DE3024330C2 - Einrichtung und Verfahren zum Anvisieren eines Objekts - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Anvisieren eines Objektes, insbesondere aus einem bewegbaren System, wie eine:n Fahrzeug, mit einem ein Sichtfeld aufweisenden Sichtgerät und einem gesonderten Visiermittel, wie einem Zielgerät

Solche Einrichtungen werden beispielsweise in militärischen Geländefahrzeugen benötigt Bei bekannten Einrichtungen erfolgt die Zielerfassung, indem ein Zielgerät mittels eines Richtgriffes so lange gerichtet wird, bis das anzuvisierende Objekt im Sichtfeld des Zielgerätes erscheint Dabei müssen ständig das über das Sichtgerät gesehene Gefechtsfeld und der über das Zielgerät gesehene Ausschnitt des Gefechtsfeldes daraufhin kontrolliert werden, ob das Zielgerät auch richtig, d. h. auf das anzuvisierende Objekt hin gerichtet wird.

Es ist eine Einrichtung der eingangs beschriebenen Art bekannt (DE-PS 25 13 760), bei der eine in das Sichtfeld des Sichtgerätes eingeblendete Visiermarke mit der Bewegung des z. B. mittels eines Richtgriffes richtbaren Zielgerätes gekoppelt ist Bei dieser Einrichtung muß die Visiermarke bzw. das Zielgerät durch Vorgeben einer Richtwinkelgeschwindigkeit in die Visierrichtung geführt werden. Das Sichtfeld des Sichtgerätes ist au', konstruktiven Gründen in einen vieleckigen Kranz von Winkelspiegeln mit vertikalen ebenen Flächen unterteilt

Vor allem bei militärischen Anwendungen kann sehr nachteilig sein, daß für das Ausrichten von Visiermitteln, wie eines Zielgerätes bzw. einer Visiermarke, bei ursprünglich großer Ablage des Zielgerätes von der Visierrichtung auf das anzuvisierende Objekt ein nicht zu vernachlässigender Zeitaufwand notwendig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs beschriabenen Art so auszubil den, daß sie den Zeitaufwand für das Richten des Visiermittels und der damit ggf. gekoppelten Waffe ganz wesentlich verkürzt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß das Sichtfeld des Sichtgerätes in ein Raster unterteilt ist, daß jedem Rasterfeld dieses Rasters je ein Schalter zugeordnet ist. der auf Betätigung durch den Beobachter eine diesem Rasterfeld zugeordnete Visierrichtung festlegt, und daß eine

Vorrichtung vorgesehen ist, welche von dem betreffenden Schalter zur Einstellung des Visiermittels auf diese Visierrichtung aktiviert wird.

Die Vorrichtung kann mechanisch ausgebildet sein. Vorzugsweise ist sie jedoch als elektronische Vorrichtung ausgebildet, die mit kürzeren Ansprech- und Stellzeiten realisierbar ist als eine mechanische Vorrichtung.

Die Schalter sind zweckmäßig als Tastschalter ausgebildet und ir. einem in, unter, über oder neben dem Sichtf elJ angeordneten Tasterfeld gruppiert Handelt es sich bei dem Visiermittel um ein (gegenüber dem System nicht stabilisiertes) Zielgerät, so weist die elektronische Vorrichtung einen Summierer auf, der die Differenz der Ausgangs-Winkelgeschwindigkeitssignale eines Richtgriffes für das Zielgerät und eines mit dem System verbundenen Kreisels bildet und einem Integrierer als Eingangswert zugeführt, welcher als Anfangswert eine mit einem dem Schalten vorgegebene Visierrichtung erhält Für diese Ausgestaltung der Erfindung wird Schutz nur in Verbindung mit dem Hauptanspruch begehrt

Vorzugsweise ist das Zielgerät bzw. die oben erwähnte Visiermarke jedoch in mindestens einer Achse stabilisiert, d.h. von der Bewegung des eingangs erwähnten Systems entkoppelt, während das Sichtgerät unstabiüsiert, d. h. mit dem System derart verbunden ist, daß es dessen Bewegungen mitmacht Wird in diesem Fall die Stabilisierung des Zielgerätes durch einen eigenen Kreisel bewirkt, so ist vorteilhaft vorgesehen, daß die elektronische Vorrichtung einen den Winkel des Zielgerätes bezüglich des Systems messenden Winkelgeber aufweist, daß ein Summierer zum Bilden der Differenz zwischen den Ausgangssignalen des Winkelgebers und eines der Schalter vorgesehen ist, daß ein Speicher für das Differenzsignal einen negativen Anfangswertgeber für einen Integrierer bildet, der als Integranden die mittels eines Potentiometers vorgegebene Geschwindigkeitsänderung des inertialen Winkels zwischen einer raumfesten Richtung und der momentanen Visierrichtung des Zielgerätes eingegeben erhält, daß dem Integrierer ein Vergleicher nachgeschaltet ist, der feststellt, wenn der Integrierer von dem vergegebenen negativen Anfangswert auf Null hochgelaufen ist, und daß der Vergleicher einen Umschalter aktiviert, welcher den Integrierer und das Potentiometer vom Zielgerät abkoppelt und dieses mit einem vom Beobachter steuerbaren Richtgriff verbindet.

Ist das Visiermittel mit dem Turm starr verbunden, d. h. mit seiner optischen Achse parallel zur Seelenachse der ebenfalls im Azimut turmfesten Waffe ausgerichtet, dann wirkt die Vorrichtung zum Einstellen des Visiermittels zur Einstellung des Turmes in die gewünschte Richtung.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Anvisieren eines Objektes, insbesondere aus einem bewegbaren System, wie einem Fahrzeug, mit einer ein Sichtfeld aufweisenden Beobachtungsvorrichtung, wie einem Sichtgerät, und einem gesonderter Visiermittel.

Gemäß der Erfindung wird bei einem solchen Verfahren ein das anzuvisierende Objekt enthaltendes Rasterfeld in einem das Sichtfeld unterteilenden Raster von einem Beobachter ausgewählt und durch diese Auswahl ein selbsttätiges Ausrichten des Visiermittels auf eine dem Rasterfeid zugeordnete Visierrichtung ausgelöst.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschema einer Hinrichtung gemäß der Erfindung,
P -g, 2 eine Draufsicht auf ein mit der Emncr.iuiig

s nad.» Fig· 1 versehenes Fahrzeug und die beim Arbeiten !P.i; der Einrichtung relevanten Winkel;

Fig.3 ein Blockschaltbild einer Ausführung a».r Einrichtung gemäß der Erfindung;
Fig.4 ein Blockschaltbild einer abgewandelten

ίο Ausführung und

F i g. 5 eine konkrete Anordnung einer Einrichtung nach der Erfindung in einem Fahrzeug.

Zunächst sei Aufbau und Wirkungsweise einer Einrichtung zum schnellen Anvisieren eines Zieles

anhand der Blockdarstellung nach Fig. 1 allgemein erläutert Die Einrichtung, die an einem Fahrzeug, wie einem Panzer, angeordnet ist, umfaßt ein Zielgerät 1, das von einem Beobachter 3 über einen Richtgriff 2 gerichtet werden kann. Ferner ist ein Sichtgerät das

z. B. als Rundumsichtgerät ausgebildet sein kann, mit einem unter dem Sichtfeld 4 angebrachten Tastenfeld mit Tastschalter. 18 (Fig.3) verseilen. Über das Sichtfeld kann der Beobachter die Umgebung einsehen. Das Zielgerät 1 hat eine in der Drehachse für die

Azimutbewegung stabilisierte Eingangsoptik 6 sowie einen Einblick 7, z. B. ein Okular oder eine Mattscheibe.

Das Tastenfeld unterteilt das Sichtfeld 4 in über seine

Höhe reichende Streifen bzw. Rasterfelder 4', deren Anzahl und Anordnung derjenigen der Tastschalter 18 entspricht Jeder Tastschalter 18 löst auf Betätigung durch den Beobachter 3 hin eine selbsttätige Ausrichtung des Zielgerätes 1 auf je eine dem betreffenden Rasterfeld 4' zugeordnete azimutale Visierrichtung hin aus. Dies geschieht mittels einer elektronischen Vorrichtung 8, die ein von dem Tastenfeld 5 kommendes Signal entsprechend dem betätigten Tastschalter 18 in ein Winkelsignal umwandelt welches der Eingangsoptik

6 des Zielgerätes 1 zugeführt wird..

Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt:

Der Beobachter 3 benutzt zunächst nur das Sichtgerät, um sich im Gelände zu orientieren und ein Ziel cdszumachen. Macht er ein solches Ziel im Sichtfeld 4 des Sichtgerätes aus, so tippt er auf denjenigen Tastschalter in dem Tastenfeld 5, welcher dem

« ausgemachten Ziel am nächsten liegt Die elektronische Vorrichtung 8 bewirkt nun, daß die Eingangsoptik 6 des Zielgerätes 1 in ähnlicher Weise wie aufgrund eines Richtsignales vom Richtgriff 2 in die durch den betätigten Tastschalter vorgegebene Visierrichtung einschwenkt. Auf diese Weise wird eine schnelle Grobausrichtung des Zielgerätes 1 in Azimutrichtung auf ein Objekt erreicht, wobei die Genauigkeit mit der Feinheit der Rasterteilung des Sichtfeldes 4 bzw. mit der Anzah¹ der Tastschalter 18 im Tastenfeld 5 wächst.

ist der Einschwenkvorgang abgeschlossen, so schließt sich die Zielverfolgung an, indem nun über don Einblick

7 des Zielgerätes 1 weiter beobachtet und das Zielgerät über den Richtgriff 2 geführt wird. Die Zielverfolgung kann auch von einom anderen Beobachter übernommen werden, während dtr Beobachter 3 über das Sichtfeld 4 weiter das Gelände beobachtet und andere Ziele sucht.

Anhand der Fig.2 und 3, * seien nun die

Winkelsignalverarbeitung und die Wirkungsweise der Einrichtung zum schnellen Anvisieren anhand zweier

Beispiele for uie Ausführung der elektronischen

Vorrichtung 8 in: sinzeinen erläutert.

F i g. 2 zeir' den Grundriß eines Panzerfahrzeuges i, mit Turm 10. Für die Wirkungsweise und Anwendung

• von erfindungsgemäßer Einrichtung und Verfahren ist es jedoch bedeutungslos, daß es sich um einen Turmpanzer handelt. Die Einrichtung und das Verfahren sind ebenso bei turmlosen Panzerfahrzeugen verwendbar. In F i g. 2 sind das Zielgerät mit 1 und das Sichtfeld des Sichtgerätes mit 4 bezeichnet. Weiterhin sind in F i g. 2 verschiedene Winkel zwischen azimutalen Richtungen eingetragen, die auch in F i g. 3 angegeben sind. Es sind dies die turm- bzw. fahrzeugbezogenen Azimutwinkel & und α' (siehe auch F i g. 3) zwischen der Längsrichtung 11 des Panzerfahrzeuges 9 und der Visierrichtung 12 des Zielgerätes 1 sowie der Richtung 13 eines im Sichtgerät 4 ausgemachten Ziels. Es sind dies ferner die inertialen Azimutwinkel A und Φ zwischen einer beliebigen inertialen Richtung 14 und der momentanen Fahrzeug- bzw, Turmlängsrichtung 11 sowie der Visierrichtung 12 des Zielgerätes 1.

F i g. 3 zeigt die Prinzipschaltung einer elektronischen Vorrichtung 8 (Fig. 1), über welche die Richtung des Zielgerätes 1 automatisch mittels der Tastschalter 18 veränderbar isi.

In dieser Vorrichtung wird ein von dem Richtgriff 2 kommendes Signal, das charakteristisch für die Richtwinkelgeschwindigkeit + Φ des Zielgerätes 1 ist, einem Summierer 15 zugeführt. Ferner wird dem Summierer 15 ein von einem turm- bzw. fahrzeugfesten Kreisel 16 kommendes Signal zugeführt, das charakteristisch für die inertiale azimutale Winkelgeschwindigkeit +A des Turmes bzw. Fahrzeuges ist. Die Differenz dieser beiden Winkelgeschwindigkeitssignale entspricht der Richtwinkelgeschwindigkeit des Zielgerätes 1 (Fig. 1, 2) bezogen auf den Turm bzw. das Fahrzeug. Diese Differenz wird einem Integrierer 17 zugeführt, der daraus die azimutale Winkelvorgabe für das Zielgerät 1 erzeugt Der Anfangswert des Integrierers 17 wird durch Betätigen eines von mehreren Tastschaltern 18 mit nachgeschaltetem Potentiometer 19 festgelegt. Die Tastschalter 18 sind in dem Tastenfeld 5 (Fig. I) gruppiert.

Wenn das Zielgerät 1 in der Azimutachse primär stabilisiert ist, d. h. einen eigenen Kreisel aufweist, so können die erfindungsgemäße Einrichtung bzw. das Verfahren ohne Zuhilfenahme des in Fig.3 dargestellten Turm- bzw. fahrzeugfesten Kreisels 16 realisiert werden. F i g. 4 zeigt das Prinzipschaltbild einer elektronischen Vorrichtung, welche dies ermöglicht.

Das Zielgerät 1 bzw. seine Eingangsoptik 6, ist mit einem eigenen Kreisel 24 sowie einem Winkelgeber 27 ausgerüstet, der die Winkelstellung λ des Zielgerätes bezüglich des Turmes 10 bzw. des Fahrzeugs 9 mißt. Wird einer der Tastschalter 18 (F i g. 3) betätigt, so wird mit Hilfe eines Summierers 20 die Differenz λ' — λ zwischen dem von dem Tastschalter 18 und dem Winkelgeber 27 kommenden Signal gebildet und in einem Speicher 21 gespeichert Der Speicher 21 hält also die Winkeldifferenz zwischen der Blickrichtung des Zielgerätes 1 und der gewünschten Visierrichtung fest Von dem Speicher 21 wird dieses Differenzsignal einem Integrierer 22 als Anfangswert negativ zugeführt

Der Integrierer läuft nun mit der durch ein Potentiometer 23 vorgegebenen Geschwindigkeit Φ_ω von dem negativen Anfangswert —Δα. aus hoch. Gleichzeitig wird das von dem Potentiometer 23 kommende Signal anstatt des vom Richtgriff 2 kommenden Signals als Sollwert der Richtwinkelgeschwindigkeit der Zielgeräteeingangsoptik 6 dem Kreisel 24 des Zielgerätes zugeführt Die Signalumschaltung zwischen Richtgriff 2 und Potentiometer 23 wird durch einen Umschalter 25 bewerkstelligt. Ein Vergleicher 26 stellt fest, wenn der Integrierer 22 von dem erwähnten negativen Anfangswert bis auf Null hochgelaufen ist, und bewirkt dann ein Zurückschalten s des Umschalters 25, so daß wieder das Richtgeschwindigkeitssignal des Richtgriffs 2 an dem Kreisel 24 anliegt. Der Vorgang des Einlaufens des Zielgerätes auf die über das Sichtfeld 4 anvisierte Zielrichtung ist damit beendet.

Besonders vorteilhaft ist die gemeinsame Verwendung der beschriebenen neuen Einrichtung zum schnellen Anvisieren mit der eingangs beschriebenen bekannten Einrichtung zum optischen Erfassen und Verfolgen eines Objektes (DE-PS 25 13 760), wenn die letztere eigenstabilisiert ist. Der Kreisel 16 in Fig.3 kann dann der zur Eigenstabilisierung der letztgenannten Einrichtung ohnehin vorhandene Kreisel sein. Das Winkelsignal des Integrierers 17 gibt dann die Richtung der Visiermarke bezüglich des Fahrzeuges bzw. des Turmes an.

Wenn das Zielgerät nicht in der azimutalen Achse stabilisiert, d. h. nicht von den Bewegungen des Turmes entkoppelt ist, wie dies z. B. bei leichten Waffentürmen mit einem Zielperiskop der Fall sein kann, so tritt anstelle des Zielgerätes der Turm, d. h. die Rolle des Zielgerätes übernimmt der Turm mitsamt dem Zielperiskop oder Zielfernrohr.

Wenn der Turm in Azimut nicht stabilisiert ist, d. h. nicht von den Fahrzeugbewegungen entkoppelt ist, kann die neue Einrichtung immer noch sehr vorteilhaft zur Verkürzung von Reaktionszeiten verwendet werden, und zwar insbesondere in Kombination mit der erwähnten bekannten Einrichtung (DE-PS 25 13 760) zum optischen Erfassen und Verfolgen eines Objektes. Der Turm wird dann mit ;.-inem EichtgerSi, insbesondere einem RunJurnsichtferl: ausgerüstet das durch die Einrichtungen zum schnellen Anvisieren und zum optischen Erfassen und Verfolgen eines Objekts ergänzt ist. Der Beobachter benutzt diese beiden Einrichtungen in Kombination, so wie ein in Azimut entkoppeltes Zielgerät, und zwar auch während der Fahrt, bei der der Turm mit dem Fahrzeug verzurrt ist. Kommt es zum Schießhalt, so können Turm und Waffe reaktionsschnell auf die bereits anvisierte Richtung einlaufen, und es ist nur noch ein FeinrirM°n notwendig.

Fig.5 zeigt ein Beispiel für eine gerätetechnische Anordnung der Einrichtung an einem Beobachtungspiatz in einem Kampffahrzeng. Es handelt sich dabei um ein Sichtgerät, welches einen Kranz von Wink.ipiegeln so 28 aufweist, den Monitor 29 eines Zielgerätes, das auf Fernsehbasis z. B. mit einem Wärmebildgerät d leitet einen Richtgriff 2 zum Richten des Zielgerätes und das Tastenfeld 5 mit den Tastschaltern 18, das unter dem Sichtfeld 4 des Sichtgerätes angeordnet ist
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind auf die Unterteilung des Sichtfeldes in vertikale Streifen 4' beschränkt Damit ist nur eine azimutale automatische Einstellung der Visierrichtung des Zielgerätes durch Betätigen des betreffenden Tastschalters 18 möglich. Ist eine (zusätzliche) Einstellung in Elevationsrichtung gewünscht so kann natürlich auch eine (zusätzliche) horizontale Rasterteilung des Sichtfeldes vorgesehen sein. Dann ist entsprechend ein Tasterfeld vertikal in oder neben dem Sichtfeld 4 anzuordnen.
Der Monitor 29 ist so angeordnet, daß der Beobachter 3 ohne Kopfbewegung das Sichtfeid 4 des Sichtgerätes und den Bildschirm 6 im Auge behalten kann. Die Anordnung des Tastenfelds 5 unterhalb des

Sichtfelds 4. erlaubt dem Beobachter eine unmittelbare richtunesmäßige Zuordnung zwischen einem im Sichtfeld 4 erblickten Objekt und einem Tastschalter 18 im Tastenfeld 5, welcher daher bei Betätigung ein schnelles Anvisieren des ausgemachten Objektes herbeiführt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche;

1. Einrichtung zum Anvisieren eines Objektes, insbesondere aus einem bewegbaren System, wie einem Fahrzeug, mit einem ein Sichtfeld aufweisenden Sichtgerät, und einem gesonderten Visiermittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Sichtfeld

(4) des Sichtgerätes in ein Raster unterteilt ist, daß jedem Rasterfeld (4') dieses Rasters je ein Schalter (18) zugeordnet ist, der auf Betätigung durch den Beobachter eine diesem Rasterfeld zugeordnete Visierrichtung auswählt, und daß eine Vorrichtung (8) vorgesehen ist, welche von dem betreffenden Schalter (18) zur Einstellung des Visiermittels (1) auf diese Visierrichtung aktiviert wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Visiermittel eine in oder benachbart dem Sichtfeld angeordnete Visiermarke umfaßt

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, daourch gekennzeichnet, daß das Visiermittel ein gesondertes Zielgerät (i) ist

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Vorrichtung (8) einen Summierer (15) aufweist, der die Differenz (-Δ&) der Ausgangswinkelgeschwindigkeitssignale (-j-ii, +Φ) eines Richtgriffes (2) für das Zielgerät (1) und eines mit dem System verbundenen Kreisels (16) bildet und einem Integrierer (17) als Eingangswert zuführt, welcher als Anfangswert eine mit einem der Schalter (18) vorgegebene Visierrichtung (α') erhält

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zielgerät (?* in mindestens einer Achse stabilisiert, d. h. von Bewegung des Systems (9, 10) entkoppelt ist, während das Sichtgerät unstabilisiert ist

6. Einrichtung nach Anspruchs, bei dem das Zielgerät zur Stabilisierung mit einem eigenen Kreisel ausgerüstet ist dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Vorrichtung (8) einen den Winkel («) des Zielgerätes (1) bezüglich des Systems (10) messenden Winkelgeber (27) aufweist daß ein Summierer (20) zum Bilden der Differenz (Δλ) zwischen den Ausgangssignalen (α, «') des Winkelgebers (27) und eines der Schalter (18) vorgesehen ist, daß ein Speicher (21) für das Differenzsignal einen negativen Anfangswertgeber für einen Integrierer (22) bildet, der als Integranden die mittels eines Potentiometers (23) vorgegebene Geschwindigkeitsänderung ( + *m) des inertialen Winkels (Φ) zwischen einer raumfesten Richtung (14) und demomentanen Visierrichtung (12) des Zielgerätes (1) eingegeben erhält, daß dem Integrierer (22) ein Vergleicher (26) nachgeschaltet ist, der feststellt, wenn der Integrierer (22) von dem vorgegebenen negativen Anfangswert (—Δα.) auf Null hochgelaufen ist, und daß dir Vergleicher (26) einen Umschalter (25) aktiviert, welcher den Integrierer (22) und das Potentiometer (23) vom Zielgerät (1) abkoppelt und dieses mit einem vom Beobachter steuerbaren Richtgriff (2) verbindet

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die Schalter (18) als Tastschalter ausgebildet und in einem in, unter, über oder neben dem Sichtfeld angeordneten Tasterfeld

(5) gruppiert sind.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sichtgerät als

Kranz von Winkelspiegel (28) ausgebildet ist

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 8 für ein Fahrzeug mit einem drehbaren Turm, dadurch gekennzeichnet, daß das Visiermittel (1) im Azimut starr mit dem Turm (10) verbunden ist

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (8) zum Einstellen des Visiermittels (1) bzw. des Turmes (10) als elektronische Vorrichtung ausgebildet ist

11. Verfahren zufli Anvisieren eines Objektes, insbesondere aus einem bewegbaren System, wie einem Fahrzeug, mit einem ein Sichtfeld aufweisenden Sichtgerät und einem gesonderten Visiermittel, dadurch gekennzeichnet daß ein das anzuvisierende Objekt enthaltende Rasterfeld in einem das Sichtfeld unterteilenden Raster von einem Beobachter ausgewählt wird und durch diese Auswahl ein selbsttätiges Ausrichten des Visiermittels bzw. des Turmes auf eine dem Rasterfeld zugeordnete Visierrichtung ausgelöst wird.