DE3121488C2 - Einrichtung zur Schußsimulation von visiergesteuerten Lenkflugkörpern - Google Patents

Abstract

Die Ankopplung eines Lasersenders für Schußsimulation an ein insbesondere mit periskopischen Richtmitteln versehenes Visier erfolgt erfindungsgemäß ohne feste mechanische Justierung in der Weise, daß ein zur Laserstrahlrichtung entgegengesetzt paralleler Referenzlichtstrahl in das Eintrittsfenster des Visiers eingeblendet und die Winkelabweichung zwischen dem Referenzlichtstrahl und der Visierlinse erfaßt und bei der Auswertung der vom Ziel reflektierten Lasersignale rechnerisch mit berücksichtigt werden. Die Erfindung ist vor allem für die Schußsimulation von Lenkflugkörpern geeignet und in diesem Fall kann das am Visier für die Steuerung des Lenkflugkörpers vorgesehene Goniometer auch zur winkelmäßigen Erfassung des an die Eigenstrahlung eines Flugkörpers angepaßten Referenzlichtstrahls dienen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bewertung des Anvisierens eines Ziels mittels eines eine Visierlinie definierenden Visiers, insbesondere beim Simulieren des Scnießens mit visiergesteuerten Lenkflugkörpern, mit einem Lasersender zum Aussenden von Lasersignalen, einem Empfänger für von einem Ziel reflektierte Lasersignale, einer Einrichtung zum Feststellen von Winkelabweichungen zwischen den Lasersignalen und der Visierlinie und einer Auswerteeinrichtung für die Winkelabweichungen.

Eine Einrichtung dieser Art ist aus DE-PS 28 46 962 bekannt. Bei dieser bekannten Einrichtung muß der Lasersender starr mit dem Visier gekoppelt und bezüglich der Visierlinie exakt und unveränderlich justiert sein. In der Praxis bereitet es aber häufig Schwierigkeiten, die Meßbaugruppe (Lasersender und Empfänger) der Schußsimulationseinrichtung exakt und unverändert mit gleicher oder paralleler optischer Achse wie die Visierlinie anzuordnen. Dies ist z. B. der Fall bei Visieren, die Teil einer Richtanlage eines Panzerfahrzeugs sind und periskopische Richtmittel mit drehbarem Umlaufspiegel für mindestens vertikale Ablenkung (Winkelspiegel od. dgl.) aufweisen. In einem solchen Fall ist eine äußere starre Ankopplung des Lasersenders mindestens bezüglich der vertikalen Visierbewegungen nicht möglich, und eine Integration in den Strahlengang der periskopischen Richtmittel verbietet sich häufig aus Kostengründen und würde außerdem die unveränderte Verwendung der Schußsimulationeinrichtung bei Richtvisieren verschiedener Bauart unmöglich machen. Auch physikalische Gründe, z. B. Nichtübereinstimmung zwischen der Wellenlänge der vom Lasersender ausgesendeten Lasersignale und dem optischen Durchlaßbereich der Richtmittel können eine solche Integration der Strahlengänge unmöglich machen.

Aus der DE-AS 20 08 986 ist eine Einrichtung zum Simulieren des Schießens mit visiergesteuerten Lenkflugkörpern bekannt, bei der ein Lasersender mittels Stellmotoren den Bewegungen des Visiers nachgeführt wird, wobei durch besondere Simulationssignalerzeuger Abweichungen zwischen der Ausrichtung des Lasersenders und des Visiers entsprechend dem dynamischen Lenkverhalten eines Geschosses erzeugt werden

können. Eine mit dem Lasersender verbundene Lichtquelle blendet einen den optischen Eindruck des Lenkflugkörpers wiedergebenden Lichtpunkt in das Visier ein, die Lage dieses Lichtpunktes ist aber für die Bewertung des Schusses ohne Bedeutung. Die bei dieser bekannten Einrichtung erforderlichen Nachführmittel für den Lasersender können grundsätzlich nicht mit der für eine exakte Schußbewertung erforderlichen Genauigkeit und Trägheitsannut arbeiten. Grundsätzlich muß von einer derartigen Schußsimulationseinrichtung eine Meßgenauigkeit von weniger als 0,15 mrad verlangt werden, während auf dem Markt erhältliche Nachfühl einrichtungen bestenfalls mit Genauigkeiten von ±2 mrad arbeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine is Einrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie bezogen auf die Visierachse, alle zur simulierten Schußbewertung erforderlichen Daten mit vergleichsweise geringem Aufwand und hoher Präzision messen kann, ohne daß eine starre achsparallele Ankopplung und Justierung des Lasersenders an das Visier oder eine optische integration des Lasersenders in den Strahlengang des Visiers oder eine exakte Nachführung des Lasersenders auf die Visierlinie erforderlich ist

Die Aufgabe wird erfindungegemäß dadurch gelöst, daß die Aussendeeinrichtung des Lasersenders bezüglich mindestens eines Freiheitsgrades unabhängig von der Visierlinie steuerbar ist zur Durchführung einer Zielverfolgungs- oder Zielabtastbewegung, daß der Lasersender eine Einrichtung zum Einblenden eines zur Aussenderichtung der Lasersignale parallelen Referenz-Strahlungsbündels in das Eintrittsfenster des Visiers aufweist und daß das Visier eine Winkelmeßeinrichtung zum Bestimmen der Winkelabweichung zwischen dem Referenz-Strahlungsbündel und der Visierli- j> nie und zur Erzeugung entsprechender Abweichungssignale aufweist, die der Auswerteeinrichtung zugeführt werden.

Im Gegensatz zur bekannten Einrichtung wird der stafr justierte Bezug zwischen der Visierlinie und der Aussenderichtung der Lasersignale mindestens in einer Dimension aufgegeben. Der Lasersender erfaßt das Ziel durch vom Visier unabhängige Abtast- oder Nachführbewegung (Tracking), und der nötige Bezug zur Visierlinie wird erhalten, indem die Winkelabweichung ·»? zwischen der Aussenderichtung und der momentanen Lage der Visierlinie gemessen wird, end zwar mittels des in das Visier eingeblendeten, zur Lasersenderichtung parallelen Referenz-Strahlenbündels, dessen Winkel relativ zur Visierlinie mittels im Visier vorgesehener ><> Winkelmeßeinrichtungen erfaßt wird.

Die erfindungsgemäße Einrichtung bietet den besonderen VorU.il, daß irgendwelche Eingriffe in die Mechanik und/oder den optischen Strahlengang von vorhandenen Visiereinrichtungen nicht erforderlich » sind. Die Kopplung zwischen der Visiereinrichtung und dem Lasersender ist durch die Einblendung des Referenz-Strahlungsbündels von vorne in das Eintrittsfenster des Visiers gegeben. Dabei kann sich die Erfindung die Tatsache zunutze machen, daß übliche to Visiereinrichtungen, die als Rieht- oder Lenkeinrichtungen zum Erzeugen der Lenksignaie für Lenkflugkörper ausgebildet sind, ohnehin mit einem auf die Eigenstrahlung des Flugkörpers ansprechenden Winkelmeßgerät (Goniometer) versehen sind. Solche üblichen Richtvisiere können ohne jed<;n erforderlichen Eingriff mit der erfindungsgemäßen S^hußsimulationseinrichtung verwendet werden, wenn f'afür gesorgt ist, daß das Referenz-Strahlungsbündel hinsichtlich Wellenlänge und Intensität an die Eigenstrahlung eines zu simulierenden Flugkörpers angepaßt ist, wobei dann lediglich die vom Goniometer erzeugten Lenksignale abgegriffen und als auszuwertende Signale der Auswerteeinrichtung der Schußsimulationseinrichtung zuzuführen sind.

In vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird ein Sampling der Abweichungssignale durchgeführt, indem an die Meßeinrichtung eine vom Empfänger zeitlich steuerbare Signalabgriffseinrichtung angeschlossen ist, die nur bei Empfang vom Ziel reflektierter Laserstrahlung die Abweichungssignale zur Auswerteeinrichtung bzw. zum Zwischenspeicher durchläßt. Es werden somit nur diejenigen Signale ausgewertet, die beim Auftreten einer Retroreflexion von einem Ziel vorliegen und daher die Abweichung zwischen dem in diesem Moment vom Lasersender repräsentierten idealen Richtpunkt und dem tatsächlichen Richtpunkt des Visiers wiedergeben.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert

F i g. 1 zeigt schematisch den periskopischen Richt- und Lenkteil einer Visiereinrichtung sowie den Larsrsender und die Auswertemittel der Schußsimulationseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform.

F i g. 2 zeigt schematisch in Draufsicht den Lasersender und den periskopischen Richtteil des Visiers gemäß einer anderen Ausführungsform.

In F i g. 1 ist mit 10 das als periskopisches Richtmittel ausgebildete Visier angedeutet, wie es insbesondere bei Panzerfahrzeugen Verwendung findet. Ober das Okular 12 und zwei Umlenkspiegel 14,16, und ein Lichteintrittsfenster 18 ist ein Beobachten und Anvisieren längs einer z. B. durch Fadenkreuz festgelegten Visierlinie 20 möglich. Für die Seitenrichtbewegungen ist das Visier als Ganzes um eine vertikale Achse schwenkbar. Für die Höhenrichtbewegungen kann mindestens der obere Umlenkspiegel 16 z. B. mittels eines Richtgriffs 22 um eine horizontale Achse verstellbar sein. Im Strahlengang i-t ein Strahlleiter 24 und ein Umlenkspiegel 26 aageordnet, durch die über das Eintrittsfenster 18 einfallende Eigenstrahlung eines Lenkflugkörpers, insbesondere Strahlung im Infrarotbereich, auf ein Winkelmeßgerät (Goniometer) 28 gelenkt wird. Entsprechend der Winkelabweichung zwischen der momentanen Position des die Eigenstrahlung erzeugenden Flugkörpers und der Visierlinie 20 erzeugt das Goniometer 28 Signale, die beim tatsächlichen Schießen einer Lenkvorrichtung 30 zugeführt werden, die die erforderlichen Lenksignale für den Flugkörper erzeugt und zu diesem übermittelt.

Für das Simulieren des Schießens ist eine Lasersendeeinht-it J2 vorgesehen, die ein Lasersendeelement 34 enthält, welches über eine bei 36 angedeutete Optik Laserstrahlung entlang einer Achse 38 aussendet. Von einem von der Strahlung getroffenen Ziel zurückreflektierte Laserstrahlung gelangt über einen Strahlteiler 40 zu einem Empfänger "2.

Die Lasersendeeinheit 32 ist bezüglich der horizontalen Bewegungen starr mit dem Visier 10 gekoppelt. Sie kann z. B., wie in F i g. 2 dargestellt, auf der vsrlängerten Achse oder Welle 60 des oberen Umlenkspiegels 16 sitzen. Sie kann (muß aber nicht) auch den Schwenkbewegungen des oberen Umlenkspiegels 16 in der vertikalen Richtung folgen, wobei aber eine Parallelität zwischen der Aussenderichtung 38 und der Visierachse

20 nicht gewährleistet ist, da bei Drehung des Umlenkspiegels 16 die Visierlinie 20 um den doppelten Betrag geschwenkt wird.

Für die Bewertung des mittels Laserstrahlung simulierten Schusses ist es erforderlich, die Winkel ■-, zwischen der Richtung, in der sich das die Strahlung reflektierende Ziel befindet, und der Visierlinie 20 während mindestens eines Teils der Klugzeit des simulierten Flugkörpers zu bestimmen und für eine Trefferanzeige auszuwerten. Dies geschieht mit der to erfindungsgemäßen Einrichtung wie folgt:

Bezüglich der Horizontalrichtung ist ein fesler Bezug /wischen dem Lasersender und der Visierlinie 20 gegeben. Es genügt daher, wenn mittels der reflektierten Lasersignale clic Ziclablage von einer Bc/ugslinic r, des Lasersenders festgestellt wird. Dies kann in an sich bekannter Weise dadurch erfolgen. daß eine hüri/ontal angeordnete Reihe von Lascrsendeelementcn 66 der Reihe nach angesteuert ^wcrd'?n und dadurch den Zielbereich horizontal abtasten, wobei aus der Kennung jo und/oder dem zeitlichen Bezug der retrcreflektierten Signale die seitliche Winkelablage des Ziels bestimmbar ist.

Bezüglich der Vertikalbewegung ist die Lasersendeeinheit 32 insgesamt so ausgebildet, daß sie in jeden r> llöhenwinkel gedreht werden kann, der auch über das periskopische Visier 10 erreichbar ist. Die Lasersendeeinheit 32 wird mittels (nicht dargestellter) motorischer Verstelleinrichtung kontinuierlich über diesen vertikalen Winkelbereich geschwenkt. Dabei senden die u> Lasersendeclemente34 Laserimpulse in einer Folge, die gewährleistet, daß über die vertikale Schwenkbewegung aufeinanderfolgende Meßzeilen beleuchtet werden. Sobald hierbei der ideale Richtpunkt erreicht wird, beleuchtet mindestens ein Lasersendeelcment 34 das r> vorzugsweise mit geeigneten Retroreflektoren ausgestattete Ziel, und die retroreflektierte Laserstrahlung wird von der Linse 36 über den Strahlteilcr 40 auf den Empfänger 42 abgebildf t. Die vertikale Schwenkbewegung der Lasersendeeinheit 32 wird gesteuert durch 4i> eine Nachführsteuerung 44, die vom Empfänger 42 so gesteuert werden kann, daß nach Erfassung eines retroreflektierenden Ziels die Lasersendeeinheit 32 nunmehr kontinuierlich immer wieder über das Ziel. d. h. den idealen Richtpunkt geführt wird. 4-,

In der Lasersendeeinheit 32 ist ferner eine Einrichtung zur Erzeugung eines Referenz-Strahlungsbündels angeordnet, dessen Achse 46 exakt parallel zur Aussenderichtung 38 der Lasersignale justiert ist. Diese Einrichtung hai einen Kollimatorstrahlengang und ist in der Figur durch eine Lichtquelle 48, eine Blende 50 und eine parallelrichtende Optik 52 angedeutet. Ein Umlenkprisma 54, welches die Strahlrichtung 46 um exakt 180° umlenkt, ist so angeordnet, daß es das Eintrittsfenster 18 der Visierrichteinheit 10 teilweise ΐ5 übergreift, so daß das Referenz-Strahlungsbündel 46 in exakt entgegengesetzt paralleler Richtung wie die Aussenderichtung 38 der Lasersignale in das Eintrittsfenster 18 eintritt und über den Umlenkspiegel 16 und Strahlteiler 24 zum Goniometer 28 gelangt. Das Referenz-Sirahlungsbündel wird mit solcher Wellenlänge, Intensität und Parallelität erzeugt, daß es vom Goniometer 28 in gleicher Weise und mit gleicher Genauigkeit erfaßt werden kann wie die von einem echten Flugkörper stammende Higenstrahlung. Vorzugsweise liegt die Wellenlänge des Referenz-Strahlungsbündels im Infrarotbereich.

Das Goniometer erzeugt dann Signale, die der Winkelabwcichung des Referenz-Strahlungsbündels 46. und damit auch der Strahlausscndeachse 38. von der Visierlinie 20 entsprechen. Jeweils im Moment der gemessenen Retroreflcxion sind diese Signale, z. B. eine Spannung, proportional der Abweichung des realen Richtpunktes vom idealen Richtpunkt. Der Empfänger 42 steuert eine Signalabgriffseinrichtung 62 derart, daß nur die im Augenblick der Retroreflexion jeweils vorhandenen Spannungswerte durchgelassen und einem Zwischenspeicher 60 zugeführt werden, wo sie /wischengespeichert und dann in der Auswerfeinrichtung 56 ausgewertet werden. Durch Auswertung der Winkelabweichung der ständig auf das Ziel gerichteten Laseraussendungsrichtung 38 von der Visierlinie 20 über mindestens einen Teil der für den simulierten Flugkörper anzunehmenden Flugzeit, insbesondere über den letzten Teil dieser Flugzeit, wird eine Trefferanzeige 58 angesteuert.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann durch zusätrliche, zum Teil an sich bekannte Hinrichtungen ergänzt werden. Insbesondere wird in der Regel eine Einrichtung vorgesehen sein, die aus der Laufzeit der vom Ziel reflektierten Lasersignale die Zielentfernung bestimmt und daraus die bei der Auswertung des simulierten Schusses zugrundezulegende Flugzeit des simulierten Flugkörpers errechnet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Tracking-Steuereinrichtung 44 so ausgebildet sein, daß sie bei Vorhandensein von mehreren reflektierenden Zielen die Aussenderichtung 38 auf dasjenige Ziel gerichtet hält, welches sich der Visierlinie am nächsten befindet, also die kleinste Ablagespannung am Goniometer 28 erzeugt. Das Ausgangssignal des Goniometers 28 kann auch der Tracking-Steuereinheit 44 zugeführt werden.

Ferner kann auch vorgesehen sein, daß die Lasersendeeinheit 32 mit der Richteinheit 10 des Visiers durch eine (nicht dargestellte) Grobnachführeinrichtung verbunden ist. wodurch die zu verarbeitenden Ablagesignale des Goniometers 28 verkleinert werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Lasersendeeinheit 32 auch dazu benutzt werden, durch entsprechende Kodierung der Lasersignale Information zum Ziel zu übertragen, insbesondere eine Information über das Ergebnis der Trefferbewertung, durch die am Ziel entsprechende Wirkungen, z. B. Beschußanzeige. pyrotechnische Darstellung einer Trefferwirkung u. dgl., ausgelöst werden kann. Zu diesem Zweck kann eine das Lasersendeelement 34 ansteuernde (nicht dargestellte) Kodiereinrichtung fnit der Auswerteeinrichtung 56 verbunden sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Bewertung des Anvisierens eines Ziels mittels eines eine Visierlinie definierenden Visiers, insbesondere beim Simulieren des Schießens mit visiergesteuerter, Lenkflugkörpern, mit einem Lasersender zum Aussenden von Lasersignalen, einem Empfänger für von einem Ziel reflektierte Lasersignale, einer Einrichtung zum Feststellen von Winkelabweichungen zwischen den Lasersignalen und der Visierlinie und einer Auswerteeinrichtung für die Winkelabweichungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussenderichtung des Lasersenders (38) bezüglich mindestens eines Freiheitsgrades unabhängig von der Visierlinie steuerbar ist zur Durchführung einer Zielverfolgungs- oder Zielabtastbewegung, daß der Lasersender eine Einrichtung (48,50,52,54) zum Einblenden eines zur Aussenderichtung (38) der Lasersignale parallelen Referenz-Sirahlungsbündels (46) in das Eintrittst -aster (18) des Visiers (10) aufweist und daß das Visier (10) eine Winkelmeßeinrichtung (28) zum Bestimmen der Winkelabweichung zwischen dem Referenz-Strahlungsbündel (46) und der Visierlinie (20) und zur Erzeugung entsprechender Abweichungssignale aufweist, die der Auswerteeinrichtung (56) zugeführt werden.

2. Einrichtung nach Anspruch I mit einem ais Lenkeinrichtung für Lenkflugkörper ausgebildeten Visier, das ein auf die Eigenstrahiung, insbesondere IR-Strahlung eines Flugkörpers ansprechendes Goniometer zum Erzeugen von der Abweichung des Flugkörpers von der Visierlinie entsprechenden Lenksignsien aufweist, dadu-.ch gekennzeichnet, daß das in das Eintrittsfenster (18) des Visiers (10) eingeblendete Referenz-Strahl .,ngsbündel (46) nach Wellenlänge und Intensität der Eigenstrahlung eines Flugkörpers angepaßt ist und daß die vom Goniometer (28) erzeugten Lenksignale der Auswerteeinrichtung (46) als Abweichungssignale zugeführt werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenspeicher (60) für die Abweichungssignale vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die Winkelmeßeinrichtung (28) eine vom Empfänger (42) zeitlich steuerbare Signalabgriffseinrichtung (62) angeschlossen ist, die nur bei Empfang vom Ziel reflektierter Laserstrahlung die Abweichungssignale zur Auswerteeinrichtung (56) bzw. zum Zwischenspeicher (60) durchläßt.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Lasersender (32) bezüglich der horizontalen Bewegung starr mit dem Visier (10) gekoppelt und die Aussenderichtung (38) parallel zur Visierlinie (20) justierbar ist und daß der Lasersender (32) nur bezüglich der vertikalen Bewegung unabhängig von der Visierlinie (20) bewegbar ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lasersender (32) und Empfänger (42) in an sich bekannter Weise zur Erfassung der horizontalen Winkelablage eines Ziels von der Visierlinie (20) ausgebildet sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lasersender (32) zu einer den gesamten Winkelstellbereich des Visiers (10) erfassenden periodischen Abtastbewegung steuerbar ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Lasersender (32) mittels einer von den Signalen des Empfängers (42) gesteuerten Nachführungseinrichtung (Tracking) zu einer Selbstnachführbewegung auf das Ziel steuerbar ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lasersender (32) mit cam Visier

(10) durch eine Grobnachführeinrichtung verbunden ist und die Selbstnachführung auf das Ziel nur im Rahmen des Nachfühlers der Grobnachführeinrichtung erfolgt

10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Lasersender (32) und die Zielnachführsteuerung (44) so ausgelegt sind, daß der Lasersender beim Vorhandensein von mehreren reflektierenden Zielen sich jeweils selbsttätig auf das der Visierlinie (20) nächstliegende Ziel ausrichtet