die gute Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung macht es nur notwendig, einerseits die Versetzung der Waffe zu steuern und andererseits über ein Maß der Geschwindigkeit oder der Position der Waffe zu verfügen (im letzten Fall ist das Addierglied S1 hinter dem Integrator 2 im Blockschaltbild in der Zeichnung angeordnet).
• Im Fall eines stehenden Fahrzeuges kann die Stabilisierungssteuerung der Waffe durch eine einfache Steuerung der Geschwindigkeit auf der Grundlage der Verwendung eines Geschwindigkeitsmessers ersetzt werden, der es erlaubt, die Relativgeschwindigkeit der Waffe bezüglich ihres Unterbaus zu messen. Die Funktionen der unabhängigen Steuerung der Visierlinie und die automatische Einführung der Schusskorrektur sind bei einer derartigen Ausbildung immer verfügbar.

Other training variants than those described are obviously possible:

• The video camera can be a TV camera or an infrared camera or a camera for thermal images.
The invention finds its application mainly in arrangements using cameras equipped with die detectors, which are thus not provided with an internal means of line deflection or column deflection. Nevertheless, the invention can also be applied to cameras equipped with a row detector which requires an internal means for line scanning. In this case, the image stabilization can be obtained satisfactorily only at a limited area of the image for which the image-by-image detection of the movement of the camera is completely synchronized with the detection of that area of the image.
• The camera does not need to be mounted directly on the weapon, but can be integrated into a visor with a directional mirror mechanically attached to the weapon, allowing the visor camera to be fixed and coaxial with the weapon (visor) the roof of the turret for mechanical copying of the weapon).
• The stabilization of the weapon can be accomplished with other control devices than have been described (for example, stabilization in an open loop of the weapon from a gyrometer in the housing for the azimuth and a gyrometer in the tower for the nadir). The good function of the device according to the invention only makes it necessary, on the one hand, to control the displacement of the weapon and, on the other hand, to have a measure of the speed or position of the weapon (in the latter case, the adder S1 is behind the integrator 2 arranged in the block diagram in the drawing).
In the case of a stationary vehicle, the stabilization control of the weapon can be replaced by a simple control of the speed based on the use of a speedometer which allows to measure the relative speed of the weapon with respect to its base. The functions of independently controlling the sighting line and automatically introducing the shot correction are always available with such a design.

Claims

Shooting aiming device for directing a weapon by an operator having - engine operating means for driving the weapon, - means for controlling the engine operating means to move the weapon in response to a command value, - directing means for allowing the operator to supply the command value generating, - observation and sighting devices comprising a camera whose observation axis is parallel to the weapon, wherein the image supplied by the camera is supplied via an operator's viewing device, - means that can stabilize the image provided to the operator on the viewing device, characterized in that the observation axis of the observation and sighting devices is fixed with respect to the weapon, and that the stabilizing means comprise means for determining an error which is the deviation between the position corresponding to the command value, and the actual position of the weapon, and apply to the image coming from the camera a shift that is inversely to the displacement that corresponds to this positional deviation.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the means for controlling the motor operating means comprise means which add to the command value generated by the straightening means a correction in dependence on the positional deviation for which there is a shift in the image from the camera Sum of the command value generated by the straighteners and the correction used as a command value to control the displacement of the weapon.

Apparatus according to claim 2, characterized in that the correction added to the command value generated by the straightening means is also a function of a shot correction applied to the weapon.

Apparatus according to claim 3, characterized in that the correction added to the command value generated by the straightening means is a function of the sum between the shot correction and a displacement corresponding to the reciprocal of the displacement that is present in the image from the camera lies.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises an angular velocity sensor or a position sensor, the measured values of the angular velocity or the position of weapon on the one hand the means for stabilizing the image supplied to the operator on the viewing device, and on the other hand the devices, which control the engine operating equipment.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the means for stabilizing the image supplied to the operator on the viewer receive, on the one hand, a value representing an angular rate setting and, on the other hand, a measurement of the angular rate and the stabilizers means include the deviation between this value and this reading over time.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the camera is a camera with die detectors.