DE2746535C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Simulation eines Schußvorganges - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aus der DE-PS 19 51 622 ist eine Anordnung zur simulierten Darstellung von Schußbahnen in Trainings- ,0 geräten für das Bedienungspersonal von ballistischen Waffen oder Flugkörpern bekannt geworden, bei der im Massenspeicher eines Prozeßrechners ein Geländemodell digital gespeichert ist und in einer Schußsimulationsrechnung in Echtzeit der momentane Ort des ■-,-, Projektils längs der Schußbahn berechnet und laufend mit der senkrecht unter dem Geschoß liegenden Geländehöhe verglichen wird. Ist die Projektilhöhe größer als die Geländehöhe, so schreitet die Schußbahnrechnung um ein Weginkrement fort, bis die Projektil- mi höhe kleiner oder gleich der Geländehöhe ist. Befindet sich an der Eindringstelle der Schußbahn in das Geländemodell ein Ziel, so wird auf Treffer erkannt, ansonsten wird ein Fehlschuß angezeigt. Während es mit dieser bekannten Anordnung einet seits möglich ist. <r> auch bei Hintcrschncidungcn des Projektils hinter beliebigen Geländeleilen, wie /. B. Hügel, Häuser und Bäume, eine realistische Darstellung der CieschoHspur zu erzielen, d.h. diese bei einer Hinterschneidung verschwinden zu lassen, erfordert diese bekannte Anordnung andererseits eine umfangreiche Vermessung der Koordinatenpositionen des Geländemodells sowie deren Abspeicherung in einem digitalen Großraumspeicher. Es ist ferner dafür zu sorgen, daß nach erfolgter Vermessung des Geländemodells dieses keine Veränderung erfährt

Zur Vermeidung einer umfangreichen Koordinatenspeicherung in einem Massenspeicher ist es aus der DE-AS 23 39 164 bereits bekannt, lediglich den augenblicklichen Zustand des Geländes zu betrachten, in dem bei der Schußsimulation die zeitsynchrone fortlaufende Ab:astung lediglich eines Teiles des Geländes, und zwar nur desjenigen Teiles, der im Zusammenhang mit der simulierten Flugbahn von Interesse ist, vorgenommen wird. Zu diesem Zweck wird die Meßrichtung eines Entfernungsmessers aufeinanderfolgend in Echtzeit auf einzelne Orte der Flugbahn eingesteuert. Der hierbei ermittelte Meßwert der augenblicklichen Entfernung eines Bezugspunktes zu einem in der Meßrichtung befindlichen Gegenstand bzw. Geländepunkt, das heißt die Meßstrecke, wird mit dem Meßwert der aufgrund der Flugbahnsignale ermittelten Sollentfernung zwischen dem augenblicklichen Ort des Geschosses auf der Flugbahn und dem Bezugspunkt, das heißt der Sollmeßstrecke, verglichen. Im Falle der Gleichheit beider Meßstrecken liegt ein Schnittpunkt der Flugbahn mit dem Gelände vor, was zur Anzeige gebracht werden kann. Bei der Ausübung dieses Verfahrens ergibt sich die Schwierigkeit, daß der Entfernungsmesser synchron, d. h. in Echtzeit, auf den Verlauf der Flugbahn ausgerichtet werden muß. Dies stellt hohe Anforderungen an die Nachführung durch Regelkreise, wobei jeder Fehler aufgrund von möglichen Geländesprüngen zu beträchtlichen Ungenauigkeiten des Verfahrens führen kann.

Ausgehend von den bekannten Anordnungen und Verfahren ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Simulation eines Schußvorganges anzugeben, das ohne große Anforderungen an die Speicherkapazität eine genaue Treffersimulation unter Vermeidung von Echtzeit-Nachführvorgängen ermöglicht. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß dem im Anspruch I gekennzeichneten Verfahren. Weitere vorteilhafte Ausgestallungen des Verfahrens sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind in den Unterausprüchen entnehmbar.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf folgenden Überlegungen: Die Schießausbildung orientiert sich an gegebenen Zielen, das heißt, die Kenntnis der Topographie aller übrigen Stellen des Modellgeländes, an denen sich keine Ziele befinden, ist unnötig, da in diese Bereiche eigentlich nicht geschossen werden soll. Der Hinterschneidungseffekt in zielfreien Gebieten ist ohne Interesse und kann im Zielgebiet angenähert dargestellt werden.

Im Grunde genommen finden Hinterschneidungen nur bei Fehlschüssen statt und sind daher sowieso bedeutungslos.

Die verwendeten optischen Visier- und Richteinrichtungen besitzen hochgenaue Lageregelungen mit Winkelkodierern und somit Quasi-Eigenschaften von Theodoliten. Darüber hinaus sind zwecks besserer Ausnutzung des Modeligeländes zum gleichzeitigen Training mehrerer Mannschaften im allgemeinen zwei oder mehr Trainingstürme mit den entsprechenden Riehteinrichtungen vorhanden.

Die topographischen Höhenunterschiede in den Modellandscharten für die PanzerschieQausbildung sind von Natur aus sehr gering.

Unter Berücksichtigung dieser Gegebenheiten wird daher erfindungsgemäß vorgeschlagen, dieses Ziel mit den Visiereinrichtungen zweier benachbarter Trainingstürme gleichzeitig anzuvisieren und bei bekannter Basis aufgrund der gemessenen Winkelwerte in Azimut- und Elevationsrichtung in einer bekannten Triangulation die Koordinaten des Zieles zu berechnen.

Bei Ausübung des erfiiidungsgemäßen Verfahrens entfällt die photogrammetrische Vermessung des gesamten Modellgeländes in einem bestimmten Rastermaßstab. Die Koordinatenpositionen der wenigen vermessenen Zielpunkte sind bequem im Kernspeicher eines Rechners unterzubringen. Die gesamte Anlage braucht nicht mehr ortsfest und klimatisiert zu sein und an die Formstabilität des Modellgeländes sind wesentlich geringere Anforderungen zu stellen. Auf die Ausrichtung eines Entfernungsmessers auf die Punkte der Flugbahn des Projektils und somit auf aufwendige Nachführregelkreise kann verzichtet werden.

An Hand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Skizze zur Veranschaulichung der Funktion einer bekannten Schußbahnsimulation;

Fig. 2a—2c Skizzen zur Veranschaulichung der Verhältnisse bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrensund

F i g. 3 eine Anordnung zur Durchführung und Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Fig. 1 veranschaulicht an Hand einer Skizze die Funktion der bekannten Simulationsanordnung gemäß der DE-PS 19 51 622. Bei dieser bekannten Anordnung vergleicht ein Rechner fortlaufend die Höhe hf der Projektilflugbahn F mit der Höhe h_g eines sich unter dieser Flugbahn befindlichen Modellgeländes C. Solange die Projel.til-Flugbahnhöhe hr größer als die Geländehöhe h_g ist, schreitet die Schußbahnrechnung um ein Weginkrement fort, und es wird nachfolgend der gleiche Höhenvergleich durchgeführt. Koordinaten eines dichten Netzes von Geländepunkten K, sind hierbei einem Massenspeicher gespeichert. Die Schußbahnrechnung schreitet hierbei so lange fort, bis die Projektil-Flugbahnhöhe hr kleiner oder gleich der Geländehöhe h_g wird. Befinde* sich an der so definierten Eindringstelle des Projektils in das Gelände ein Ziel, so wird auf Treffer erkannt, andernfalls wird ein Fehlschuß angezeigt. Diese bekannte Lösung ermöglicht auch das Anzeigen vor; Hinterschneidungen, d. h. von solchen Fällen, wo die Projektilflugbahn F hinter einem Hindernis /Yverschwindet.

Gemäß F i g. 3 befindet sich in einem Modellgelände G ein Ziel Pj, das ortsfest oder entlang einer Bewegungsbahn S beweglich sein kann. Vor dem Modellgelände G befinden sich zwei Trainingstürme 71 und T2, die jeweils Visiereinrichtungen V\ und V 2 aufweisen. Die Visier- und Richteinrichtungen Vt und V2 sind zwecks Lagerregelung mit hochgenauen nicht dargestellten Winkelkodierern versehen, so daß bei ihrer Ausrichtung auf das Ziel P, die entsprechenden Azimut- und Elevationswinkelwerte «, h entsprechend ablesbar sind. Aufgrund des bekannten Abstandos H zwischen den Visiereinrichtungen Vl und V2 können im Wege einer bekannten Triangulation einerseits die nntferniingen FA und £2 zwischen den Visiereinrichtungen und dem Ziel und andererseits (lic Koordinaten des Zieles P, nach folgenden Gleichungen ermittelt werden:

Ei = B

COS Λ I

£2 = B ■ —τ

sin (λ I + λ 2)
cos λ Ι

sin (λ Ι + λ 2)

Xj = El ■ cos λ 1
j>, = £ I · sin λ Ι
Zi = £ 1 · tan λ 1

Die Ermittlung der Koordinaten des Zieles Pi bzw. mehrerer solcher Ziele erfolgt demgemäß dadurch, daß mittels der Visiereinrichtungen zweie- benachbarter Trainingstürme jedes Ziel gleichwertig anvisiert wird und ein Rechenprogramm nach Betätigung des Feuertriggers aus den für dieses Ziel gegebenen Azimut- und Elevationswerten über ein die bekannten Trianguiationsgleichcngen berücksichtigendes Rechenprogramm die Koordinaten des Zieles errechnet.

Ist das Ziel f, entlang einer Bahn Sbeweglich, so wird das Ziel um bestimmte Weginkremente entlang seiner Bahn bewegt, nach jedem Bewegungsschritt jeweils anvisiert und in der zuvor beschriebenen Weise ausgemessen. Danach rückt das Hilfsprogramm das Ziel um ein weiteres Weginkrement weiter, und die Messung erfolgt in gleicher Weise von neuem.

Feste Hindernisse, wie einzelne Bäume, Häuser usw. lassen sich im Bedarfsfall ebenfalls ausmessen.

Bei den nunmehr hinsichtlich ihrer Koordinaten bekannten Zielen ist wie bisher der Durchstoßpunkt der gerechneten Flugbahn F durch die sogenannte Z^;eldurchgangsebene E\ d. h. durch die senkrechte Ebene im Ziel P_h zu berechnen und die Ablage des Durchstoßpunkte- in dieser Ebene Ezu bestimmen.

Gemäß den Fig. 2a und 2b wurde das Gelände um das Ziel P, durch eine rechnerisch angenommene Horizontalebene HEapproximiert. Auf dieser Horizontalebene HE steht das Ziel Pi. Bei zu kruzem Sciiuß (F i g. 2a) oder zu weitem Schuß (F i g. 2b) lassen sich in einfacher Weise alle Fehlschüsse darstellen, indem beim Durchdringen dieser Horizontalebene HE durch die rechnerische Projektilflugbahn Fein optisches Aufblitzen der Geschoßspur erzeugt wird. Der Beobachtungsfehler BF gegenüber dem tatsächlichen Verlauf der Modeüandschaft ist ohne Bedeutung, da die Schußkorrck'.ur ohnehin nur bezüglich der Durchgangsebene E erfolgt.

In Sonderfällen, d. h. bei einer ausgeprägten Topographie des Geländes, kann anstelle der Horizontalebene HE im Ziel P₁ eine schräge Ebene SE ermittelt werden, die der Topographie des Geländes C angepaßt ist. Hierzu müssen im Be eich des Zieles P, drei markante Punkte mittels der Visiereinrichtungen Vl und V2 vermessen werden, die eine entsprechende rechnerisch zu ermittelnde Ebene aufspannen. Wie man ais F i g. 2c erkennt, wird hierbei der sich ergebende Beobachtungsfehler SFnahezu beseitigt.

Der gesamte Vermocsungsvorgang ist durch die '{echenprogramm-Ausstattung zeitlich kurz zu gestalten und kann vor Beginn einer Trainingsphasc erfolgen. An die Modell-I.andsi.haft sind dadurch nur iimiiiie CienauipkeitsiiriforderiiMgen /u stellen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Simulation eines Schußvorganges, bei dem eine rechnerisch ermittelte, darstellbare GeschoQflugbahn mit einem Gelände bzw. einem Modellgelände zum Schnitt gebracht wird und bei Übereinstimmung der Flugbahn-Koordinaten mit den Koordinaten des Geländes bzw. von Zielen in dem Gelände eine entsprechende Anzeige erfolgt, in dadurch gekennzeichnet, daß lediglich die Koordinaten (x* y* z) der Ziele (P) mit Hilfe von Visiereinrichtungen (Vi, V2) zweier benachbarter Trainingstürme (Tl, Ti) aufgrund der gemessenen Azimut-Elevationswerte (α, ε) der Ziele und des Abstandes (B) der Visiereinrichtungen voneinander ermittelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daßo^s Gelände (C) um das jeweilige Ziel (P₁) rechnerisch durch eine Horizontalebene (HE) 2« approximiert wird.

3. Verfahren narh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer ausgeprägten Topographie des Geländes (G) das Gelände um das jeweilige Ziel (P₁) durch eine durch drei vermessene Punkte 2^r> gelegte schräge Ebene approximiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei beweglichen Zielen (P) die Koordinaten mehrerer sich um bestimmte Weginkremente unterscheidender Positionen des Zieles vermessen werden.

5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Anordnung η wenigstens zweier Trainingstürme (TX, TT.) mit Visiereinrichtungen (Vi, V2), die mit Winkelkodicrern versehen sind.