DE3422752A1

DE3422752A1 - Elevierbares beobachtungs- und zielsystem fuer kampffahrzeuge

Info

Publication number: DE3422752A1
Application number: DE19843422752
Authority: DE
Inventors: Heinrich Ing.(grad.) 8938 Buchloe Adler; Erwin Ing.(grad.) 8038 Gröbenzell Francke
Original assignee: Krauss Maffei AG
Current assignee: Mannesmann Demag Krauss Maffei GmbH
Priority date: 1984-06-19
Filing date: 1984-06-19
Publication date: 1985-12-19
Also published as: EP0166236A2; US4742390A; EP0166236A3; DE3422752C2

Description

Die Erfindung betrifft ein elevierbares Beobachtungs- und Zielsystem für Kampffahrzeuge, bestehend aus einer relativ zum Fahrzeug ausfahrbaren und/oder schwenkbaren Plattform, auf der sich zumindest eine Fernsehkamera befindet, die über Kabel mit zumindest einem im Kampfraum des Fahrzeugs vorgesehenen Monitor verbunden ist.

Derartige Beobachtungs- und Zielsysteme gestatten eine wesentliche Vereinfachung herkömmlicher Beobachtungsplattformen, da die bisher für die Unterbringung und den Schutz eines Beobachters erforderlichen Einrichtungen in Wegfall kommen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elevierbares Beobachtungs- und Zielsystem der eingangs angeführten Art in der Weise auszubilden, daß einerseits bei vollem Panzerschutz des Beobachters eine wesentlich verbesserte Nah- und Fernbereichsüberwachung und damit auch eine erhöhte Reaktionsgeschwindigkeit ermöglicht wird und andererseits eine Vereinfachung des gesamten Waffensystems bei gleichzeitig erhöhter Betriebssicherheit erzielt wird.

Gelöst wird diese Aufgabe im wesentlichen dadurch, daß die Fernsehkamera als lagestabilisierte, in Elevation und Azimut fernrichtbare Rundsuchkamera mit vom Kampfraum aus verstellbarer Brennweite ausgebildet und diese Rundsuchkamera mit Winkelgebern zur Erzeugung der jeweiligen Sichtlinienkoordinaten versehen ist. Insbesondere ist die schwenkbar gelagerte Plattform der Rundsuchkamera zumindest im Azimut nachführbar.

Die Rundsuchkamera gestattet nicht nur eine entfernungsabhängige Blickwinkeleinstellung und eine Sektorenbeobachtung, sondern sie ermöglicht eine entscheidende Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit durch die funktionelle Kopplung mit dem Bewegungsmechanismus der Plattform.

Bevorzugt ist die Rundsuchkamera mit ihrem Zoom-Objektiv oder ihren umschaltbaren Objektiven auf der Plattform starr montiert und mit einem stabilisierten, in Azimut und Elevation richtbaren Spiegelkopf versehen, dem die Winkelgeber zur Erzeugung der Sichtlinienkoordinaten zugeordnet sind.

Diese Ausgestaltung trägt zur Erzielung einer hohen Betriebssicherheit und hoher Stellgeschwindigkeiten bei.

Die Rundsuchkamera besteht vorzugsweise aus einer hochauflösenden TV-Kamera, deren Verhältnis Blickfeld zu Auflösung rein optischen Systemen nahekommt und besonders vorteilhaft mit im Kampfraum vorgesehenen Monitoren in Form von Kleinbild-Feinpunktröhren kombinierbar ist, welchen jeweils eine binokulare Betrachtungsoptik vorgesetzt ist. Derartige Feinpunktröhren besitzen Bildschirmdiagonalen von etwa 3 bis 5 cm und sind wegen der geringen Trägheitsmassen auch bei rauhem Betrieb besonders störungsunanfällig. Die binokulare Betrachtungsoptik trägt zur Konzentrationserhöhung des jeweiligen Beobachters bei, vermittelt aus der voll geschützten Position den Eindruck einer Direktsicht und trägt in Verbindung mit der Möglichkeit eines schnellen und genauen Erfassens des Nah- un,d Zielfeldes zu einer Verkürzung der Reaktionszeiten bei.

Zweckmäßigerweise ist in der Rundsuchkamera ein Wärmebildgerät integriert und es sind Maßnahmen getroffen, um die Bilder der Rundsuchkamera und des Wärmebildgerätes wahlweise auf die kampfraumseitig vorgesehenen Monitore aufschalten zu können. Der Beobachter oder die Beobachter können damit in Abhängigkeit von den jeweils vorliegenden Gegebenheiten das optimale Informationsmittel einschließlich eines einschwenkbaren Restlichtverstärkers auswählen, bzw. auch innerhalb kürzester Zeit Alternativinformationen von den verschiedenen Bildgebern einblenden, um auf diese Weise die Sicherheit einer zu treffenden Entscheidung zu erhöhen.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß in den Signalweg zwischen Rundsuchkamera und Monitor Elektronikeinheiten zur Signalmodifizierung einschaltbar sind. Eine derartige Signalmodifizierung kann beispielsweise in einer Kontrastveränderung oder in einer besonderen optischen Zielkennzeichnung durch Aufhellung oder Markierung bestehen. Besonders günstig ist auch die Einschaltung eines Zwischenspeichers, der die Bewegungserkennung wesentlich erleichtert bzw. automatisiert. Bildflächen, in denen Bewegungen erkannt werden sollen, sind vorzugsweise nach Lage und Größe programmierbar, während Bildlinien, auf denen Bedingungen erkannt werden sollen, durch Abtasten einer Szenenkontur mit der Sichtlinie programmierbar sind.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, mit geringem elektronischen Aufwand in das jeweilige Monitorbild Informationen, insbesondere in Form von Daten und/oder Markierungen einzublenden. Einblendbar sind beispielsweise das NATO-Strichkreuz, eine gemessene Entfernung sowie die Feuerbereitschaft. In entsprechender Weise können auch Daten über die jeweilige Ausfahrhöhe und die Schußrichtung der Plattform und dergleichen eingeblendet werden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Azimutbewegung sektorweise durchführbar und der Sektorwinkel an den Erfassungswinkel der Kamera so angepaßt, daß sich die Sektoren in jedem Falle überlappen. Während des Sektorenwechsels wird der Monitor gemäß einer weiteren Besonderheit der Erfindung dunkel getastet, wobei die Dunkelphase kürzer als das Reaktionsvermögen des menschlichen Auges gewählt ist.

Die das Beobachtungs- und Zielsystem tragende Plattform ist bevorzugt als Waffenplattform insbesondere für elevierbar gelagerte Werfer ausgebildet. Dabei kann die Plattform dem Zielgerät in

Elevation nachgeführt werden.

Bei dieser Ausgestaltung ist von Vorteil, daß aufgrund des im Vergleich zu einer bemannten Kampf- bzw. Beobachtungsplattform geringen Bauvolumens der Waffenplattform in der Grundstellung ein entsprechend kleiner Stauraum für die Unterbringung der Waffenplattform benötigt wird. Desweiteren ist es günstig, daß das System nach der Erfindung sofort betriebsbereit ist und in jeder Stellung zwischen dem eingefahrenen und dem voll ausgefahrenen Zustand einsatzfähig ist, und zwar bei Tag und Nacht.

Aufgrund der gemäß der Erfindung vorgesehenen Folgesteuerungen ist das Gesamtsystem besonders bedienungsfreundlich und damit auch bedienungssicher, was anhand eines nachfolgend beispielsweise geschilderten Vorgangs einer Zielbekämpfung deutlich wird: Der die Umgebung mittels des binokularen Betrachtungsgerätes am Monitor beobachtende Richtschütze steuert über ein Richtschützengerät den primärstabilisierten Spiegelkopf der Rundsuchkamera im Azimut und Elevation. Entdeckt der Richtschütze auf seinem Monitor ein Ziel, so kann er die Waffenplattform auf das Ziel aufschalten. Dabei werden die Sichtlinien-Koordinaten übernommen, worauf die Plattform auf die Sichtlinie der Rundsuchkamera einlaufen kann.

Die Plattform wird der Rundsuchkamera in Azimut nachgesteuert, während die an der Plattform vorgesehenen Werfer in Elevation nachlaufen. Hat der Richtschütze das Ziel identifiziert, kann er durch Betätigen einer Zielbezeichnungstaste die Vermessung des Zieles und die Übergabe der Zieldaten an den Feuerleitrechner einleiten. Sind Plattform und Werfer auf das Ziel eingelaufen und befindet sich das Ziel im Wirkungsbereich der Werfer, dann erfolgt vom Feuerleitrechner die Feuerfreigabe, worauf der Richtschütze den Abschuß auslösen kann.

Von wesentlicher Bedeutung ist im Rahmen der Erfindung die Verwendung einer Rundsuchkamera mit hoher Auflösung. Die nachfolgend

angegebenen Kenndaten einer derartigen Kamera stellen ein nicht einschränkendes, im wesentlichen zur Definition dieser Kameraart verwendetes Beispiel dar:

Zeilenzahl: 1249

Objektiv: f = 50 ... 250 mm

Blickfeld: 156m auf 4000 m, f = 250 m ?

Blickwinkel: 2,3° - 11,5° ^

Richtbereich: Azimut η χ 360°

Richtbereich: Elevation + 20°, -10°

Bevorzugt wird die Rundsuchkamera in modularer Bauweise ausgebildet, wobei in einem ersten Modul Kameragehäuse mit Aufnahmeröhre und Videoelektronik, in einem zweiten Modul Objektivgehäuse mit Objektiv und Zoom-Verstellmechanik, in einem dritten Modul der stabilisierte, richtbare Spiegelkopf mit Winkelgebern zur Übergabe der Stellungskoordinaten an den Feuerleitrechner und in einem vierten Modul die Stabilisierungselektronik und die Signalaufbereitung zusammengefaßt sind.

Die Abbildungsleistung und die Auflösung einer gemäß der Erfindung verwendeten Kamera gestatten es mit einem Objektiv mit einer Brennweite f = 250 mm Gegenstände mit einer Größe von 120 mm (120 mm = 1 Linie) in einer Entfernung von 4000 m aufzulösen. Da zum Identifizieren eines Objektes in der Form eines Kampfpanzers acht Linienpaare erforderlich sind, lassen sich mit dem beispielsweise beschriebenen Kamerasystem Objekte ab einer Größe von 1920 mm identifizieren

Durch eine Vergrößerung des Zoom-Bereiches auf größere Brennweiten ist es jedoch möglich, eine Steigerung der Abbildungsleistungen im Zielfeld zu erreichen.

Zusammenfassend können die wichtigsten Vorteile des erfindungsgemäßen Systems dahingehend beschrieben werden, daß sich eine wesentliche Vereinfachung des gesamten Waffensystems erzielen läßt,

daß der sich unter vollem Panzerschutz im Fahrgestell befindende Beobachter das Nah- und Zielfeld in einer der Direktbeobachtung entsprechenden und dieser bei widrigen Umständen sogar überlegenen Qualität über das binokulare Betrachtungsgerät verfolgen und analysieren kann, daß sich durch Sektorenbeobachtung und entfernungsabhängige Blickwinkeleinstellung eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit erzielen läßt, die durch Dateneinblendung in das Blickfeld des Beobachters weiter gefördert werden kann und daß der Beobachter bei der Zielentdeckung und Zielverfolgung durch elektronische Bildverarbeitung unterstützt .werden kann, was wiederum positive Auswirkungen auf die Reaktionsgeschwindigkeit hat.

Claims

- Patentansprüche -

1. Elevierbares Beobachtungs- und Zielsystem für Kampffahrzeuge, bestehend aus einer relativ zum Fahrzeug ausfahrbaren und/ oder schwenkbaren Plattform, auf der sich zumindest eine Fernsehkamera befindet, welche über Kabel mit zumindest einem im Kampfraum des Fahrzeuges vorgesehenen Monitor verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsehkamera als sichtlinienstabilisierte, in Elevation und Azimut fernrichtbare Rundsuchkamera mit vom Kampfraum aus verstellbarer Brennweite ausgebildet und diese Rundsuchkamera mit Winkelgebern zur Erzeugung der jeweiligen Sichtlinienkoordinaten versehen ist.

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2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundsuchkamera mit Zoom-Objektiv oder umschaltbaren Objektiven auf der Plattform starr montiert und mit einem stabilisierten, in Azimut und Elevation richtbaren Spiegelkopf versehen ist, dem die Winkelgeber zur Erzeugung der Sichtlinienkoordinaten zugeordnet sind.

3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundsuchkamera aus einer hochauflösenden (HDTV-) Kamera besteht, und daß im Kampfraum zumindest ein Monitor in Form einer Kleinbild-Feinpunktröhre mit vorgesetzter binokularer Betrachtungsoptik vorgesehen ist.

4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß in der Rundsuchkamera ein Wärmebildgerät integriert ist, dessen aufgenommene Bilder auf die kampfraumseitig vorgesehenen Monitoren wahlweise aufschaltbar sind.

5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß zur Ausdehnung des Einsatzes der Rundsuchkamera auf die Dämmerung bzw. auf die Nacht ein Restlichtbildverstärker in den Strahlengang zwischen Objektiv und Kamera einschwenkbar ist.

6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß in den Signalweg zwischen Rundsuchkamera und Monitor zumindest eine Elektronikeinheit zur Signalmodifizierung eingeschaltet ist.

7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Elektronikeinheit eine Einrichtung integriert ist, welche durch den Vergleich von gespeicherten mit aktuellen Bildinformationen in der Lage ist, Bewegungen

zu erkennen und durch Zeicheneinblendung an der betreffenden Stelle im Monitorbild sichtbar zu machen.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Bildflächen, in denen Bewegungen erkannt werden sollen, nach Größe und Lage programmierbar sind.

9. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Bildlinien, auf denen Bewegungen erkannt werden sollen, durch Abtasten einer Szenenkontur (z.B. Horizont) mit der Sichtlinie programmierbar sind.

10. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß in das Monitorbild Informationen, insbesondere in Form von Daten und/oder Markierungen einblendbar sind.

11. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß einem dem Richtschützen zugeordneten Monitor weitere, jeweils anderen Besatzungsmitgliedern zugeordnete Monitore parallel geschaltet sind.

12. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die -Rundsuchkamera insbesondere auf einer elevierbaren Waffenplattform installiert ist.

13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattform der Rundsuchkamera im Azimut und die Werfer der Rundsuchkamera in Elevation nachgeführt sind.

14. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Azimutbewegung sektorweise durchführbar und der Sektorwinkel an den Erfassungs-

winkel der Kamera so angepaßt ist, daß sich die Sektoren in jedem Falle überlappen.

15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß während des Sektorenwechsels der Monitor dunkel getastet wird und die Dunkelphase kürzer als das Reaktionsvermögen des menschlichen Auges ist.