DE19719977C1

DE19719977C1 - Video-Visier mit integrierter Feuerleitung für Gewehre

Info

Publication number: DE19719977C1
Application number: DE1997119977
Authority: DE
Inventors: Lothar Dr Becker; Dieter Dr Kompe; Heinz-Friedrich Korf; Thomas Voelker
Original assignee: IABG Industrieanlagen Betriebs GmbH
Current assignee: IABG Industrieanlagen Betriebs GmbH
Priority date: 1997-05-13
Filing date: 1997-05-13
Publication date: 1998-10-08
Anticipated expiration: 2017-05-14
Also published as: WO1998051987A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Video-Visier mit integrierter Feuerleitung für Gewehre.

Feuerleitsysteme für Rohr- (und Lenk-)waffen sind seit langem bekannt; sie dienen der Er höhung der Treffwahrscheinlichkeit gegen stehende und bewegte Ziele durch Berechnung des Vorhalte- und des Aufsatzwinkels aufgrund von Zieldaten (z. B. Entfernung, Ortskoordi naten, Bewegungsvektor), von Daten betreffend Waffe und Munitionsart (z. B. Mündungsge schwindigkeit) und von Umgebungsdaten (z. B. Querwind, Temperatur, Luftdruck). Aus Ge wichts-, Volumen- und Kostengründen waren Feuerleitsysteme, bestehend aus der Senso rik, dem Rechner und den Stellgliedern zur Waffe, bisher schweren Waffensystemen wie Panzer oder Artillerie vorbehalten.

Für Gewehre ist der Stand der Technik bezüglich Erhöhung der Erstschußtreffwahrschein lichkeit durch Zielfernrohre mit fester oder variabler Brennweite gekennzeichnet, deren Auf satzwinkel entsprechend der geschätzten oder gemessenen Zielentfernung einstellbar ist.

Im weiteren Umfeld der vorliegenden Erfindung werden Lösungen zum Verbessern der Trefferwahrscheinlichkeit oder zur besseren Situationskontrolle mittels Video-Kameras an gegeben. So beschreibt die EP 07 85 406 A2 ein Gewehr zum Verschießen von Gewehr granaten, bei dem die Entfernung zum Ziel mit einem Laserentfernungsmesser gemessen wird; sodann wird die Elevation durch einen Mikroprozessor berechnet. Der erforderliche Elevationswinkel wird auf einem oder mehreren Videodisplays angezeigt. Diese Erfindung unterscheidet sich von der vorliegenden Anmeldung u. a. durch den Zweck und den Lö sungsweg. Immerhin werden hier ein Mikroprozessor zur Bestimmung des Elevationswinkels sowie ein Display zur Sichtbarmachung der Rechenwerte eingesetzt.

Den Einsatz eines miniaturisierten Feuerleitrechners zeigt auch die DE 38 37 922 A1, und zwar in Verbindung mit einem mit dem Visier gekoppelten Kreiselsystem; die Aufgabenstel lung besteht hier darin, die Treffwahrscheinlichkeit einer Panzerfaust gegen bewegliche Ziele zu erhöhen.

Die DE 33 17 001 C2 beschreibt den Einsatz von Videokameras, die mit Gewehren gekop pelt sind. Der hier verfolgte Zweck: Die Videobilder werden in eine Zentrale übertragen, von wo aus die Einsatzkoordinierung erfolgt.

Insbesondere im Bereich der Verbrechensbekämpfung oder auch bei militärischen Anwen dungen, wo eine hohe Erstschußtreffwahrscheinlichkeit erfolgsentscheidend ist, ist eine hö here Zielgenauigkeit erwünscht, als dies mit einem entfernungsabhängig höhenverstellbaren Fadenkreuz im Zielfernrohr möglich ist. Hinzu kommt, daß bei dieser Waffenkonfiguration die Erstschußtreffwahrscheinlichkeit stets durch gründliche Schulung und laufendes Trainung des Bedienungspersonals aufrecht erhalten werden muß, was erhebliche Kosten verursacht.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Gewehr mit sehr hoher Erstschußtreffwahrschein lichkeit bei gleichzeitig reduzierten Anforderungen bezüglich Ausbildung und Trainung für die Schützen anzugeben.

Die Lösung dieser erfindungsgemäßen Aufgabe erfolgt mit einem durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gekennzeichneten Gewehr, wobei die Unteransprüche zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen umfassen.

Das hochpräzise schießende Gewehr besteht aus der Kombination der Waffe 10 mit dem erfindungsgemäßen Video-Visier mit integrierter Feuerleitung unter Einsatz miniaturisierter Elektronikelemente. Das erfindungsgemäße Video-Visier wird, ähnlich wie ein Zielfernrohr, auf eine Montageschiene, die mit der Waffe fest verbunden ist, aufgesetzt und fixiert. Das Video-Visier 1 ist eine einstückige kompakte Baueinheit, die aus einer Video-Kamera 2, ei nem Feuerleitrechner 3, einem Video-Monitor 4 mit einem Okulareinblick 5, der schwenkbar sein kann, sowie den zur Stromversorgung dienenden Batterien 6 besteht. Es ist ein Daten eingabefeld 7 vorhanden, mit dem die Daten eingegeben werden, aus denen der Feuerleit rechner 3 unter Verwendung einer eingespeicherten Feuerleitsoftware den Aufsatzwinkel und ggf. den Vorhaltwinkel berechnet. Die wichtigsten Eingabedaten sind

- die Entfernung
- die Zielwinkelgeschwindigkeit
- die Querwindgewindigkeit
- die Lufttemperatur
- der Luftdruck
- die Verkantung der Waffe
- die Längsneigung der Waffe
- der Drall
- die ballistischen Munitionsdaten (Mündungsgeschwindigkeit, Ballistik-Koeffizient)

Die Art der Bereitstellung dieser Daten ist nicht er Indungsrelevant, die erforderlichen Meß techniken sind bekannt. Die direkte Dateneingabe, z. B. durch angeschlossenen Laser-Ent fernungsmesser, ist ebenso vorgesehen wie alternativ die manuelle Eingabe geschätzter oder aus nicht angekoppelten Meßmitteln stammenden Daten.

Für manche der Feuerleitparameter wie Zielwinkelgeschwindigkeit, Luftdruck, Verkantung und Längsneigung der Waffe ist aber eine automatische Erfassung durch in das Feuerleit system integrierte Sensoren unbedingt zu empfehlen, da sonst der Schütze durch die hier nötige schnelle Erfassung und Berücksichtigung dieser Daten überfordert wäre. So wird dann z. B. beim Schießen auf ein bewegtes Ziel der dynamische Vorhalt ermittelt aus der sich aus der Entfernungsmessung ergebenden Geschoßflugzeit und der Zielwinkelge schwindigkeit, die beim Zielhalten mit dem Visier durch einen integrierten Drehgeschwindig keitsgeber (z. B. Kreisel oder piezoelektrischer Sensor) gemessen wird.

Der Feuerleitrechner 3 errechnet auf der Grundlage der eingegebenen Ziel-, Wetter-, Waf fen- und Munitionsdaten mittels der Feuerleitsoftware den erforderlichen Aufsatzwinkel, um den die Seelenachse des Gewehres eleviert wird gegenüber der Achse Fadenkreuz - Ziel (Visierlinie); ebenso errechnet der Feuerleitrechner 3 den in der horizontalen Ebene liegen den Vorhaltewinkel zwischen der Achse Fadenkreuz - Ziel und Seelenachse der Waffe, z. B. zum Ausgleich von Querwind oder der Querbewegung des Zieles. Ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Video-Visiers ist, daß mechanische Vorrichtungen zum Einstellen des Aufsatzwinkels und des Vorhaltewinkels entfallen: Das Fadenkreuz wird optronisch auf dem Monitorbild 13 verschoben, und wenn dann der Schütze das Fadenkreuz auf das Ziel ausrichtet, sind die auf den Gewehrlauf bezogenen Aufsatz- und Vorhaltewinkel bereits ein gestellt.

Das Video-Visier bietet noch eine Reihe weiterer Vorteile:

- Relevante Feuerleitdaten (z. B. Entferung, Querwind, Munitionsart) können in das Monitorbild 13 eingeblendet werden.
- Anstelle des Fadenkreuzes können verschiedene Formen von Absehen durch Programmierung erzeugt und auf dem Monitorbild 13 sichtbar gemacht werden.
- Das exakte Einstellen der Nulllage des Fadenkreuzes auf die Trefferlage des für dieses Video-Visier bestimmten Gewehres erfolgt elektronisch. Damit kann sehr genau, einfach und schnell eine Feinjustierung des Visiers zur Rohrseelenachse durchgeführt werden.
- Der Okulareinblick 5 kann geschwenkt werden (ähnlich einem Camcorder-Okular), der Schütze kann auch bei längerer Zielbeobachtung eine ermüdungsfreie Haltung einnehmen.
- Die Monitorbilder 13 der einzelnen Schützen einer Einsatzgruppe können über eine Bildfunkstrecke 14 an den Einsatzleiter in einer Zentrale übertragen werden. Dadurch kann der Einsatzleiter, z. B. bei Bekämpfung von Gewaltverbrechern, stets beurteilen, welcher Schütze die momentan günstigste Schußposition für welches Ziel hat, er kann z. B. optisch den Feuerbefehl auf dem Montitorbild 13 des betreffenden Schüt zen erteilen.
- Die Monitorbilder 13 eines jeden einzelnen Schützen können zu Dokumentations- oder zu Schulungszwecken auf einem Video-Rekorder 11 aufgezeichnet werden.

Es sind bereits adaptive Helligkeitsregelungen für Monitorbilder bekannt, bei denen die Hel ligkeit des Bildes oder eines Teilbildes als Regelgröße für diese automatische Anpassung erfaßt wird. Da bei einem Visier der Bildbereich um die auf das Ziel gerichtete Visierlinie von besonderem Interesse ist, ist es für diesen Zweck vorteilhaft, die Helligkeit in einem kleinen Fenster rings um das ballistisch gesteuerte Fadenkreuz auszuwerten und die Bildhelligkeit auf dem Monitor diesem Fensterbereich anzupassen.

Da die Zahl der Pixel in einem Monitorbild begrenzt ist, ist bei der Wahl der Optik ein Kom promiß zwischen Gesichtsfeldgröße und Auflösung zu treffen. Beim Schießen auf große Entfernungen (oder bei langsamen Geschossen mit stark gekrümmter Flugbahn) sind grö ßere bis große Aufsatzwinkel erforderlich, und das bewirkt, daß bei dem dann notwendigen großen Gesichtsfeld die Auflösung entsprechend stark eingeschränkt ist. Für dieses Problem wird folgende Lösung angegeben: Mit Hilfe des Strahlteilerprismas 8 und eines zum CCD- Chip 9 rechtwinklig angeordneten zweiten CCD-Chips 9' werden zwei in der Höhe aneinan der grenzende Bildsektoren erfaßt, zwischen denen im Bedarfsfall auf dem Monitor umge schaltet werden kann, sobald die durch den Aufsatzwinkel bestimmte vertikale Faden kreuzposition vom einen in den anderen Bildsektor wechselt. Auf diese Weise läßt sich der nutzbare Aufsatzwinkelbereich verdoppeln. In dem erfindungsgemäßen Video-Visier ist eine automatische Umschaltung vorgesehen. Das Justieren des CCD-Chips 9' erfolgt in einfacher Weise dadurch, daß 9' durch Verschieben so eingestellt wird, daß die Elevationswinkelbe reiche nahtlos aneinander grenzen (Fig. 2).

Die Erfindung wird nachstehend anhand von zwei Strukturbildern erläutert:

Es zeigen:

Fig. 1 die Blockstruktur des Video-Visiers 1 mit den wesentlichen Bauelementen und Informationsflüssen.

Fig. 2 den Strahlenverlauf zur Erweiterung des Aufsatzwinkelbereiches mit Hilfe des Strahlteilerprismas 8; ferner wird die Justiermöglichkeit des CCD-Chips 9' prinzipiell dargestellt.

Bezugszeichenliste

1

Video-Visier

2

Video-Kamera

3

Feuerleitrechner

4

Video-Monitor

5

Okulareinblick

6

Batterien

7

Dateneingabefeld

8

Strahlteilerprisma

9

,

9

'CCD-Chips

10

Gewehr

11

Video-Rekorder

12

externer Monitor

13

Monitorbild

14

Bildfunkstrecke

15

Videosignalmischer

16

Generator für Fadenkreuzerzeugung u. -einblendung

17

Generator für Text- und Symbolerzeugung

18

Signaleingänge

19

Signalausgang

20

Montageschiene

21

Objektiv

Claims

1. Video-Visier mit integrierter Feuerleitung für Gewehre, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

1. das einstückig ausgeführte Video-Visier (1) enthält eine Video-Kamera (2), ein Dateneingabefeld (7), einen Feuerleitrechner (3) mit eingespeicherter Soft ware zur Bestimmung der Aufsatz- und Vorhaltewinkel, einen Video-Monitor (4) mit festem oder schwenkbarem Okulareinblick (5) und Batterien (6) zur Stromversorgung.
2. Im Video-Visier (1) ist ein Generator für die Fadenkreuzerzeugung und -einblendung (16) sowie ein Generator für Text- und Symbolerzeugung und -einblendung (17) vorhanden.
3. Es ist ein Videosignalmischer (15) vorhanden, der das Fadenkreuz auf dem Monitorbild (13) des Video-Monitors (4) sichtbar macht und entsprechend der vom Feuerleitrechner (3) ermittelten Aufsatzwinkel (Elevation) und Vorhaltwin kel (Azimut) in dem Monitorbild (13) positioniert. Die Übertragung der Winkel werte auf das Gewehr (10) erfolgt durch Nachführen des Fadenkreuzes auf das Ziel durch den Schützen.

2. Video-Visier gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Dateneingabefeld (7) Einstellvorrichtungen aufweist für die Eingabe

1. der Entfernung
2. der Querwindgeschwindigkeit
3. der Lufttemperatur
4. des Luftdrucks
5. der Verkantung der Waffe
6. der Längsneigung der Waffe
7. des Dralls
8. der ballistischen Munitionsdaten
9. der Zielwinkelgeschwindigkeit.

3. Video-Visier gemäß den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß im Dateneingabefeld (7) Signaleingänge (18) für extern ermittelte Eingabedaten vorhanden sind.

4. Video-Visier gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß das Dateneingabefeld (7) Eingabevorrichtungen besitzt, mit denen eingegebene Daten zur Sichtbarmachung ausgewählt werden können, die nach Auswahl vom Ge nerator für Text- und Symbolerzeugung (17) generiert und mittels dem Videosignal mischer (15) auf dem Monitorbild (13) des Video-Monitors (4) sichtbar gemacht wer en.

5. Video-Visier gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß außer dem Fadenkreuz weitere Absehen im Feuerleitrechner (3) oder einem externen Speicher gespeichert und alternativ abrufbar sind.

6. Video-Visier gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Okulareinblick (5) mit dem Monitorbild (13) bis 90° schwenkbar ausgeführt ist.

7. Video-Visier gemäß den Ansprüchen 1 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß ein Signalausgang (19) für das Monitorbild (13), eine Bildfunkstrecke (14) und ein separater Monitor (12) zur externen Darstellung des Monitorbildes (13) vorhanden sind.

8. Video-Visier gemäß den Ansprüchen 1 und 7, gekennzeichnet dadurch, daß wenigstens ein Signaleingang (18) für über die Bildfunkstrecke eingehende und auf dem Monitorbild (13) des Video-Monitors (4) optronisch darstellbare externe Signale vorhanden ist.

9. Video-Visier, gemäß den Ansprüchen 1 und 7, gekennzeichnet dadurch daß ein externer Video-Rekorder (11) zur Aufzeichnung der vom Video-Visier (1) über die Bildfunkstrecke (14) oder über ein Kabel übermittelten Monitorbilder (13) vorhanden ist.

10. Video-Visier gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß bei schlechten Lichtverhältnissen die Aufhellung des Monitorbildes (13) über das Dateneingabefeld (7) einstellbar ist.

11. Video-Visier gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Umfeld des Zieles bis auf den engeren Zielbereich über das Dateneingabe feld (7) auf dem Monitorbild (13) abdunkelbar ist.

12. Video-Visier gemäß den Ansprüchen 1 und 11, gekennzeichnet dadurch, daß die Größe sowie die Form (Kreis/Quadrat) des engeren Zielbereiches über das Dateneingabefeld (7) einstellbar sind.

13. Video-Visier gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß zur Erweiterung (Verdoppelung) des Bereiches für den Aufsatzwinkel nach oben ein Strahlteilerprisma (8) und ein zweiter CCD-Chip (9'), der oberhalb des CCD-Chips (9) angeordnet ist, vorhanden sind (Fig. 2).

14. Video-Visier gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Video-Visier (1) eine hochgenaue Montageschiene (20) aufweist, die auf eine entsprechende gewehrseitige Aufnahmevorrichtung aufsetzbar und arretierbar ist.

15. Video-Visier gemäß den Ansprüchen 1 und 14, gekennzeichnet dadurch, daß die Nullage des Fadenkreuzes zum Zweck des exakten Anpassens des Video- Visiers (1) (Ausgleich der halterungsverursachten Ablage) auf das dazu bestimmte Gewehr optronisch auf dem Monitorbild (13) des Video-Monitors (4) justiert wird.