DE2832538B2

DE2832538B2 - Verfahren und Vorrichtung zur Simulation einer Entfernungsmessung

Info

Publication number: DE2832538B2
Application number: DE19782832538
Authority: DE
Inventors: Robert Dr.-Ing. 6078 Neu Isenburg Stickel
Original assignee: Honeywell GmbH
Current assignee: Honeywell Regelsysteme GmbH
Priority date: 1978-07-25
Filing date: 1978-07-25
Publication date: 1980-05-22
Also published as: FR2432700B1; BE877847A; FR2432700A1; DE2832538A1; DE2832538C3

Description

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Simulation einer Entfernungsmessung nach dem Gattungsbegriff des Anspruches 1 sowie auf « eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Aus der DE-PS 19 51622 ist eine Anordnung zur simulierten Darstellung von Schußbahnen in Trainingsgeräten für das Bedienungspersonal von ballistischen Waffen oder Flugkörpern bekannt geworden, bei welcher die Schußbahn aus von der Bedienungsperson eingestellten Richtsignalen sowie aus gespeicherten, die Geländekoordinaten und die Munitionsart berücksichtigenden Signalen fortlaufend selbsttätig ermittelt und optisch der von der Bedienungsperson durch die _b5 Richtoptik beobachteten Umwelt mit dem darin befindlichen Ziel überlagert wird. Ein Rechner ermittelt hierbei fortlaufend die einzelnen Punkte der Projektion der Schußbahn auf den Ausblick der Richtoptik und vergleicht zudem die Schußbahnkoordinaten mit den Koordinaten des unter der Schußbahn liegenden Geländesektors, um den Durchsioßpunkt von Schußbahn und Gelände zu übermitteln. Die Entfernung des Zieles muß hierbei von der auszubildenden Person geschätzt und dem Rechner eingegeben werden. Bei einer solchermaßen bekannten Anordnung wäre es wünschenswert, über eine zuverlässige Entfernungsangabe zu verfügen.

Das Problem einer zuverlässigen Entfernungsangabe stellt sich jedoch nicht nur bei solchen Trainingsgeräten, sondern auch bei der Ausbildung auf Panzerfahrzeugen selbst da es oftmals wegen der hochenergetischen Laserstrahlung nicht möglich ist, bei einer Ausbildung am Standort den heutzutage benutzten Laser-Entfernungsmesser zu benutzen. Da andererseits die Schießbahnen, auf denen ein solcher Laser-Entfernungsmesser benutzt werden kann, stark belegt sind, stellt die Ausbildung am Laser-Entfernungsmesser ein sehr wesentliches Problem dar.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, auf dem Wege der Simulation ein Verfahren sowie eine Vorrichtung für eine Entfernungsmessung anzugeben, durch welches der auszubildenden Person möglichst naturgetreu Angaben über die Entfernung des zu bekämpfenden Ziels vermittelt werden, ohne daß die aus Sicherheitsgründen zu vermeidende Laserstrahlung verwendet wird. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß dem im Anspruch 1 gekennzeichneten Verfahren. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sowie einer Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahren sind in den Unteransprüchen entnehmbar.

Anhand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles sei die Erfindung im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig.2 eine ebene Ansicht zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig.3 eine der Fig.2 entsprechende Ansicht zur Erläuterung einer Modifikation;

Fig.4 eine Draufsicht auf einen Geländeausschnitt; und

F i g. 5 wesentliche Komponenten zur Verwirklichung der Erfindung in einem Panzerturm.

Gemäß F i g. 1 bewegt sich ein Ziel Z innerhalb eines Modellgeländes M, das punktweise in den drei Koordinaten, beispielsweise in einem Raster von 18,75 mm, erfaßt und in dem Speicher eines Rechners als digitales Geländemodell gespeichert ist. Der Standort eines in Form einer Richteinrichtung ausgeführten simulierten Laserentfernungsmessers L ist dem Rechner in Form des Standorts des Panzers bekannt, und der Rechner enthält ein Softwarepaket, das beim Auslösen des üblicherweise den Laser betätigenden Schalters aus den Koordinaten des Standorts und der Richtung der Visierlinie den Durchdringungspunkt mit dem digitalen Geländemodell berechnet. Hierbei ist die Richtung der Visierlinie aus den Stellungen von Winkelcodierern zu entnehmen, die bereits für die Schußbahnsimulation des Kampfraumtrainers Verwendung finden und mit der optischen Richteinrichtung gekoppelt sind. Die Visierlinie ist eindeutig durch den Azimutwinkel at/, und den Elevationswinkel ει. sowie durch den Standort des angenommenen Lasers L vorgegeben. Durch beide Winkel λ und ε wird eine Schnittebene K mit dem Geländemodell M definiert, die in Fig. 2 näher

dargestellt ist. Aus F i g. 2 sind folgende formelmäßigen Zusammenhänge klar erkennbar:

tan,,. = -^sJL
wobei

r_z = ν Xz + Yz

Somit läßt sich die interessierende Entfernung Ez des Zieles Z vom Ursprungsort des angenommenen Lasers L wie folgt berechnen:

Es liegt auf der Hand, daß der Rechner die entsprechende Berechnung des Durchstoßpunktes der Visierlinie mit dem Modellgelände in kartesischen Koordinaten oder nach entsprechender Transformation ebenfalls in Zylinder- oder Koordinate:" durchführen kann.

Zur Schaffung von der Wirklichkeit näherkommenden Verhältnissen kann die in Fig.3 dargestellte Modifikation Anwendung finden. Anstelle eines in der Visierlinie VL verlaufenden scharfgebündelten Laser- 2ί strahl sei rein rechnerisch eine Laserkeule simuliert, die sich durch auf dem Mantel des Öffnungskegels liegende Randstrahlen RS auszeichnet. Andere For nen von Strahlenbündeln, die geeignet verteilt im Kegelinneren liegen, sind ebenfalls verwendbar. In jedem Fall kann bei bekanntem Ursprungsort des durch die Richtoptik simulierten Laserentfernungsmessers L und bekannten Abgangwinkeln ε,α der Visierlinie VL eine Durchdringungsrechnung des Kegels mit dem digitalen Geländemodell durchgeführt werden. Treffen bei der angenom- y, menen ebenen Darstellung die Randstrahlen RS1 und RS 2 auf Hindernisse, beispielsweise in Form eines Baumes ßoder eines Hauses H, so treten Mehrfachentfernungen auf entsprechend dem bekannten Problem der Mehrfachechos der Laser-Entfernungsmesser, wenn außer dem gewünschten Ziel andere im simulierten Laserkegel liegende bekannte Objekte durchdrungen werden. Die entsprechenden Entfernungen stellen sich folgendermaßen dar:

E₁₁ = I Π, + (ζ,. - ζ,,)¹

Gemäß Fig.4 ist eine Draufsicht auf das Modellbzw. Übungsgelände dargestellt. Der Funkt L markiert den Standort des Panzers mit der den Laser-Entfernungsmesser simulierenden Richtoptik. Der Standort L wird durch Rückwärtseinschnitt an bekannten mitvermessenen Referenzmarken RP1 bis RPZ bestimmt. Alle Ziele Zl bis Z5, alle Hindernisse HB, wie beispielsweise Bäume und Häuser, sowie markante flächige Hindernisse L 1 bis LZ, die aus Höhenrücken, Waldrändern usw. bestehen können, werden phoiogrammetrisch vermessen und in dem erwähnten Speicher des Rechners gespeichert. Die Vermessung erfolgt hierbei in bezug auf einen Vermessungsnullpunkt OP. Die phologrammetrische Vermessung des ModelJ- bzw. Übungsgelände braucht somit nur einmal durchgeführt zu werden, während der Rückwärtseinschnitt jeweils vor jeder Übung, d. h. nach jedem Stellungswechsel erfolgt.

Gemäß Fig. 5 werden die von den Lagegebern der Richtoptik RO ermittelten Lagewerte bei Betätigung eines die Entfernungsmessung auslösenden Schalters S in den Rechner R eingegeben, worauf der Rechner R mit den in dem Speicher SP gespeicherten Geländekoordinaten und aus den eingegebenen Lagewerten der Visierlinie und dem Standort des Panzers P den Durchbringungspunkt der Visierlinie mit dem Geländemodell errechnet und zugleich aus diesem Durchdringungspunkt und dem Ursprungsort des Entfernungsmessers die Entfernung ermittelt und in einem Entfernungsmesser AZ zur Anzeige bringt. Im Prinzip können auch die bei Richtbewegung des Turmes über einen Höhengeber HG und einen Seitengeber SG ermittelten Lagewerte in den Rechner R eingegeben werden und für die erläuterten Rechenvorgänge verwendet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Simulation einer Entfernungsmessung in Panzertürmen bzw. Trainingsgeräten für das Bedienungspersonal von ballistischen Waffen oder Flugkörpern, wobei in einem Übungs- bzw. Modellgelände befindliche Gegenstände, insbesondere zu bekämpfende Ziele, durch eine Richtoptik anvisiert werden und das Gelände bzw. einzelne Ziele mit seinen bzw. ihren Koordinaten abgespeichert ist bzw. sind, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Richtwinkeln der Richtoptik (RO) die Visierlinie (VL) und deren Durchstoßpunkt mit dem Gelände bzw. Ziel (M bzw. Z) ermittelt und aus dem Standort (L) der Richtoptik und dem Durchstoßpunkt die Entfernung (E) errechnet und zur Anzeige gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der jeweilige Standort (L) der Richtoptik durch Rückwärtseinschnitt an bekannten mitvermessenen Referenzmarken (RP \ bis RP3) bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strahlenbündel rechnerisch mit dem Gelände zum Schnitt gebracht wird und daß die den Mehrfachdurchdringungen zugeordneten Mehrfachechos errechnet und zur Anzeige gebracht werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens so nach Anspruch 1, 2 oder 3 gekennzeichnet durch einen Rechner (R) mit einem ein digitales Geländemodell speichernden Speicher (SP), dem die Koordinaten des Standortes (L) und die Richtwerte (α, ε) eingegeben werden. j5

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Richtoptik in Form einer theodolitähnlichen Anordnung (RO), mit deren Schwenkachsen digitale Lagegeber gekoppelt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch mit den Höhen- und Seitens;ellungsgebern (HC, SG) eines Panzerturmes (P) gekoppelte digitale Lagegeber zur Vorgabe der Visierlinie (VL).