DE3019783A1 - Verfahren zur vermeidung von fehlschuessen automatischer schussapparate und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents
Verfahren zur vermeidung von fehlschuessen automatischer schussapparate und anordnung zur durchfuehrung des verfahrensInfo
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- F42C11/007—Electric circuits for fuzes characterised by the ammunition class or type for land mines
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- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
MESSERSCHMITT-BÖLKOW-BLOHM - k - Ottobrunn, 20. Mai 1980
GESELLSCHAFT BTOl Kre/ke
MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG
MÜNCHEN 875O
Verfahren zur Vermeidung von Fehlschüssen automatischer Schußapparate und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und einer Anordnung dazu zu Vermeidung von Fehlschüssen automatischer
Schußapparate, wie automatisch arbeitender Fernminen, die durch akustische Sensoren voreingerichtet sind.
Solche Anordnungen sind in verschiedenen Ausführungsformen
bekannt. Alle diese Lösungssysteme verhindern aber nicht Fehlschüsse infolge Reichweitenüberschreitung des in akustisch
vorgepeilter Richtung abgefeuerten Geschosses. Außerdem ist die Peilung der bekannten Anordnungen relativ
sehr ungenau.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die
in zuverlässiger Weise die vorgenannten Nachteile der Anordnungen des Standes der Technik beseitigt und bei einem
autonomen Abwehrsystem für langsame Boden- und Luftfahrzeuge
- wie Panzer, Lastwagen, Hubschrauber etc. - eine optische Entfernungs- und Winkelbestimmung bzw. Richtungsbestimmung
ermöglicht, wobei durch die Entfernungsmessung eine Übtrhöhunje- und Reichweitenberachnung für di· auf
das Ziel abzufeuernde Hohlladung etc. ermöglicht bzw. durchgeführt wird.
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Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen niedergelegten Maßnahmen in einfacher und überraschend zuverlässiger
Weise gelöst. Hierbei liegt der Lösung der allgemeine Erfindungsgedanke
zugrunde, durch optisches Abtasten mit dem Laserentfernungsmesser bei einer Anordnung der eingangs genannten
Art die akustische Peilrichtungsgenauigkeit ganz wesentlich zu verbessern und einen Schuß auf ein außerhalb
der Reichweite liegendes Ziel auszuschließen.
Die Erfindung ist nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben und erläutert sowie in der Zeichnung in schematischer
Weise dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Anordnungsskizze der optischen und akustischen Sensoren, wobei zur mechanischen
bzw. kinematischen Ausbildung kein Bezug genommen . wird,
Fig. 2 ein Blockschaltbild des vorgeschlagenen Ausführungsbeispiels für die Zündfreigabe.
Wie die Fig. 1 zeigt, ist in einem bestimmten Bodenabstand b,
der sich nach dem verwendeten Waffensystem richten kann, in einer horizontalen Ebene Ej1 ein akustisches Sensorsystem angeordnet,
das im vorliegenden Beispiel aus drei Einzelsensoren 10 besteht, die zueinander so angeordnet sind, daß die
Verbindungslinien der einzelnen Sensoren 10 ein gleichschenkliges
Dreieck bilden. Hierbei wird es vorteilhafterweise so sein, daß einer der Sensoren 10 in der genauen
Ebene der Visierlinie 20 bzw. der Schußlinie angeordnet ist. Ein vierter akustischer Sensor lOa wird über der horizontalen
Ebene En angeordnet, so daß die Sensoren vorteilhafterweise
einen gleichseitigen Tetraeder bilden. Im Bereich dieses Sensors lOa wird nun ein optischer Sensor 11 in.Form
eines aktiven optischen Entfernungs- und Winkelmeßgerätes eingebaut, welches mittels seiner Laserstrahl-Ablenkein-
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richtung und eines Bildspeichers in einem ersten Verfahrensschritt
vor der ersten akustischen Zielauffassung den im Schußfeld des Schußapparates liegenden Raum, welcher
den Zielhintergrund 30 bildet, abtastet und abspeichert,
wobei alle Bildpunkte innerhalb der Schußreichweite den Schußbereich, die Randlinien zwischen Schußbereich und
allen übrigen Bildpunkten den Schußhorizont 30 bilden,
dann in einem zweiten Verfahrensschritt nach erfolgter
akustischer Zielortung und bei Annäherung des Zieles an den Schußhorizont, diese Linie in der akustisch gepeilten
Zielumgebung erneut abtastet und abspeichert, um durch Differenzbildung zwischen alten und neuen Bildpunkten,
d.h. zwischen Hintergrund 30 und dem vermuteten Ziel 31
die Anwesenheit eines Ziels 30 am Schußhorizont 30 nachzuweisen,
und schließlich in einem dritten Verfahrensschritt dasselbe Verfahren für einen größeren Bereich der Zielutngebung
durchführt, um wieder durch, Differenzbildung die
Zielsilhouette zu bilden, welche zur Feinausrichtung des Schußapparates und zur Freigabe des Schusses herangezogen
wird. Das heißt, mittels der Laserstrahlablenkeinrichtung des optischen Sensors 11 und eines gesteuerten Bildspeichers
wird eine optische Richtungsortung durchgeführt, in dem das optisch wahrgenommene - abgetastete - Bild dergestalt
abgespeichert wird, daß alle Bildpunkte außerhalb der Schußreichweite mit einem entsprechenden Kennzeichen
versehen werden. Entsprechend wird auch mit den Bildpunkten innerhalb der Schußreichweite verfahren. Nach der akustischen
Zielortung bzw.- Zieldetektion wird vorzugsweise der sogenannte Schußhorizont 30 abgesucht. Tritt nun nach erfolgter akustischer Zieldetektion das ermittelte Ziel 31
in den Schußentfernungsbereich ein, so wird dieser Teilbe
reich der gespeicherten Bilder speziell abgetastet und die sogenannte Zielsilhouette gebildet, die dann zur Freigabe
des Zündsignal· führt.
In einer verfahrensmäßigen Ausführungsform, die die zur
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Abtastung des Hintergrundes erforderliche Zeit deutlich
verringern kann, wird vorgeschlagen, daß vor der ersten Zielauffassung (akustisch) nur ein Teilbereich des Schußfeldes,
vorzugsweise die Umgebung des Schußhorizonts, abgetastet wird. Dies kann folgendermaßen geschehen, nämlich
ausgehend von einem Bildpunkt im Schußbereich wird die Elevation des Laserstrahls bei gleichzeitiger Entfernungsmessung
so weit kontinuierlich erhöht, bis der Schußhorizont erreicht ist. Dieser Horizont kann dann mittels eines bekannten
"Trackingverfahrens" weiter verfolgt werden.
In manchen Fällen wird es ausreichend sein, daß nach erfolgter akustischer Zielortung bereits nach dem zweiten Verfahrensschritt
der Abtastung des Schußhorizonts das Ergebnis der Differenzbildung zur Feinausrichtung des Schußapparates
'und zur Freigabe des Schusses herangezogen wird.
Dies wird beispielsweise dann der Fall sein, wenn die Art des Zieles 31 vorher bekannt ist, so daß lediglich detektiert
werden muß, ob dieses Ziel tatsächlich vorhanden ist und im Schußbereich liegt". Es kann aber auch dann günstig sein, wenn
die Verringerung der Meßzeit größere Vorteile bringt als die Erhöhung der Zuverlässigkeit in der Zielidentifikation.
Für spezielle Fälle, in denen die Kürze der Meßzeit eine ausschlaggebende
Rolle spielt und in der auf eine Zielidentifikation durch Laserstrahlabtastung völlig verzichtet wird,
ist es vorteilhaft, daß nur ein einziger Zielpunkt vermessen wird, dessen Lage erst nach erfolgter akustischer Zielortung
bestimmt wird. Dies setzt jedoch voraus, daß der Zentralrechner in der Auswert- und Kontrolleinheit 17 zuerst mittels
der akustischen Verfolgung von Fahrtrichtung und - geschwindigkeit des Zieles 31 eine geeignete Zielrichtung vorausberechnet,
für welchen dann bereits vor dem tatsächlichen Eintreffen des Zieles eine Entfernungsmessung für den "späteren"
Zielpunkt durchgeführt wird. Falls in dieser vorbeschriebenen
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Zielrichtxmg keine etwaigen Hindernisse festgestellt werden,
d.h. das Schußfeld also frei ist, wird eine zweite Entfernungsmessung genau in dem Zeitpunkt durchgeführt, in dem
das vermutete Ziel 31 gemäß den Werten der akustischen Peilung
diesen Zielpunkt erreicht hat. Liegt die Zielentfernung im Schußbereich, so erfolgt automatisch die Schußfreigabe.
Selbstverständlich berücksichtigt der Rechner auch Vorhalt, Überhöhung etc., so daß die tatsächliche Schußrichtung von
der Zielrichtung des Entfernungsnassers in vorher berechneter Art abweichen kann.
In der Fig. 2 ist in schematischer Weise ein Blockschaltbild
der vorbeschriebenen Anordnung gegeben. Von einer Auswert- und Kontrolleinheit mit einem Zentralrechner 17,
die mit den akustischen Sensoren 10 verbunden ist, wird ein Signal an die Senderansteuerungsexnheit l8 gegeben, die
ihrfirsoits ilen IInlble.iterlaser 12 in Arbeitsstellung bzw.
in Betrieb setzt, wobei ein Sendestrahl 12a über eine Minisendeoptik auf das Zielgebiet, das dxirch die akustischen
Sensoren 10 schon grob abgegrenzt ist, gesendet wird. Gleichzeitig wird der optische Sensor 11 bzw. dessen Ablenkeinrichtung
in Scann-Bewegung gesetzt. Alle zeitlich versetzten rüclcgostrciuten. Sontlostrahlen 12b worden von einer Minieinpfangsoptik
ik aufgenommen, einer Fotodiode mit Interferenzfilter
15 zugeleitet und von dort einer Signalaufbereitungseinheit l6 eingegeben, die die aufbereiteten Signale der Auswertuiui
Koritrolleinhei t 17 wieder zuführt, die bei Erreichung der optimalen Ziellage und des optimalen Zeitpunktes das
Signal 19 zur Zündfreigabe bildet. Durch die Verwendung miniaturisierter elektronischer Bauelemente wird ein platzsparender,
leichter, aber äußerst genau und zuverlässig schnell arbeitender Ortungssensor geschaffen.
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Claims (8)
1. Verfahren zur Vermeidung von Fehlschüssen automatischer Schußapparate, wie automatisch arbeitender Fernminen, die
durch akustische Sensoren voreingerichtet sind, dadurch gekennzeichnet , daß in einem ersten Verfahrensschritt
vor der ersten akustischen Zielauffassung der im Schußfeld des Schußapparates liegende Raum, welcher
den Zielhintergrund bildet, abgetastet und abgespeichert wird, wobei alle Bildpunkte innerhalb der Schußreichweite
den Schußbereich, die Randlinien zwischen Schußbereich und allen anderen Bildpunkten den Schußhorizont (30) bilden,
nach erfolgter akustischer Zielortung und bei Annäherung des Zieles an den Schußhorizont diese Linie in
der akustisch gepeilten Zielumgebung in einem zweiten Verfahrensschritt erneut abgetastet und abgespeichert
wird, um durch Differenzbildung zwischen "alten und "neuen"
Bildpunkten, d.h. zwischen Hintergrund und vermutetem Ziel (31), die Anwesenheit eines Zieles (31) am Schußhorizont
(30) nachzuweisen, und schließlich in einem dritten Verfahrensschritt
dasselbe Verfahren für einen größeren Bereich der Zielumgebung durchgeführt wird, um wieder durch
Differenzbildung die Zielsilhouette zu bilden, welche zur Feineinstellung des Schußapparates und zur Freigabe des
Schusses herangezogen wird.
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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß vor der ersten akustischen Zielauffassung
nur ein Teilbereich des Schußfeldes - vorzugsweise die Umgebung des Schußhorizonts - abgetastet wird.
3· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß nach erfolgter akustischer Zielortung
bereits nach dem zweiten Verfahrensschritt der
Abtastung des Schußhorizontes das Ergebnis der Differenzbildung zur Peinausrichtung des Schußapparates und zur
Freigabe des Schusses herangezogen wird.
k· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß nur ein einziger Bildpunkt vermessen
wird, dessen Lage.erst nach erfolgter akustischer Zielortung bestimmt wird. >
5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß den
akustischen Sensoren (lO) und dem den Ablauf steuernden Zentralrechner der Auswert- und Kontrolleinheit (l7) ein
aktives optisches Entfernungs- und Richtungsmeßgerät (ll)
zugeordnet ist, welches mittels seiner Laserstrahl-Ablenkeinrichtung und eines Bildspeichers jedes in Zielrichtung
abgetastete Bild abspeichert, wobei alle Bildpunkte außerhalb der Schußreichweite den Schußhorizont bilden und aus
den Bildpunkten innerhalb der Schußreichweite die Zielsilhouette gebildet wird.
6. Anordnung nach Anspruch 5i dadurch gekennzeich
net, daß das optische Entfernungs- und Richtungsmeßgerät
(ll) sich aus einem Halbleiterlaser (l2) mit zugeordneten Miniaturkomponenten (l3i 1^t 15 ι l6) Zusammen-"
setzt.
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7. Anordnung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Entfernungs-
und RichtungsmeßgerKt (ll) nahe des Höhenpunktes
der von den akustischen Sensoren (lO) gebildeten Pyramide (lOb) angeordnet ist.
8. Anordnung nach den Ansprüchen 5 his 7» dadurch
. gekennz eich net , daß der Halbleiterlaser
(l2) von einer Auswert- und Kontrolleinh'eit (17)
angesteuert wird, die auch das rückgestreute und aufbereitete Zielsignal zur Zündfreigabe (19) auswählt..
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