DE3543698A1 - Schiesssimulations- und uebungsverfahren fuer direktgerichtete waffensysteme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schießsimulations- und Übungsverfahren und eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, bei dem von einer Waffe aus Lichtimpulse innerhalb eines auf die Waffe bezogenen Raumwinkels ausgesendet und die bei Auftreffen auf, mit Reflektoren und optischen Empfängern ausgerüsteten Zielen von diesen reflektiert werden und aus den Laufzeiten der Positionen dieser Ziele zur Waffe ermittelt werden. Die Erfindung betrifft auch eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Ein Verfahren und eine Einrichtung sind aus DE-AS 22 62 605 und DE 31 14 000 bekannt.

Waffensysteme moderner Bauart weisen für ähnliche Waffentypen verschiedenste Feuerleitsysteme auf. Es gibt viele unterschiedliche Weisen die Ausbildung der Soldaten an Waffensystemen vorzunehmen. Diese Situation muß bei der Konzeption von Schießsimulations-und Ausbildungsgerät dadurch berücksichtigt werden, daß diese technisch völlig unabhängig von der Art der Ausbildung und von der Art des Feuerleitsystems sind. Die Funktion dieser Geräte besteht darin, im Falle einer simulierten Schußabgabe so genau wie möglich, das fiktive Schußresultat am schießenden Waffensystem und ggf. am Ziel zur Anzeige zu bringen oder, wenn es für den Übungsbetrieb erforderlich ist, die Qualität des Richtvorganges in geeigneter Weise darzustellen.

Dies ist bis heute nicht gelungen, da die hiermit verbundenen technischen Schwierigkeiten beträchlich sind, denn die üblicherweise zu erzielenden Meßgenauigkeiten für die Ablagewinkel liegen bei 0,1 Milliradien.

Hauptsächlich scheiterte es wohl daran, daß die Vermessung aller schießtechnisch wichtigen Parameter bei gleichzeitiger Berücksichtigung aller taktisch wichtigen Konstellationen beim Feuerkampf nicht zusammen vorgenommen und ausgewertet werden konnte.

Ein wesentlicher Grund für diesen Sachverhalt kann darin gesehen werden, daß bisher bei fast allen Schießsimulationssystemen die technischen Mittel zur Vermessung der Ziele die gleichen waren die zur Informationsübertragung verwendeten. D. h. wenn einmal ein Ziel ausgesucht war und der Vermessungsvorgang durch Schußauslösung initiiert wurde, lief daran anschließen die Informationsübertragung auf dieses Ziel ab, ohne weiterhin die Bewegung aller weiteren Ziele einschließlich des beschossenen Zieles zu verfolgen und ggf. damit auf Änderung der Situation vom schießenden System noch reagieren zu können. Siehe dazu z. B. DE 31 14 000.

Dabei wurde die Vermessung deshalb nicht fortgesetzt, weil die technischen Mittel, die zur Zielvermessung dienen, nach Schußabgabe direkt oder indirekt zur Informationsübertragung oder Simulation der Geschoßflugbahn benutzt werden.

Der hier beschriebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben mit dem grundsätzlich dieser Mangel nicht mehr auftreten kann und damit die Simulation realistischer wird.

Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Funktion der Zielvermessung, einschließlich deren zeitlicher Ablauf, und die dazu verwendeten technischen Mittel völlig getrennt werden von der Funktion Informationsübertragung. Diese Funktionen können dann völlig unabhängig voneinander ablaufen.

An Beispielen sei dies erläutert:

Ein sehr schneller Schießablauf wie z. B. beim Bekämpfen von mehreren Zielen, wobei immer sehr schnell von jeweils bekämpften Ziel auf das nächste Ziel gerichtet wird, kann nur dann realistisch simuliert wrrden, wenn praktisch keine Verzögerungszeit zwischen Messen, Schußauslösung und Informationsübertragung vorhanden ist. Dies ist aber nur gewährleistet, wenn der Simulator immer schon das momentane Schießergebnis im Voraus kennt und das treffbare Ziel bereits mit dem Informationslaserstrahl angerichtet automatisch hat.

Ist ein Schuß auf ein fahrendes Ziel abgegeben, so ist es durch die endliche Geschoßflugzeit möglich, daß es sowohl ein Treffer als auch ein Fehlschuß wird. Angenommen der Richtschütze hat alles richtig durchgeführt, so kann wegen plötzlichem Abbremsen oder Beschleunigen des Zieles der Schuss daneben gehen. Dies kann durch eine weitere meßtechnische Verfolgung des Zieles für die Dauer der Geschoßflugzeit in die Auswertung einbezogen werden um dem Ziel realistische Ergebnisse oder Daten zuzusenden.

Ein weiteres Beispiel ist das Schießen mit Schnellfeuerkanonen. Hier muß parallel zum kontinuierlich vorgenommenen Messvorgang die Informationsübertragung erfolgen, da es sich um die Simulation von mehreren, aufeinanderfolgenden Schüssen handelt. Ein sehr wichtiger Grund liegt auch darin, daß man z. B. das Ziel in den Haltepunkt einlaufen lassen kann. D. h. der Richtschütze hält mit einem bestimmten Winkel vor ein quer fahrendes Ziel. Nun kann das Ziel vermessen werden und mit gleichzeitig über den Kommunikationslaserstrahl dem Ziel, bei Schußabgabe, eine sofortige Information zugesandt werden. Dies ist dann erforderlich, wenn der Richtschütze sehr schnell vom beschossenen Ziel wegrichtet und die Schußergebnisinformation sofort abgesendet werden muß.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine völlige Entkopplung des Simulationssystems vom Feuerleitsystem erreicht. Damit ist ein erfindungsgemäß funktionierender Simulator universell einsetzbar.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild der waffenseitig vorgesehenen Einrichtung

Fig. 2 Erläutert die Situation in der Zieldurchgangsebene.

Das Scansystem (1) bestehend aus dem in X-Richtung (4) und dem in Y-Richtung (5) den Raumwinkel, in dem Ziele getroffen werden können, scannenden Elementen mit Entfernungsmessempfängern und Winkelmesseinrichtungen (6) sind mit dem Informationslichtsendesystem (2), bestehend aus dem Lichtsender und dem optischen Ausrichtesystem (7), als eine Geräteeinheit gebaut, die waffenseitig zur Kanone gekoppelt wird. Diese Baugruppe ist mit dem Simulationsrechner (3) verbunden, an den noch weitere, für die Simulation nötige Baugruppen (9), die jedoch hier nicht von Bedeutung sind, gekoppelt werden. Mit den Scannern (4, 4 a) wird das Zielfeld kontinuierlich nach Zielen abgesucht. Dies geschieht durch das Schwenken der Abbildungen von Laserlichtquellen (15, 15 a) über das Feld (12), das in seinen Abmessungen so gewählt wird, daß jede praktische Zielentfernung jeder praktische Vorhalt bei allen vorkommenden Schrägstellungen und Querwinden abgedeckt wird. Dabei werden die Größen xi (10) und yi (11) von allen Zielen gemessen. Diese Daten werden an den Simulationsrechner gemeldet und dort weiterverarbeitet. Der Rechner stellt nun fest, welches Ziel getroffen werden könnte und reicht die Daten an das Informationslichtsendesystem (2) um dem Lichtstrahl auf das errechnete Ziel zu richten und zu halten. Dieser Vorgang läuft kontinuierlich ab. Im Rechner (3) werden diese Berechnungen unter Berücksichtigung von allen, für das Schießen relevanten Einflußgrößen durchgeführt. Der Lichtfleck des Informationslichtsenders (2) hat im Gegensatz zu dem Lichtfleck der Scanner (15, 15 a) eine runde Form, um nur demjenigen Ziel eine Information zuzusenden, das diese auch erhalten soll.

Mit dieser Einrichtung kann innerhalb eines Bereiches von beispielsweise 20 × 20 Millirad leicht mit einer Wiederholrate von mehr als 10 Hz und einer Winkelmeßauflösung von 0,1 Milliradien gemessen werden, so daß die Zieldaten und die Aussagen über Ablagewerte oder "Treffer" auch in dieser Rate zur Verfügung stehen. Damit ist zu jedem Zeitpunkt immer schon das fiktive Schießergebnis bekannt, auch wenn nicht geschosssen worden ist, und auch immer Sendebereitschaft mittels Informationslichtsendesystem vorhanden. Dieser Vorgang wird auch nach Schußabgabe aufrechterhallen. Dadurch ist ermöglicht, daß sowohl zum Zeitpunkt der simulierten Schußabgabe als auch nach Ablauf der Geschoßflugzeit als auch zu jedem Zeitpunkt dazwischen dem Ziel die Schießresultate oder sonstige Informationen zugesendet werden können.

Auf diese Weise ist ein Verfahren geschaffen, bei dem Schießen auf bewegte Ziele nicht dem Ziel die Auswertung ob "Treffer oder nicht" überlassen werden muß.

Claims (14)

1. Schießsimulations- und Übungsverfahren, bei dem vor einer Waffe aus Lichtimpulse innerhalb eines auf die Waffe bezogenen Raumwinkels ausgesendet und bei Auftreffen auf, mit Reflektoren und optischen Empfängern ausgerüsteten Zielen von diesen reflektiert werden und aus den Laufzeiten der reflektierten Lichtimpulse und ihren Winkellagen zur Waffe die Positionen dieser Ziele zur Waffe ermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorgang der Zielvermessung kontinuierlich und unabhängig von der Schußauslösung erfolgt, kontinuierlich die zu jedem erfassten Ziel zugehörigen Ablagedaten eines fiktiven Schusses in der Zielebene errechnet werden, eine rechnerische Auswahl eines Zieles erfolgt, das bei unmittelbarer Schußabgabe unter Berücksichtigung der aus der kontinuierlichen Vermessung ermittelten Zielbewegung und ggf. weiterer Informationen, getroffen würde, die Meßwerte, insbesondere die Winkellagedaten unmittelbar für Weiterverarbeitung und Nutzung bereitgestellt werden, die Winkellagedaten als Sollwerte für einen Servostellkreis für eine kontinuierliche Ausrichtung eines weiteren Lichtstrahls (6) dasjenige Ziel, das bei unmittelbarer Schußauslösung getroffen würde benutzt werden und, im Falle einer Schußauslösung, die vorhandenen Informationen über das berechnete fiktive Schießergebnis über den, auf das Ziel ausgerichteten zweiten Lichtstrahl zum rechnerisch als treffbar ermittelten Ziel übertragen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Informationsübertragung benutzte Lichtstrahl (6) eine eng begrenzte Divergenz aufweist und nicht wesentlich größer als das Ziel wird, während die zum Abscannen des waffenbezogenen Raumwinkels benutzten Lichtstrahlen in mindestens einer Dimension eine im Verhältnis zum Ziel vielfach größere Ausdehnung aufweisen (4, 4 a).

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdehnung des Raumwinkels, in dem die kontinuierliche Aussendung von Lichtstrahlen zur Zielvermessung und die davon unabhängige kontinuierliche Ausrichtung des Informationslichtsenders (2) zum Ziel erfolgt, etwa gleich groß sind und mindestens den praktisch vorkommenden maximalen Elevations- und Vorhaltwinkelbereich unter Berücksichtigung von Schrägstellung des Waffensystems und Querwind umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Schußabgabe dasjenige Ziel, das als treffbar berechnet wurde, nach Schußauslösung für mindestens die Flugzeit eines Geschosses weiter vermessen wird und der Informationslichtsender auf dieses Ziel auch dann weiter ausgerichtet bleibt, wenn die Waffe von diesem Ziel innerhalb eines Raumwinkels weggerichtet wird, der noch die Ausrichtung des Informationslichtsenders zuließe, dieses Ziel jedoch nicht weiter angerichtet bleibt, wenn ein anderes, noch nicht bekämpftes Ziel, als treffbar berechnet wird, sondern dann sofort das treffbare Ziel automatisch vom Informationslichtsender angerichtet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sofort ein neues treffbares Ziel oder, wenn keins festgestellt wird, ein fast treffbares Ziel mit dem Informationslichtsender automatisch angerichtet wird, wenn die Waffe unmittelbar nach Schußabgabe schnell aus dem Raumwinkelbereich, in dem sich das beschossene Ziel befand, herausgerichtet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ablauf der fiktiven Geschossflugzeit, dem Ziel, wenn es sich um ein bewegtes Ziel handelt, über den Informationslichtsender übermittelt wird, daß kein Treffer erzielt wurde, wenn der Ablauf der Bewegung des Zieles dies verhindert hätte und der Bewegungsablauf vermessen werden konnte.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenn kein treffbares Ziel festgestellt wird, dasjenige Ziel mit den geringsten Ablagewerten, automatisch vom Informationslichtsender zur Informationsübertragung angerichtet wird, und, bei Abgabe eines simulierten Schusses, im Falle eines Fehlschusses, d. h. keines der Ziele hätte von einem realen Schuss getroffen werden können, dieses Ziel mit einer Information, daß es sich unter Beschuß befindet, beschickt wird.

8. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einem an die Waffe gekoppelten Lichtscansystem und einer Entfernungsmeßelektronik zum Vermessen der mit Reflektoren ausgerüsteten Ziele in Verbindung mit mindestens einem, auf alle Punkte im Scanbereich ausrichtbaren, Informationslichtsender zur Informationsübertragung, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der folgenden Merkmale:
a) Die Einrichtung weist einen elektronischen Rechner zum Berechnen desjenigen Zieles aus den Meßdaten auf, das bei Schußabgabe getroffen würde, der die zu diesem Ziel gehörigen Winkeldaten als Sollwert einer Steuerungselektronik übergibt, mit deren Hilfe der Informationsübertragungslichtstrahl auf dieses Ziel gerichtet wird, und, der bei simulierter Schußauslösung, die Aussendung der nötigen Informationen über diesen Schuß über den Informationsübertragungslichtstrahl zum Ziel steuert:
b) Die Einrichtung weist eine Speichereinrichtung zum Speichern der Meßdaten über die Zielpositionen auf, um die Zielbahnen in Rechner hochzurechnen und mindestens ein Ziel daraufhin kontinuierlich zu überprüfen, ob ein simulierter Schuß ein Treffer wäre, welche Ablagewerte vorliegen und stellt diese zur Anzeige bereit.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle im Lichtscansystem und im Lichtsender jeweils Halbleiterlaser aufweisen.

10. Einrichtung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Laser des Scansystems mit geringerem Energieinhalt pro gesendetem Lichtpuls arbeiten als der Laser für die Informationsübertragung.

11. Einrichtung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Laserpulse für die Informationsübertragung in ihrer Pulsform und Leistung verändert werden können.

12. Einrichtung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß der Kode oder die Kodierungsart für die zu übertragende Information verändert werden kann.

13. Einspruch nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß ein Informationsinhalt mit verschiedenen Laserpulsformen und verschiedenen Kodierungsarten nacheinander zum Ziel gesendet wird.

14. Einrichtung nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß mit einer hochauflösenden Kamera die Winkelmessung des Zielreflektors in Kombination mit dem Lichtscansystem erfolgt.