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Testanordnung zur Ermittlung von Trefferfehlern
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Testanordnung zur Ermittlung von
Trefferfehlern für ein bestimmtes Ziel verfehlende Geschosse, insbesondere für mit
Annäherungszündern einstellbarer Ansprechempfindlichkeit versehene Geschosse.
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Zur Waffenerprobung und für Schießübungen ist es notwendig, als Trefferfehler
bezeichnete Fehlschüsse zu ermitteln. Hierbei ist es üblich, auf ein ganz bestimmtes
Ziel zu schießen und den Treffer oder den Trefferfehler zu registrieren. Die Zählung
der Treffer ergibt als Differenz zur Gesamtzahl der abgegebenen Schüsse ansich eine
objektive Aussage hinsichtlich der Trefferfehler, aber hierbei werden nur die eigentlichen
Treffer erfaßts ohne die Fehlschüsse zu bewerten. Gerade die Bewertung der Fehlschüsse
ist aber häufig wichtig, weil sich hierdurch Erkenntnisse zur Verbesserung der Trefferquote
oder über die Zuverlässigkeit der Zünder gewinnen lassen. Deshalb werden in jüngster
Zeit Testanordnungen zur Ermittlung und Bewertung von
Treffer fehlern
bevorzugt.
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Bei Testanordnungen zur Erfassung von Trefferfehlern kann als Zielobjekt
eine frei aufgehängte Kugel benutzt und von einem bestimmten Abstand beschossen
werden. Für die Kugel hat sich dabei ein Durchmesser von ca. 1 m als zweckmäßig
erwiesen, während für den Schießabstand eine Entfernung von 1 km gewählt wurde.
Die Erfassung von Trefferfehlern kann durch Beobachtung des Zielobjektes aus Schießrichtung
mit einer fotografischen Kamera erfolgen, aber wegen der hohen Geschoßgeschwindigkeit
m von rund 1000 - ergeben sich für den Zeitpunkt der Zielver-5 fehlung äußerst geringe
Zeitintervalle. Die Bildauslösung zum richtigen Zeitpunkt ist daher sehr problematisch.und
auch der Grund dafür, daß solche Testanordnungen sich in der Praxis noch nicht bewährt
haben.
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Zur Erfassung von Trefferfehlern ist auch der Einsatz einer Fernsehkamera
schon vorgeschlagen worden, die in Richtung der Geschoßbahn auf das Zielobjekt ausgerichtet
ist. Damit kann das Zielobjekt und seine unmittelbare Umgebung erfaßt werden, wobei
mit Hilfe eines Zeitzählers und der bekannten Geschoßgeschwindigkeit der Zeitpunkt
der Zielverfehlung und damit das interessierende Fernsehbild zur Auswertung herangezogen
werden kann. Eine eindeutige und ausreichend genaue Fehlerbewertung ist damit aber
noch nicht möglich, so daß auch diese Testanordnung als unbefriedigend gilt.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Testanordnung
der eingangs genannten Art vorzusehen, mit der eine exakte Erfassung und Auswertung
von Trefferfehlern möglich ist. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst,
daß die Bildsignale zweier aus verschiedenen Richtungen das Zielobjekt erfassender
Fernsehbildkameras während eines durch ein Startsignal und ein Schlußsignal begrenten
Zeitraumes
über einen Analog-Digital-Wandler je einem mehrere Teilbildspeicher
aufweisenden Bildspeicher zur zyklischen Speicherung der die Teilbilder repräsentierenden
Bilddaten zugeleitet sind, und daß die nach Auslösung eines Schlußsignals in den
Teilspeichern vorhandenen Bilddaten in einer Steuer- und Auswertestation zur Fehlerbewertung
verarbeitet werden.
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Die erfindungsgemäße Maßnahme bietet die Möglichkeit, eindeutige Meßergebnisse
sowohl bei Treffern als auch bei Trefferfehlern zu erzielen. Die Auswertung der
Meßkameras je links und rechts zur Flugbahn gestattet es, eine Auswertung der Geschoßposition
am Ziel ohne Einfluß der Geschoß-Fluggeschwindigkeit vorzunehmen. Weiterhin ist
die Genauigkeit der Auswertung erhöht, da als Bezugspunkt für eine stereoskopische
Auswertung das Zielobjekt herangezogen wird, welches sich in beiden Kameras gleichermaßen
abbildet. Hierdurch ist ein bildpunktsynchroner Betrieb der beiden Meßkameras gegeben,
der die stereoskopische Auswertung ermöglicht. Das Auswerteverfahren gestattet dabei
entweder den Abstand des Lichtblitzes zum Zielmittelpunkt bei Treffern oder bei
Trefferfehlern den Abstand beim Vorbeiflug des Geschosses zum Zielmittelpunkt zu
ermitteln. Dabei können die jeweils in einer Meßstation vorgesehenen Fernsehbildkameras
über eine Steuerstufe von der Steuer- und Auswertestation fernsteuerbar sein, wobei
in der Steuer- und Auswertestation eine vom Startsignal und einem Schlußsignal beeinflußbare
Triggerstufe zur Steuerung eines die Fernsehbildkameras synchronisierenden Synchrongenerators
vorgesehen ist.
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Zur Auswertung können dabei die nach Auslösung eines Schlußsignals
in den Bildspeichern der Meßstationen gespeicherten Bilddaten nacheinander zur Steuer-
und Auswertestation übertragen und in einen aus mehreren Teilbildspeichern bestehenden
Bildspeicher
eingegeben werden. Die Bilddaten einer Meßstation werden dann nacheinander auf ein
zur Trefferfehlerbewertung unterscheidbares Kriterium untersucht, wobei die Bilddaten
des dieses Kriterium enthaltenden Teilbildes in einen Zusatzspeicher übertragen
werden, zum Vergleich mit den Bilddaten des zugeordneten Teilbildes der nachfolgend
von der zweiten Meßstation empfangenen Daten.
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Für die Auswertung ist dabei in der Steuer- und Auswertestation ein
über Dateneingabegeräte programmierbarer Zentralrechner vorgesehen, der mit dem
Bildspeicher und einem die Bilddaten dieses Bildspeichers beeinflussenden Bilddaten-prozessor
in gegenseitiger Funktionsverbindung steht.Der Bilddatenprozessor führt eine methodische
Aufbereitung der Bilddaten des zur Auswertung herangezogenen Teilbildes durch mit
dem Ziel, die ursprünglich kontrastarme Geschoßabbildung verbessert darzustellen.
Weiterhin dient der Bilddatenprozessor dazu, definierte Auswertemarkierungen bildpunktgenau
und ohne Einfluß von Parallaxefehlern in den auszuwertenden Teilbildern zu projizieren.
Ein mit Daten vom Bilddatenprozessor versorgten Digital-Analog Wandler führt dessen
Ausgangssignale einem Monitor zur wahlweisen Wiedergabe der Teilbilder und/oder
einei Aufzeichnungsgerät zur Dokumentation zu.
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Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen: Fig. t die Testanordnung mit der räumlichen Zuordnung von zwei das Zielobjekt
beobachtenden Meßstationen und Fig. 2 ein Blockschaltbild der gesamten Testanordnung.
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In der Darstellung nach Fig. 1 ist das Prinzip der Testanordnung abgebildet,
mit einer ersten Meßstation 1 und einer zweiten Meßstation 2. Beide Meßstationen
1, 2 sind auf das Zielobjekt 3 ausgerichtet, das von einem als Block dargestellten
Geschütz 4 beschossen werden kann. Das Geschütz 4 ist in einer Entfernung von 1
km vor dem Zielobjekt 3 angeordnet und es bildet mit den Meßstationen 1, 2 jeweils
einen Winkel « deren Summe im Bereich von 90 liegt. Neben dem Geschütz 4 ist eine
Steuer- und Auswertestation als Block 5 angedeutet.
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Wie das Blockschaltbild nach Fig. 2 zeigt, besteht die Testanordnung
aus den beiden Meßstationen 1, 2 deren Aufbau sich nicht unterscheidet. Es werden
daher lediglich die Einzelheiten einer Meßstation erläutert und nur das Zusammenwirken
näher erklärt. Beide Meßstationen 1 2 bestehen jeweils aus einer Fernsehbildkamera
10 deren Ausgangssignale sowohl einem Analog-Digital-Wandler 11 als auch einem Detonationsblitzkomparator
12 zugeleitet sind. Die Ausgangssignale des Analog-Digital-Wandlers 11 sind je einem
aus 6 Teilspeichern zu 2 MBIT bestehenden Bildspeichers 13 zur zyklischen Speicherung
der die Teilbilder repräsentierenden Bilddaten zugeleitet. Während eines Testoorgangs
werden daher die Daten jeweils eines Teilbildes in einen Teilspeicher eingegeben
und beim Erreichen des 6. Teilspeichers dann wieder beim Teilspeicher 1 angefangen.
Dieser Vorgang läuft so lange ab, bis ein Schlußsignal den Zyklus abbricht.
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Das Schlußsignal kann durch den Detonationsblitzkomparator 12 und
zwar bei einem Treffer aufgrund des Detonationsblitzes ausgelöst werden. Dieses
Schlußsignal ist dem Bildspeicher 13 zugeleitet, so daß die zuletzt in die Teilspeicher
eingegebenen Daten der Teilbilder gespeichert bleiben. Von dem Bildspeicher 13 gelangen
die Bilddaten bei noch einem zu erläuternden Befehl auf einen PCM Kodierer 14 und
anschließend auf einen Datensender 15
zur Übertragung zur Steuer-
und Auswertestation 5. Von der Steuer- und Auswertestation 5 empfangen die Meßstationen
1, 2 mit einem Empfänger 16 PCM verschlüsselte Befehle1 die nach Dekodierung in
einem PCM Dekodierer 17 über eine Steuerstufe 18 die zugeordneten Fernsehbildkameras
10 und die zugeordneten Bildspeicher 14 steuern. Hierbei handelt es sich z.B. um
Synchronisationssginale für die Fernsehbildkameras 10 und um ein Schlußsignal, das
bei Fehlschussen den Testvorgang abbricht. Außerdem wird über diesen Weg der Befehl
für den Bildspeicher 13 zur Weitergabe der Bilddaten an die PCM-Kodierer 14 von
der Steuer-und Auswertestation 5 übertragen.
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Die Steuer- und Auswertestation 5 hat eine Doppelfunktion und besteht
aus einer Steuereinheit 20 und einer Auswerteeinheit 21.
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Die Steuereinheit enthält eine Triggerstufe 25, welche durch ein als
Pfeil angedeutetes Startsignal beeinflußt wird. Dieses Startsignal kann entweder
mit dem Abschuß elektrisch, akustisch oder optisch über den Lichtblitz erzeugt werden.
Außerdem erhält die Triggerstufe 25 von einer Schaltstufe 26 ein Schlußsignal1 das
in dieser Schaltstufe 26 in Abhängigkeit von der eingebbaren Geschoßgeschwindigkeit
dann erzeugt wird, wenn ein Trefferfehler vorliegt. Hiermit wird der Abbruch eines
Testvorganges nach einer bestimmten von der Geschoßgeschwindigkeit abhängigen Zeit
ausgelöst, wobei sichergestellt ist, daß dieser Abbruch nach Vorbeiflug des Geschosses
am Ziel erfolgt. In der Steuereinheit ist weiterhin ein Synchrongenerator 27 vorgesehen,
dessen Synchronsignale sowohl der Triggerstufe 25 als auch einem Steuerpult 28 zugeleitet
sind. Vom Steuerpult 28 aus kann die gesamte Testanordnung durch einen Operateur
bedient werden.
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Die Ausgangssignale des Steuerpultes 28 über das auch die Daten der
Triggerstufe 25 geleitet sind, werden einem PCMKodierer 29 zugeleitet und anschließend
einem Sender 30 aufgeschaltet
zur Übertragung zu den Empfängern
16 der Meßstationen 1, 2.
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Neben der Steuereinheit 20 ist in der Steuer- und Auswertestation
5 die Auswerteeinheit 21 vorgesehen, die als Eingang einen Empfänger 35 mit nachgeschaltetem
PCM Dekodierer 36 aufweist. Hierüber empfängt die Auswerteeinheit die Bilddaten
der Meßstationen 1, 2, welche nach der Dekodierung einem Bildspeicher 37 zugeleitet
sind. Der Bildspeicher 37 besteht ebenfalls aus 20 MBIT Teilspeichern, deren Anzahl
gegenüber der die Bildspeicher der Meßstationen 1, 2 bildenden Teilspeicher um 1
vermehrt ist. In diesen als Zusatzspeicher wirkenden Teilspeicher wird dasjenige
Teilbild einer Meßstation 1, 2 eingespeichert, das das für die Auswertung wichtige
Kriterium enthält. Vom Bildspeicher 37 können die gespeicherten Bilddaten über einen
Bilddatenprozessor 38 entnommen werden, der mit einem Zentralrechner 39 in gegenseitiger
Funktionsverbindung steht. Dieser Zentralrechner kann über Dateneingabegeräte verschiedener
Bauart programmiert und gesteuert werden, um ganz bestimmten Anforderungen zu genügen.
Mit diesem Zentralrechner 39 steht der Bildspeicher 37 ebenfalls in gegenseitiger
Funktionsverbindung. Die Ausgangssignale des Bild= datenprozessors 38 werden danach
auf einen vom Zentralrechner 39 gesteuerten Digital-Analog-Wandler 40 gegeben, um
dann auf einem Monitor 41 dargestellt und/oder einem Aufzeichnungsgerät 42 zur Dokumentation
aufgezeichnet zu werden.
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Beim Einsatz der Testanordnung wird wie bereits erwähnt, die Steuerung
vom Steuerpult 28 der Steuereinheit 20 vorgenommen.
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Zur Verbesserung der Detailerkennbarkeit sowie zur Erhöhung der Meßgenauigkeit
können für die Fernsehbildkameras 10 in den Meßstationen 1, 2 Kameras mit 875 Zeilen
und 50 Teilbildern pro Sekunde eingesetzt werden. Der Synchrongenerator 27 in der
Steuereinheit 20 erzeugt dabei alle Taktimpulse zur Zeilensynchronisierung
beider
Fernsehbildkameras 10 und sorgt damit für eine bildpunktsynchrone Abtastung des
Zielobjektes 3. Das Starten der Testanordnung wird über die mit dem Abschuß beeinflußte
Triggerstufe 25 bewirkt, welche dabei ein Startsignal in Form eines Startimpulses
erzeugt. Dieses über den Sender 30 zu den Meßstationen 1, 2 übertragene Startsignal
befiehlt dort das zyklische Laden der Bildspeicher 13 und außerdem wird mit Hilfe
dieses Startsignales und der Schaltstufe 26 ein Schlußsignal ausgelöst, wenn kein
Treffer erzielt wurde. Im Steuerpult 28 sind dabei alle Steuervorrichtungen für
die Fernbedienung der Meßstationen einschließlich einer Möglichkeit zur Prüfung
der Betriebsbereitschaft vorgesehen. Die jeweils ausgelösten Befehle werden im PCM
Kodierer 29 kodiert und über den Sender 30 zu dem Empfänger 16 der Meßstationen
übertragen. Damit können ztB. neben dem Startsignal Befehle wie Fokus Brennweite,
Verstärkung, positiv/negativ Bild sowie die Synchronisationssignale übertragen werden.
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Nach der Auslösung eines Schusses werden die von den Meßstationen
mit den Fernsehbildkameras 10 aufgenommenen Bildsignalein digitale Bilddaten gewandelt
und im Bildspeicher 13 zyklisch gespeichert. Das bedeutet, jeweils ein Teilspeicher
des Bildspeichers erhält die Bilddaten eines Teilbildes, bis alle Teilspeicher geladen
sind. Anschließend erfolgt jeweils in der gleichen Reihenfolge ein Neuaufladen der
Teilspeicher, bis der Vorgang durch ein Schlußsignal abgebrochen wird. Das Schlußsignal
kann hierbei durch einen mit dem Detonationsblitzkomparator 12 ermittelten Treffer
oder der Schaltstufe 26 erzeugt werden.
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Bei Auslösung eines Schlußsignals sind aber in den 6 Teilspeichern
der Bildspeicher 13 Bilddaten gespeichert, welche eine Bewertung des durchgeführten
Testschusses erlauben.
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Zur Bewertung des Testschusses werden zunächst die Bilddaten einer
Meßstation zur Auswerteeinheit 21 übertragen. Dazu werden die Daten durch Befehl
vom Steuerpult 28 der Steuereinheit auf den PCM Kodierer 14 gegeben und mit dem
Sender zur Auswerteeinheit gesendet. Dort werden die Daten mit dem Empfänger 35
empfangen, ie PCM Dekodierer 36 dekodiert und in einen ebenfalls aus Teilspeichern
bestehenden Bildspeicher 37 gegeben. Die Bilddaten können danach über den vom Zentralrechner
39 gesteuerten Bilddatenprozessor 38 und einen Digital-Analog-Wandler 40 auf einem
Monitor dargestellt werden. Das für die Auswertung relevante Teilbild wird dann
in den Zusatzspeicher und zwar in den um einen Teilspeicher vermehrten Bildspeicher
37 eingegeben, um mit den Bilddaten der zweiten Neßstation, die nachfolgend von
dieser in die Auswerteeinheit 21 auf die gleiche Art übertragen werden, verglichen
zu werden. Ein Aufzeichnungsgerät 42 gestattet dabei das ermitteln te Testergebnis
für Dokumentationszwecke aufzubewahren.
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Wie Versuche gezeigt haben kann mit der erfindungsgemäßen Test ordnung
eine eindeutige Abbildung von Geschoßbahnen zur Auswertung erzielt werden. Dabei
ist es noch möglich, durch spezielle Filterung der Bilddaten, eine Erhöhung des
Störabstandes zu erzielen. Außerdem kann durch eine Kantenanhebung und/oder durch
örtliche Grauwertnpassung der Anfzngz- bzw. Endpunkt einer Geschoßbahn für die Frkennbarkeit
noch deutlich erhöht werden. Möglich ist auch eine Subtraktion zweier benachbarter
Teilbilder zur Darstellung einer Geschoßbahn als Differenzbild.
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Für den Bilddatenprozessor kann dabei eine vom Zentralrechner 39 gesteuerte
Prozessoreinheit eingesetzt werden zur Direktverarbeitung der digitalen Bildsignale.
Dadurch läßt
sich ein leistungsfähiges System zur anwenderbezogenen
Verarbeitung des aufgenommenen Bildinhaltes erzielen. Hierfür können spezielle in
peripheren Dateneingabegeräten 43 gespeicherte Verfahren benutzt werden, um die
für die Auswertung relevanten Teilbilder der Meßstationen zu ermitteln und auf dem
Monitor 41 darzustellen bzw. mit dem Aufzeichnungsgerät 42 aufzuzeichnen.
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Ein mit dem Zentralrechner 39 in gegenseitiger Funktionsverbindung
stehender Marker liefert dabei Daten für ein zusätzlich in das Monitorbild einzublendendes
Kreuz, das vom Operateur auf der Ziellinie, dem Anfangs- oder Endpunkt der Geschoßbahn,
positioniert werden kann. Die Marker Position kann als Bildpunktadresse in den Zentralrechner
übernommen werden, um gegebenenfalls geometrische Verzeichnungen der Fernsehbildkameras
zu eliminieren. Mit den korrigierten Werten wird dann der Rechenalgorithmus zur
Positionsbestimmung durchlaufen und das Ergebnis angezeigt. Auf diese Weise ist
es relativ früh (ca. 10 Min.) nach einem Schuß möglich, ein Auswerteergebnis zu
erhalten.
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Zusammenstellung der Bezugszahlen 1 erste Meßstation 2 zweite Meßstation
3 Zielobjekt 4 Geschütz 5 Steuer- und Auswertestation 10 Fernsehbildkamera 11 Analog-Digital-Wandler
12 Detonationsblitzkomparator 13 Bildspeicher 14 PCM Kodierer 15 Datensender 16
Empfänger 17 PCM Dekodierer 18 Steuerstufe 20 Steuereinheit 21 Auswerteeinheit 25
Triggerstufe 26 Schaltstufe 27 Synchrongenerator 28 Steuerpult 29 PCM Kodierer 30
Sender 35 Empfänger 36 PCM Dekodierer 37 Bildspeicher 38 Bilddatenprozessor 39 Zentralrechner
40 Digital-Analog-Wandler 41 Monitor 42 Aufzeichnungsgerät 43 Dateneingabegerät
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