DE3545829A1 - Schusssimulator - Google Patents

Description

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Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Schußsimulator zum Üben des Schießens mit einer eine Richtoptik aufweisenden Schußwaffe, der eine Einrichtung zum Vermessen eines kooperativen Ziels und zum Berechnen und Anzeigen des Trefferbildes umfaßt.

Die Aufgabe eines Schußsimulators besteht zu einem wesentlichen Teil darin, dem Schützen in didaktisch wirksamer Weise Aufschluß zu geben über die zu erwartende Ablage des Treffers bei einer von ihm vorgenommenen Richteinstellung. Da der Übungsvorgang möglichst wirklichkeitsgetreu ablaufen soll, ist anzustreben, daß alle vom Schützen vorzunehmenden Handgriffe und Beobachtungen an der gefechtsfähigen, möglichst unveränderten Waffe stattfinden können. Bei bekannten Übungsgeräten sind jedoch beträchtliche Änderungen unvermeidlich und ist insbesondere das Übungsergebnis nur an besonderen Anzeigegeräten feststellbar. - Ferner soll der Ausbilder den Richtvorgang an einer eigenen Anzeigevorrichtung möglichst weitgehend kontrollieren können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schußsimulator der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die didaktische Wirkung und die Klarheit der Auswertung verbessert wird, ohne daß dafür wesentliche Eingriffe in das Feuerleitsystem der Waffe erforderlich sind, und bei dem auch Anzeigeeinrichtungen mit hohem Informationsgehalt für den Ausbilder leicht anschließbar sind.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß eine Einrichtung zum Einmischen der Trefferlaqe in das von der Richtoptik erzeugte Zielbild vorgesehen ist.

Unabhängig davon, mit welchen Mitteln die Trefferlage in der Richtoptik dargestellt oder symbolisiert wird, ist in jedem Fall der unmittelbare Zusammenhang zwischen der Zielbeobachtung und der Richttätigkeit des Schützen an dem Ergebnis leicht erkennbar, wodurch der didaktische Wert beträchtlich gesteigert wird.

Zweckmäßigerweise ist der Schußsimulator an die Waffe derart ansetzbar, daß die Einrichtung zum Einmischen der Trefferlage im Strahlengang der Richtoptik liegt. Dies geschieht vorzugsweise mittels eines TV-Monitors, dessen Anzeige mittels eines teildurchlässiqen oder klappbaren Spieqels in den Strahlengang der Richtoptik eingespiegelt wird. Dadurch wird der Vorteil erreicht, daß die Richtoptik selbst keiner Änderung bedarf und daß Eingriffe in das Waffensystem, die aufwendig und für die Funktionssicherheit gefährlich sein könnten, nicht erforderlich sind. Es braucht lediglich der Schußsimulator derart an der Waffe angebracht zu werden, daß sein den teildurchlässigen Spiegel enthaltender Teil vor dem Visier der Waffe liegt, dessen Funktion im Durchblick durch diesen Spiegel unverändert bleibt, so daß im allgemeinen keine Änderungen

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daran erforderlich sind. - In diesem Zusammenhang kann die Treffersignatur auch durch andere Mittel als einen TV-Monitor erzeugt werden. Jedoch hat dieser den Vorteil, daß das Trefferbild sehr bequem auch auf anderen Anzeigegeräten außerhalb der Richtoptik dargestellt werden kann. Dafür ist insbesondere ein TV-Monitor zur Darstellung des Visierbildes, insbesondere für einen Ausbilder, vorgesehen, in den das Trefferbild einmischbar ist. Für die Darstellung des Visierbildes auf diesem Monitor kann eine Kamera vorgesehen sein, deren optische Achse mit derjenigen der Richtoptik starr verbunden ist.

Unter der Richtoptik ist in erster Linie das optische Visier zu verstehen. Jedoch läßt sich die Erfindung im allgemeinen auch anwenden bei Richtoptiken, die auf indirekter Beobachtung, beispielsweise auf der Verwendung eines Wärmebildgerätes, oder einer TV-Kamera, beruhen.

Das Trefferbild, das durch Anzeige der Trefferlage im Zielbild der Richtoptik beziehungsweise auf dem Angerät erzeugt wird, kann aus zwei Marken oder Phantombildern bestehen, die das Ziel und den Treffer in ihrer vom Schußsimulator durch Messung und Rechnung ermittelten gegenseitigen Lage nach Ablauf der Geschoßflugzeit darstellen. Dies Trefferbild kann dem Bild des tatsächlichen Zielfelds überlagert sein oder es zeitweise ersetzen. Stattdessen ist es auch möglich, lediglich eine Treffermarke einzumischen, die sich auf das Bild des tatsächlich vorhandenen Ziels oder auf einen Fixpunkt des Fadenkreuzes bezieht.

Die Darstellung der Treffermarke kann auf tatsächlicher Kamerabeobachtung beruhen. Beispielsweise kann durch eine besondere Kamera der Lichtblitz aufgenommen werden und gespeichert werden, der von einem vom Retroreflektor am Ziel zurückgeworfenen Laserstrahl herrührtund dessen Darstellung im Trefferbild gegenüber dem Ziel entsprechend der ermittelten Trefferablage verschoben wird. Die Kamera kann mit einem starken IR-Filter versehen sein, der lediglich den infraroten Lichtblitz passieren läßt und das übrige Bild eliminiert. Das Signal kann weiter verarbeitet oder zur Anzeige in einem Mischbild gelangen.

Die Vermessung des Ziels in bezug auf die mutmaßliche Trefferlage kann mit bekannten Mitteln erfolgen. Beispielsweise kann das Ziel mit einer Vielzahl verteilter Retroreflektoren ausgerüstet sein, wobei der Schuß durch einen dünnen Laserstrahl simuliert wird und das von einem der Reflektoren reflektierte Signal unmittelbar die Trefferlage anzeigt. In diesem Fall sind die Richtoptik und die TV-Kamera zur Ermittlung der Lage des Treffers achsengleich angeordnet. Die TV-Kamera mit dem zugehörigen Monitor hat dabei die Aufgabe, das reflektierte Lasersignal, das für die unmittelbare Wahrnehmung mit dem Auge infolge seiner Kürze oder infolge seiner Spektrallage nicht geeignet ist, sichtbar zu machen. Es erscheint im Visier beziehungsweise auf einem separaten Anzeigegerät als Treffermarke an der ' den betreffenden Retroreflektor tragenden Stelle des im Visier beziehungsweise auf der Anzeige erscheinenden Bilds des tatsächlichen Ziels.

Es versteht sich, daß in diesem Fall der den Schuß simulierende Laserstrahl bei einem bewegten Ziel erst nach Ablauf der der Zielentfernung entsprechenden Geschoßflugzeit ausgesandt werden darf.

Wenn das Ziel aus waffenseitiger Sicht nur mit einem Retroreflektor ausgerüstet ist, sind die im Simulator vorgesehenen Zielvermessungseinrichtungen so ausgebildet, daß die Richtung

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des von dem Retroreflektor reflektierten Signals im Verhältnis zu einer die Richtung zur Trefferlage repräsentierenden Bezugsrichtung festgestellt wird. Möglich ist dies beispielsweise mit den Mitteln der DE-PS 28 02 477, wobei die Achse des matrixbildenden Laserstrahlbündels die Linie von der Waffe zum Treffer repräsentiert, während die Lage des Retrospiegels in der Matrix die Ziellinie angibt. Es ist dabei auch die Verwendung anderer Ortungs- und Entfernungsmeßgeräte möglich, beispielsweise Zielfolgegeräte, deren Laserstrahl aus dem Retroreflektor des Ziels im Folgemode geheftet bleibt, nachdem er ihn im Laufe des Richtverfahrens oder im Laufe eines selbsttätig ablaufenden Suchmodes erfaßt hat.

Besonders vorteilhaft ist die Vermessung des Ziels mittels einer TV-Kamera, die zur Feststellung der Koordinaten des Ziels und zur Weitergabe von Koordinatensignalen an einen Rechner eingerichtet ist, der zweckmäßigerweise dem Schußsimulator angehört.

Ferner ist es zweckmäßig, wenn der Schußsimulator eine Einrichtung zum Vermessen der Lage und der Winkelgeschwindigkeit des Ziels hinsichtlich einer Bezugslinie und eine Einrichtung zum Berechnen des Trefferbildes aus diesen Daten umfaßt. Dies ermöglicht die Ermittlung des Trefferbildes schon im Äugenblick der Auslösung des simulierten Schusses, während sonst bei einem bewegten Ziel das Trefferbild erst nach Ablauf der Flugzeit des Geschosses ermittelt werden kann.

Wenn das Trefferbild errechnet wird statt durch direkte Beobachtung des Zielfeldes ermittelt zu werden, ist der Monitor zweckmäßigerweise zur Erzeugung einer Phantommarke für die Trefferlage und/oder die Ziellage eingerichtet.

Darüberhinaus kann er nach der Erfindung zur Erzeugung eines Phantombildes der Flugbahn eingerichtet sein, um dadurch dem Schützen eine Vorstellung von den realen Verhältnissen zu geben, wie sie sich auch bei der direkten Beobachtung des Leuchtsatzes eines Geschosses durch die Richtoptik ergeben.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein Ausführungsbeispiel in einer Figur schematisch veranschaulicht.

Die nicht dargestellte Waffe besitzt eine Wiege 1, die mit dem nicht dargestellten Geschützrohr verbunden ist. Die Wiege enthält die Richtoptik 7 und ein Laser-Entfernungsmeßgerät 10. Die Richtoptik 7 ist in der wiege 1 winkelbeweglich gelagert, was durch eine Drehachse 8 in der Zeichnung angedeutet ist. Ihre Bewegung teilt sich über eine Verbindung 9 dem Laser-Entfernungsmeßgerät 10 mit, das entsprechend schwenkbar ist. Das Laser-Entfernungsmeßgerät enthält einen Lasersender 11 und einen Entfernungsmeßempfänger 12 und ist in üblicher Weise mit dem Trigger 13 und der bei lediglich allgemein angedeuteten Waffenrichtanlage verbunden.

Die Wiege 1 ist der Schußsimulator 2 vorgesetzt, der auf den miteinander fest verflanschten Teilen 15 bis 21 besteht und mit der Wiege einerseits über das Gelenk 5 verbunden ist und andererseits daran abgestützt ist durch den Stützzapfen 22, der mittels des Motors 23 zur Kompensation des Aufsatzwinkels (Superelevation) verstellbar ist.

Teil 15 des Schußsimulators enthält ein Element 24 zum Absorbieren des von dem Gerät 10 nach Betätigung des Triggers 13 erzeugten, für Übungszwecke zu intensiven Laserstrahls, das in der Art eines Balgs angedeutet ist, aber beliebige für die angegebenen Zwecke geeignete Natur haben kann.

Modul 16 des Schußsimulators enthält einen für Übungszwecke in Verbindung mit zielseitigen Retroreflektoren ausreichenden Übungs-Laserstrahler 26, der über das Organ 27, das einen Lichtleiter und eine Photodiode umfaßt, von dem durch das Laser-Entfernungsmeßgerät 10 erzeugten Laserstrahl auslösbar ist. Der von dem Übungs-Laserstrahler 26 erzeugte Laserstrahl durchläuft zunächst eine Variooptik 28, die - selbsttätig gesteuert von der Entfernungsmessung - die Divergenz des Laserstrahls derart einstellt, daß sein Querschnitt in der Zielebene jeweils etwa gleich ist. Zu diesem Zweck ist die Stellung der beiden Glieder der Optik 28 längs der optischen Achse durch eine Gewindespindel 29 bestimmt, die mittels des Motors 30 abhängig von einem von der Entfernungsmeßeinheit 31 ausgehenden Signal steuerbar ist.

Der Laserstrahl durchläuft ferner eine Optik 32, die mittels der Motoren 33, 34 um zwei zueinander senkrecht stehende Achsen derart verschwenkbar ist, daß die Achse 6 des ausgehenden Laserstrahls im Winkel verstellbar ist. Die beschriebene Optik dient auch dem Empfang des vom zielseitigen Retroreflektor zurückgesandten Signals, das über einen Strahlenteiler einer Entfernungsmeßeinheit 31 zugeführt wird, die aufgrund dieses Signals die vom Schußsimulator benötigten Entfernungsmeßdaten liefert, u.a. für die Verstellung der Variooptik 28 und für die Feststellung, ob der Schütze die Entfernung richtig eingestellt hat. Außerdem veranlaßt sie beim Eintreffen des reflektierten Laseisignals die Zündung einer Diode 35, deren Lichtsignal über das Prisma 36 dem Entfernungsmeß empfänger 12 des Laser-Entfernungsmeßgeräts 10 der Waffe zugeleitet wird, damit auch dem Rechner der Waffenrichtanlage 14 die für deren Funktion erforderlichen Entfernungsmeß daten zukommen.

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Modul 18 des Schußsimulators ist der Richtoptik 7 vorgeschaltet und enthält einen Strahlenteiler 40, dessen Bedampfung zweckmäßigerweise so gewählt ist, daß das von außen eingehende Licht im sichtbaren Spektralbereich praktisch nicht reflektiert wird und der Spiegel in der Richtoptik daher nicht wahrgenommen wird. Reflektiert wird hingegen der Infrarotbereich des verwendeten Laserlichts, und zwar wird dies dem Objektiv 41 der im Modul 17 enthaltenen TV-Kamera 42 zugeführt, die zur Vermessung der Richtung des eingehenden, von einem zielseitigen Retroreflektor zurückgeworfenen Laserstrahls eingerichtet ist.

Im Modul 19 befindet sich der TV-Monitor 43, dessen Bild über die Rückseite des Strahlenteilers 40 in die Richtoptik 7 eingespiegelt wird. Der Schütze nimmt daher innerhalb des von ihm unmittelbar durch die Richtoptik wahrgenommenen Zielbildes auch die Zeichen auf dem Monitor 43 wahr.

Dem Monitor 43 ist ein Speicher 44 und ein Symbolgenerator 45 für Symbol- oder Phantombilder sowie ein Rechner 46 zugeordnet, der das von der TV-Kamera 42 eingehende, die Richtung des reflektierten Laserstrahls angebende Signal auswertet und mit der Richtung vergleicht, in welcher gemäß den Richtdaten und ballistischen Daten der Auftreffpunkt, gesehen von der Waffe, liegt, um daraus ein Steuerungssignal für den Monitor 43 zur Bildung des Trefferbildes beziehungsweise der Treffermarke abzuleiten.

Modul 21 enthält eine TV-Kamera 47, die auf dem zur überwachung durch den Ausbilder dienenden Monitor 48 das Zielbild erzeugt. Sie kann derart beweglich sein, daß sie stets

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parallel zur Richtoptik 7 ausgerichtet ist, um dem Ausbilder ein mit dem Visierbild des Schützen stets übereinstimmendes Zielbild zu liefern. - Dem Monitor 48 werden auch die Signale des Rechners 46 beziehungsweise des Speichers 45 zur Bildung des Trefferbildes oder der Treffermarke zugeleitet.

Bei Beginn des Übungsvorgangs findet zunächst die Entfernungsmessung statt. Dabei muß die Richtung 6 des Laserstrahls mit der Zielrichtung übereinstimmen. Zu diesem Zweck wird die Optik 32 mittels der Motoren 33, 34 unter dem Einfluß einer nicht dargestellten, bekannten Steuerungsverbindung mit der Richtoptik 7 achsparallel zu dieser eingestellt. Aufgrund des Entfernungsmeßergebnisses wird die Variooptik 28 auf die gemessene Zielentfernung eingestellt. Im automatischen Betrieb bewirkt die Waffenrichtanlage 14 ferner die Einstellung des zu der gemessenen Entfernung gehörenden Aufsatzwinkels. Damit der Schußsimulator 2 an der Aufsatzwinkeleinstellung nicht teiltnimmt, wird dieser Winkel auch im Schußsimulator berechnet und kompensiert durch Verstellung des Stützzapfens 22. Dies ist nicht erforderlich, wenn die Divergenz des vom Schußsimulator erzeugten Laserstrahls so groß ist, daß dieser das Ziel auch bei Verstellung um den größtmöglichen Aufsatzwinkel noch erfaßt.

Es erfolgt die Vermessung der Zielposition mittels des Laserstrahls durch die TV-Kamera 42, der Vergleich der gemessenen Zielposition mit den Richtdaten im Rechner 46 und die Steuerung des Monitorbildes in solcher Weise, daß der Schütze in der Richtoptik 7 und der Ausbilder auf dem Monitor 48 das Aufblitzen des Treffers oder eine Treffermarke an derjenigen Stelle seines in der Richtoptik beobachteten Bildes wahrnimmt, an der der Auftreffpunkt des Geschosses liegen würde.

Wenn bei automatischem Betrieb der Waffenrichtanlage 14

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die Waffe automatisch einen Vorhaltwinkel gegenüber der Ziellinie einstellt/ so nimmt bei der dargestellten Anordnung der Schußsimulator an dieser Vorhalteinstellung teil. Um trotzdem zu gewährleisten, daß die optischen Achsen auf das Ziel gerichtet bleiben, kann der Schußsimulator ebenfalls einen Vorhaltrechner enthalten und mit Mitteln zur Kompensation des Vorhalts ausgerüstet sein. Diese können analog denjenigen in Modul 20 ausgestaltet sein und bewirken, daß der Schußsimulator als Ganzes um den Vorhaltwert in seiner Richtung gegenüber der Wiege 1 zurück verstellt wird. Stattdessen ist es auch möglich, daß die Vorhaltkompensation sich lediglich auf die Richtung der Laserstrahlachse 6 sowie gegebenenfalls der Achsen der TV-Kameras auswirkt. Bei letzteren kann eine Kompensation auch lediglich rechnerisch erfolgen.

Als weitere Variante sei die Zielerfassung und Nachsteuerung durch bewegte optische Komponenten zur Laserstrahlkorrektur erwähnt.

Der Spiegel 40, der vor der Richtoptik als Strahlenteiler benutzt wird, kann wegklappbar sein, um das Monitorbild im Falle von Störungen gänzlich ausschalten zu könen.

Die Optiken in den Modulen 16 und 18 können unter Verwendung entsprechender Strahlenteiler ineinander integriert sein, um die Achsenversetzung zu vermeiden.

Claims (8)

Precitronic Gesellschaft für Feinmechanik und Electronic mbH, Hamburg Schußsimulator Patentansprüche

1. Schußsimulator zum Üben des Schießens mit einer eine Richtoptik aufweisenden Schußwaffe, die eine Einrichtung zum Vermessen eines kooperativen Ziels und zum Berechnen und Anzeigen der Trefferlage umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Einmischen der Trefferlage in das von der Richtoptik erzeugte Zielbild vorgesehen ist.

2. SchußSimulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er an die Waffe derart ansetzbar ist, daß die Einrichtung zum Einmischen des Trefferbildes im Strahlengang der Richtoptik liegt.

3. SchußSimulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen und Einmischen des Trefferbildes ein TV-Monitor in Verbindung mit einem teildurchlässigen Spiegel vorgesehen ist.

4. Schußsimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein TV-Monitor zur Darstellung der Visiermasken, insbesondere für einen Ausbilder, vorgesehen ist, in dem die Trefferlage darstellbar ist.

5. Schußsimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermessung des Ziels eine TV-Kamera vorgesehen ist, die zur Feststellung der Koordinaten des Ziels und zur Weitergabe von Koordinatensignalen an einen Rechner eingerichtet ist.

6. Schußsimulator nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Monitor zur Erzeugung eines Phantomsignals für die Trefferlage und/oder die Ziellage eingerichtet ist.

7. Schußsimulator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Monitor zur Erzeugung eines Phantombildes der

■ Flugbahn eingerichtet ist.

8. Schußsimulator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Einrichtung zum Vermessen der Lage und der Winkelgeschwindigkeit des Ziels hinsichtlich einer Bezugslinie und eine Einrichtung zum Berechnen des Trefferbildes aus diesen Daten umfaßt.