DE2746534A1 - Verfahren zur simulation eines beweglichen zieles - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Gattungsbegriff
• des Anspruchs 1, wobei dieses Verfahren zur Zielsimulation insbesondere bei der Ausbildung von Richtschützen an Maschinenkanonen bei der Luftzielbekämpfung zur Anwendung gelangt.
• Aus der US-PS 2 871 578 ist ein Simulator für das Schießtraining von Flugzeupiloten bekannt geworden, bei dem auf einer Kathodenstrahlröhre im Gesichtsfeld des Piloten ein gegnerisches Flugzeug in einer vorgegebenen Umwelt abgebildet wird. Aufgabe des auszubildenden Piloten ist es, durch entsprechend über den Stcuerknippel ausgelöste Signale das gegnerisclle Flugzeug in der Mitte der Kathodenstrahlröhre zu zentrieren. In diesem Fa]l wäre eine starr eingebaute Bordwaffe auf das gegnerische Ziel gerichtet. Die Abbildung der Gefechtssituation auf dem Schirm, der Kathodenstrahlröhre erfolgt, indem mit jeweils einer Aufnahmeröhre das Modell einer Umwelt und das Mcd<ll eines gegnerischen Flugzeuges aufgenommen wird und beide Bilder auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre überlagert werden. Zur Erze1gunCj verschiedener, der Gefechtssituation angepaßterSilhouetten, muß bei dem bekannten Simulator das Modellflugzeug in einem Kardanrahmen aufgehängt und durch zugeordnete Antriebe vor der Aufnahmeröhre entsprechend bewegt werden. Darüberhinaus sind bewegliche Schlitten vorgesehen, um die Entfernung der Aufnahmeröhre in Bezug auf das Modellflugzeug verändern zu können. Die simulierte Bekämpfung verschiedener Flugzeugtypen bedingt die Verwendung entsprechender Modelle in dem Kardanrahmen.
• Ausgehend von diesem bekannten Simulator ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugehen, bei dsneln bewegliches Ziel in einfachster Weise simuliert werden kann. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß dem im Anspruch 1 gekennzeichneten erfindungsgemäßen Verfahren. Weitere vorteilhaft Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den Unteransprüchen entnehmbar.
• Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels sei die Erfindung i!n folgenden näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Blockschema einer Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und Fig. 2 ein die Eingabe der Daten der Flugzielbahn veranschaulichendes Diagramm.
• Gemäß den Figuren 1 und 2 erfolgt die Simulation des Anflugprofils eines Zieles Z bezogen auf den Standort A der Waffe 8 und die Position o des zu verteidigenden Objekts rein rechnerisch, indem die in ein Skizzenblatt 1 eingetragenen Koordinaten des Standorts A der Abwehrwaffe, der Position 0 des zu verteidigenden Objekts und einiger charakteristischer Punkte des Flugbahnprofils F des Zieles Z über ein Ein/Ausgabegeräte 2 in einen Prozeßrechner 4 eingegeben werden. Wie aus Fig. 2 näher ersichtlich, werden in einer Grundrißskizze die Koordinaten des von der Abwehrwaffe zu verteidigenden Objekts, des Standorts der Abwehrwaffe sowie ein typisches Anflugprofil eines angreifenden Ziels festgelegt. Zu diesen Profilgrundriß werden anschließend die Flughöhen hir.sichtlich einiger weniger diskreter Punkte der Flugbahn festgelegt.
• Die Festlequngen erfolgen einfach und manuell, weswegen sie jederzeit geändert und anderen Übungsforderungen angepaßt werden können. Auch die Darstellung von mehreren Waffen, Objekten und Zielen gleichzeitig ist ohne weiteres möglich.
• Aufgrund dieser wenigen Stützwerte, die über die Tastatur des Ein/Ausgabegerätes 2 in den Prozeßrechner 4 eingegeben werden, kann durch diesen in einer Polynomberechnung das Flugbahnprofil berechnet werden. Gibt man zudem dem Prozeßrechner 4 einen wählbaren Fluggeschwindigkeitsvektor vor, so ist dieser in der Lage, den momentanen Ort des Flugziels längs des zuvor ermittelten Anflugprofils zu errechnen. Es liegt auf der Hand, daß diese verhältnismäßig einfachen Rechnungen in Echt zeit 4 durchführbar sind, wobei die Anflugprofile mehrerer Ziele gleichzeitig berechnet werden können.
• Wie aus Fig. 1 erkennbar, sind auf einer Abwehr-Maschinenwaffe 8 ein Visier 7 und eine Kathodenstrahlröhre 6 hintereinander angeordnet. Die Anordnung von Kathodenstrahlröhre 6 und Visier 7 ist so getroffen, daß beide auf der gleichen Achse liegen und der Bildschirm der Kathodenstrahlröhre 6 mit der Umrißlinie cines Xegels zusammenfällt, der durch den Offnungswinkel des Visiers gebildet wird.
• Die Waffe 8 kann nach Höhe und Seite mit einem nicht dargesteilten Richtgriff gerichtet werden. Da die Richtgriff signale bei Waffen normalerweise Geschwindigkeitssignale sind, können diese in den Rechner eingegeben und von diesem durch Integration in den Azimut- und Elevationswinkel der Visierlinie s umgesetzt werden. Es liegt auf der Hand, daß das oder die Flugsziele entlang ihrer Flugbahn von dem Visier aufgefaßt werden, wenn der momentanc Ort des Flugzieles im Innern des Visierkegeis liegt, was sich sehr leicht aus dem Vergleich der Azimut- und Elevationswinkel des Ziels mit den entsprechenden Werten der Visierlinie ermitteln läßt.
• Der Azimut- u:id Elevationswinkel der gerichteten Waffe fi läßt sich ebenfalls durch Winkelcodierer 10 und 9 erfassen, die mit der Seiten- und Höhenlichtachse gekoppelt sind. Diese Richtwerte ebenso wie das Signal eines Feuertriggers 11 werden dem Prozeßrechner 4 zugeführt.
• Der Prozeßrechner 4 hat im wesentlichen folgende Berechnungen durchzuführen: Einmal errechnet er aufgrund der eingegebene Stiitzwerte das Anflugprofil des Zieles Z. Zum anderen ist er in der Lage die I,euchtspur der ausgelösten Geschoßgarben aufgrund der über die Geber erfaßten Schuß-Abgangswinkel, der Flunitionsdaten und der vorliegenden ballistischen Parameter in Echtzeit zu berechnen. Der Verlauf des Zieles Z ebenso wie der Geschoßflugbahn, der am Ausgang des Rechners 4 in Form von Digitalsignalen vorliegt, wird von einem Darstellungsgerät 5 in Videosignale umgesetzt und auf der Kathodenstrahlröhre 6 zur Darstellung gebracht. Der Rechner 4 hat weiterhin die Funktion,eine Ergebnisrechnung durchzuführen, bei der die Zielflugbahn mit der Geschoßflugbahn verglichen wird und die Ablage des Schusses berechnet wird. Dieses Ergebnis kann beispielsweise auf einem Schnelldrucker 3 ausgedruckt werden. Der Schneildrucker 3 ebenso wie das Ein/Ausgabegerät 2 befinden sich vorzugsweise am Ort einer Ausbilderperson.
• Ordnet man in der dargestellten Weise vor einem echten optischen Visier eine Rathodenstrahlröhre so an, daß ihr Mittelpunkt auf der Visierlinie liegt und ihre Peripherie mit dem Kegelmantel des Gesichtsfeldes der Optik zusammenfällt, so werden alle Darstellungen auf dieserKathodenstrahlröhre als in den optischen Regel des Visiers eingedrungene Objekte angesehen. Im dargestellten Fall wird daher der Rechner 4 die Durchdringung des simulierten jlugzieles mit dem öffnungskegel des Visiers berechllen und die Koon nten des Zieles in Bezug auf die Kegelachse, d.h. die Visierlinie, ermitteln. Mit diesen Werten kann der Elektronenstrahl der Kathodenstrahlröhre an der richtigen Stelle auf dem Bildschirm positioniert werden und er bewegt sich entsprechend dem Flug weg des Zieles sowie entsprechend den Richtbewegungen der Waffe.
• Das Ziel kann in einfacher Weise als Ellipse dargestellt werden, wobei diese Ellipse zunächst entsprechend der Zielpositlon durch den Rechner an der richtigen Stelle positioniert wird und wobei die Halbachsen der Ellipse vom Rechner entsprechen der Ziel.-entfernung gesteuert werden. Hierdurch läßt sich dem Ziel gleichzeitig eine Zielfläche zuordnen, die für die Schußsimulation von Bedeutung ist.
• Die sich dem auszubildenden Schützen beim Durchblick durch das Visier darbietenden Verhältnisse sind in einem vergrößerten Ausschnitt in Fig.l dargestellt. Der Schütze sieht hierbei das Fadenkreuz des Visiers 7 und dahinter den Schirm der Katiiodenstrahlröhre 6 mit der sich darauf bewegenden Ellipse des Zieles Z. Bei Betätigung des Feuertriggers 11 wird zudem die erwähnte Schußbahnberechnung durchgeführt, die mit den gleichen Rechenvorgängen auf das Visier umgerechnet werden kann wie die Zieldarstellung und damit zur Darstellung einer Leuchtspur Verwendung finden kann.
• Da der Rechner die jeweilige Position des Zieles und dessen Fläche kennt, kann bei Durchtritt des oder der Projcktile durch die Zieldurchgangsebene ohne weiteres auf Treffer oder rechnerische Fehlschuß entschieden werden. Vergrößert man die/ Zielfläche um ein bestimmtes Maß, so kann auch die Funktion eines Annäherungszünders simuliert werden.
• Das rechnerische Verfahren erlaubt schließlich auch die Simulation des Schießens mit einem gelenkten Flugkörper, der durch die üblichen Verfahren entlang der Visierlinie geführt wird, wobei sich die Dynamik der Flugkörper-Lenkregelung ebenfalls durch einen einfachen Rechenvorgang simulieren läßt. Der Flugkörper wird hierhei im allgemeinen als Punkt dargestellt, der beim Abschuß bzw. bei einer Bewegung der Visierlinie beim Richten einem Einschwingvorgang auf die Visieri2.nie anterliegt.

Claims (7)

1. Verfahren zur Simulation eines beweglichen Zieles Patentansprüche: 1.) Verfahren zur Stimulation eines beweglichen Zieles, insbesondere eines Flugzeuges, durch Darstellung auf einer Kathodenstrahlröhre im Visierbereich einer Rohrwaffe eines auszubildenden Schützen, d a d u r c h S e k e n n nz e i c h n e t, daß die Isoordinaten des zu verteidigenden Objektes (0), des Standorts (A) der Waffe (8) und einzelner Punkte des Flugbahnprofils (F) aus einem Diagramm in einen Rechner (4) eingegeben werden, der bei vorgebbarer Fluggeschwindigkeit in Echtzeit den auf der Kathodenstrahlröhre (6) darstellbaren Ort des Flugziels (F) errechnet.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1 mit einer Anordnung der Kathodenstrahlröhre im öffnungswinkel des Visiers, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Richtgriffsignale in den Rechner (4) eingegeben, integriert und in den Azimut- und Elevationswinkel der Visierlinie umgesetzt werden, daß diese Werte mit den entsprechenaen Azimut- und Elevationswinkeln des Zieles (Fz) verglichen werden und daß dessen Darstellung auf der Kathodenstrahlröhre (6) erfolgt, wenn das Zie]. (Fz) in dem Offnungskegel des Visier (7) liegt.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h r. e t, daß das Ziel (Fz) in Form einer Ellipse dargestellt wird.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n -z e 1 c h n e t, daß die Halbachsen der Ellipse in Abhhnyigeit von der Zielentfernung vom Rechner gesteuert werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Darstellung einer rechnerisch aufgrund der Richtwerte zum Zeitpunkt der SchuB-auslösung und der Ballistikdaten ermit-celten Leuchtspu.rbahn auf der Kathodenstrahlröhre (6).
6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, g e k e n r z e i c h n e t d u r c h eine Trefferanzeige bei einem Durchtritt der Schußbahn durch die Zielfläche, Andeutung der Zieleliminierung in Form einer Explosionsblitzdarstellung auf der Kathodenstrahlröhre und anschließende Ausblenden der Zieldarstelluny.
7. 7. Verfahren nach Anspruch 6, g e k e n n z e i-c h n e t d u r c h eine vergrößerte Zielfläche zur Simulation eines Annäherungszünders.