DE19827378A1

DE19827378A1 - Waffensystem

Info

Publication number: DE19827378A1
Application number: DE19827378A
Authority: DE
Inventors: Karl Ulrich Vornfett
Original assignee: Tzn Forschung & Entwicklung
Current assignee: Rheinmetall Landsysteme GmbH
Priority date: 1998-06-19
Filing date: 1998-06-19
Publication date: 1999-12-23
Also published as: EP0965815A3; EP0965815A2; US6189430B1; ATE229638T1; EP0965815B1; DE59903715D1; ES2187093T3

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Waffensystem mit einer Feuerleitanlage (1) und einer aus einer Waffe verschließbaren Munitionseinheit (3) mit mindestens einer durch die Feuerleitanlage (1) ansteuerbaren elektronischen Schaltungsvorrichtung (8). DOLLAR A Um auf einfache Weise eine ständige sichere Überprüfung der Verbindung des Feuerleitrechners (1) zu der ansteuerbaren elektronischen Schaltungsvorrichtung (8) der jeweiligen Munitionseinheit (3) zu erreichen, schlägt die Erfindung vor, eine bidirektionale Datenübertragung über die beiden zur Spannungs- bzw. Stromversorgung der elektronischen Schaltungsvorrichtung (8) der jeweiligen Munitionseinheit (3) benötigten Versorgungsleitungen (15, 16) vorzunehmen. Hierzu erfolgt die Datenübertragung von der Feuerleitanlage (1) zu der elektronischen Schaltungsvorrichtung (8) über eine Spannungsmodulation der Versorgungsspannung und die Datenübertragung von der Schaltungsvorrichtung (8) zu der Feuerleitanlage (1) über eine Strommodulation des Betriebsstromes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Waffensystem mit einer Feuerleit anlage und einer aus einer Waffe verschießbaren Munitions einheit.

Bei derartigen Waffensystemen ist es bekannt, zur Munitions identifizierung die munitionsspezifischen Daten, wie Muniti onsart, Losnummer, Herstellungsdatum etc., direkt auf einem in der Munition angeordneten Datenspeicher abzulegen (vgl. z. B. die DE 41 37 819 A1). Diese Daten werden nach Einbrin gen der jeweiligen Patrone in den Ladungsraum der Waffe mit tels einer Lesevorrichtung automatisch gelesen und in die Feuerleitanlage übertragen. Die Feuerleitanlage erzeugt an schließend unter Berücksichtigung dieser sowie zielspezifi scher Daten Richtsignale für die Richtanlage der Waffe sowie gegebenenfalls Steuersignale zur Aktivierung eines in der je weiligen Patrone angeordneten elektronisch programmierbaren Zünders. Dieser ist hierzu mit einer in der Patrone angeord neten und einen Mikrocontroller umfassenden elektronischen Schaltungsvorrichtung verbunden.

Bei den bekannten Waffensystemen erfolgt die Übertragung der Steuersignale von dem Feuerleitrechner auf die dem Zünder zu geordnete elektronische Schaltungsvorrichtung entweder durch induktive Einspeisung oder durch Spannungsmodulation der Ver sorgungsspannung der Baugruppe. In beiden Fällen findet eine Rückmeldung an den Feuerleitrechner, ob die Daten tatsächlich (richtig) übertragen wurden, nicht statt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Waffensystem zu offenbaren, mit dem eine ständige sichere Überprüfung der Verbindung des Feuerleitrechners zu den an steuerbaren Baugruppen der jeweiligen Munitionseinheit auf einfache Weise möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausge staltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.

Im wesentlichen liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, eine bidirektionale Datenübertragung über die beiden zur Spannungs- bzw. Stromversorgung der elektronischen Schal tungsvorrichtung der jeweiligen Munitionseinheit benötigten Leitungen vorzunehmen. Hierzu erfolgt die Datenübertragung von der Feuerleitanlage zu der elektronischen Schaltungsvor richtung mittels einer Spannungsmodulation der Versorgungs spannung und die Datenübertragung von der Schaltungsvorrich tung zu dem Feuerleitrechner mittels einer Strommodulation des Betriebsstromes.

Eine derartige bidirektionale Datenübertragung erlaubt außer dem die kontinuierliche Überwachung des Betriebsstromes und der Übertragungsspannung zur sicheren Detektion von Unterbre chungen bzw. Kurzschlüssen der Verbindungsleitungen. Dieses ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil die Kontaktierung zur Munition über eine mechanische Kontaktierung erfolgt und damit durch Vibration und andere Beeinflussungen beeinträch tigt werden kann.

Zur Modulation der Versorgungsspannung sowie zur Demodulation des Betriebsstromes ist ein zwischen Feuerleitanlage und Mu nitionseinheit geschalteter Umsetzer vorgesehen. In der Muni tionseinheit erfolgt die Demodulation der modulierten Versor gungsspannung sowie die Modulation des Betriebsstromes dann durch Interface-Bausteine und den Mikrocontroller der elek tronischen Schaltungsvorrichtung.

Der Umsetzer und die elektronische Schaltungsvorrichtung der jeweiligen Munitionseinheit arbeiten dabei im Master-Slave Betrieb zusammen, wobei der Umsetzer die Master Funktion übernimmt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungs beispielen. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Waffensystems mit einem Feuerleitrechner, einem Umset zer und einer Munitionseinheit mit einer elektronischen Schaltungsvorrichtung und

Fig. 2 das Blockschaltbild der in Fig. 1 mit 8 bezeichneten elektronischen Schaltungsvorrichtung.

In Fig. 1 sind mit 1 eine Feuerleitanlage, z. B. eines Kampf panzers, mit 2 ein Umsetzer und mit 3 eine in dem nicht dar gestellten Waffenrohr des Panzers befindliche Patrone be zeichnet. Die Feuerleitanlage 1 ist sowohl über einen bidi rektionalen CAN-Daten-Bus (ISO-IS 11898) 4 als auch über ein, z. B. zweiadriges, Kabel 5 zur Strom- und Spannungsversorgung mit dem Umsetzer 2 verbunden. Dabei ist die in der Feuerleit anlage 1 integrierte Strom-/Spannungsversorgungseinheit mit dem Bezugszeichen 6 und die CAN-Bus-Schnittstelle mit dem Bezugszeichen 7 gekennzeichnet.

In der Patrone 3 ist eine durch die Feuerleitanlage 1 an steuerbare elektronische Schaltungsvorrichtung 8 angeordnet, die zwei Baugruppen 80 und 81 (Fig. 2) umfaßt. Die erste Bau gruppe 80 enthält einen Mikrocontroller 9 mit Datenspeicher zur Speicherung munitionsspezifischer Daten (Schußtafelpara meter). Die zweite elektronische Baugruppe 81 dient zur Akti vierung des aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellten Geschoßzünders.

Der zwischen der Patrone 3 und der Feuerleitanlage 1 ange ordnete Umsetzer 2 dient sowohl der Spannungsversorgung der Schaltungsvorrichtung 8 als auch zur Modulation der Versor gungsspannung mit den von der Feuerleitanlage 1 kommenden Steuersignalen. Dabei beinhalten die Steuersignale z. B. auch die Anforderung der Schußtafelparameter aus der Baugruppe 80 und die Eingabe der Tempierdaten für die Baugruppe 81 in der Patrone 3.

Zur Spannungsversorgung der Schaltungsvorrichtung 8 wird in dem Umsetzer 2 mit Hilfe eines Spannungswandlers 11 und eines diesem nachgeschalteten Leistungsverstärkers 12 eine Aus gangsspannung von z. B. 30 V erzeugt. Sofern kein Datentransfer in der Munition stattfindet, ist die Ausgangsspannung kon stant und unabhängig vom Stromverbrauch der Schaltungsvor richtung 8.

Zur Spannungsmodulation wandelt ein in dem Umsetzer 2 angeordneter Mikrocontroller 10 die Signalpegel und das Pro tokoll der CAN-Bus-Schnittstelle 7 in Signalpegel und Proto kolle einer RS232-Schnittstelle um. Die High- und Low-Pegel der R5232-Schnittstelle werden in eine ± 5 V Spannung gewan delt und werden der Versorgungsspannung in dem Leistungsver stärker 12 aufmoduliert.

Für die Übertragung von Tempierdaten in die Baugruppe 81 er folgt die Umsetzung der CAN-Bus-Daten in dem Mikrocontroller 10 in zeitabhängige Spannungspulse mit negativer Spannung (z. B. -10 V). Hierzu wird mit Hilfe des Leistungsverstärkers 12 die Versorgungsspannung von ca. +30 V kurzzeitig auf -10 V geschaltet. Dabei ist das Zeitmaß zwischen Start-Stop-Impuls proportional zu der zu übertragenden Zünderzeit.

Während der gesamten Übertragungszeit wird der Stromfluß kontinuierlich über einen Meßwiderstand 13 mit nachgeschal tetem Stromverstärker 14 überwacht, um Leitungsunterbre chungen, die z. B. durch die galvanische Kontaktierung zur Munition oder Leitungskurzschlüsse verursacht werden, zu detektieren.

Die modulierte Versorgungsspannung wird anschließend über die Versorgungsleitungen 15 und 16 den Baugruppen 80, 81 der elektronischen Schaltungsvorrichtung 8 zugeführt und von diesen demoduliert. In der Baugruppe 80 wird die modulierte Versorgungsspannung (von z. B. 30 V ± 5 V) über einen Spannungs teiler 17 mit einer Referenzspannung verglichen und wieder in einen High/Low-Pegel zur Einspeisung als RS232-Signal in den Mikrocontroller gewandelt.

Die Baugruppe 81 reagiert nur auf zeitlich gesteuerte nega tive Spannungspulse (-10 V) über Signaleingang 21 und wird durch Übertragung von Daten in die Baugruppe 80 nicht beeinflußt. Allerdings erkennt die Baugruppe 80 durch einen Spannungsfenster- Komperator, daß die Spannungsmodulation im Minusbereich nur Daten für die Baugruppe 81 enthält.

Mit Hilfe der Dioden 18 und 19 und zusätzlicher Komponenten wird erreicht, daß eine Modulation der Versorgungsspannung keine Auswirkungen auf die Funktionsbereitschaft der Bau gruppen 80 und 81 hat.

Die demodulierten Signalwerte werden zur Ansteuerung der Bau gruppen 80 und 81 genutzt. So wird z. B. der Mikrocontroller 9 der Baugruppe 80 aufgefordert, die gespeicherten Schußtafel parameter auf den Umsetzer 2 zu übertragen. Dabei werden die abgerufenen Signalwerte des Mikrocontrollers 9 mit Hilfe einer Strommodulation auf den Umsetzer 2 übertragen. Hierzu steuern die (TTL-) Signale des Mikrocontrollers 9 einen ver änderbaren Lastwiderstand 20 an, so daß z. B. ein High-Signal eine Erhöhung des Betriebsstromes und ein Low-Signal eine Verringerung des Betriebsstromes der Baugruppe 80 bewirkt.

Der derart modulierte Betriebsstrom wird anschließend in dem Umsetzer 2 demoduliert. Dabei erfolgt die Demodulation des Betriebsstromes von Baugruppe 80 - unabhängig von der Größe der Versorgungsspannung - durch den Meßwiderstand 13 und den Stromverstärker 14. Die durch die Datenmodulation in der Baueinheit 80 hervorgerufene Plus-Minus-Betriebsstromver änderung ergibt an dem Meßwiderstand 13 des Umsetzers 2 eine proportionale Spannung, die mit einem in dem Mikrocontroller 10 enthaltenen Spannungskomperator in entsprechende (TTL) Signale gewandelt werden. Diese Signale werden aufgrund der verwendeten RS232-Datenprotokolle erkannt und im Controller 10 konvertiert in das CAN-Bus-Datenproto koll zum schnelleren Datentransfer über die Leitung 4 zur CAN-Bus-Schnittstelle 7 in dem Feuerleitrechner 1 übertragen.

Im Gegensatz zur Baugruppe 80 enthält die Baugruppe 81 (Fig. 2) keinen Mikrocontroller. Die Übertragung der Tempier zeit erfolgt durch einen negativen Start-Stop-Spannungsim puls. Die Zeit zwischen Start- und Stopimpuls ist ein ana loges Maß und proportional der einzustellenden Tempierzeit. Ein bidirektionaler Datenverkehr findet mit der Baugruppe 81 nur eingeschränkt statt. Die richtig erfolgte Tempierung wird quittiert durch eine kurzzeitige Erhöhung des Betriebsstro mes. Die Decodierung erfolgt hier auch durch die Stromerfas sung mit Hilfe des Meßwiderstandes 13 in dem Umsetzer 2.

Bezugszeichenliste

1

Feuerleitanlage

2

Umsetzer

3

Patrone, Munitionseinheit

4

Daten-Bus, Leitung

5

Kabel

6

Strom-/Spannungsversorgungseinheit

7

CAN-Bus-Schnittstelle

8

Schaltungsvorrichtung

80

erste Baugruppe

81

zweite Baugruppe

9

,

10

Mikrocontroller

11

Spannungswandler

12

Leistungsverstärker

13

Meßwiderstand

14

Stromverstärker

15

,

16

Versorgungsleitungen

17

Spannungsteiler

18

,

19

Dioden

20

Lastwiderstand

21

Signaleingang

Claims

1. Waffensystem mit einer Feuerleitanlage (1) und einer aus einer Waffe verschießbaren Munitionseinheit (3) mit den Merkmalen:

a) die Munitionseinheit (3) umfaßt mindestens eine durch die Feuerleitanlage (1) ansteuerbare und einen Mikrocontroller (9) enthaltende elektronische Schaltungsvorrichtung (8), die mit einer externen Strom-/Spannungsversorgungseinheit (6) verbunden ist;
b) zwischen der Munitionseinheit (3) und der Feuer leitanlage (1) ist ein Umsetzer (2) zur Modulation der Versorgungsspannung der elektronischen Schal tungsvorrichtung (8) mit den von der Feuerleit anlage (1) kommenden und von der elektronischen Schaltungsvorrichtung (8) demodulierbaren Steuer signalen angeordnet;
c) die elektronische Schaltungsvorrichtung (8) und der Umsetzer (2) sind derart aufgebaut, daß die der Feuerleitanlage (1) von der elektronischen Schal tungsvorrichtung (8) zu übermittelnden Signale von der Schaltungsvorrichtung dem Versorgungsstrom aufmoduliert und von dem Umsetzer (2) demoduliert werden.

2. Waffensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltungsvorrichtung (8) einen Datenspeicher zur Speicherung munitionsspezifischer Daten umfaßt, die vor Übertragung auf die Feuerleitan lage (1) durch den Mikrocontroller (9) einer Datenvor verarbeitung unterzogen werden.

3. Waffensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltungsvorrichtung (8) eine elektronische Baugruppe (81) zur Aktivierung des Ge schoßzünders der Munitionseinheit (3) umfaßt.

4. Waffensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Munitionseinheit (3) zwei durch die Feuerleit anlage (1) ansteuerbare elektronische Baugruppen (80, 81) umfaßt, wobei die erste Baugruppe (80) einen Mikrocon troller (9) mit bidirektionaler Schnittstelle und einen Datenspeicher zur Speicherung munitionsspezifischer Da ten und die zweite Baugruppe (81) eine Elektronik zur Aktivierung des Geschoßzünders enthält.