DE4207251A1

DE4207251A1 - Feuerleitanlage fuer panzer

Info

Publication number: DE4207251A1
Application number: DE19924207251
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl Phys Neff; Gerhard Dr Hubricht
Original assignee: Tzn Forschung & Entwicklung; Rheinmetall GmbH
Current assignee: Rheinmetall Industrie AG
Priority date: 1992-03-07
Filing date: 1992-03-07
Publication date: 1993-09-09
Anticipated expiration: 2012-03-08
Also published as: DE4207251C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Feuerleitanlage für Panzer, wie sie durch die Merkmale des Gattungsbegriffs des Anspruchs 1 definiert ist.

Derartige Feuerleitanlagen sind an sich bekannt und werden beispielsweise in der DE 26 02 767 C2 beschrieben. Insbeson dere beschäftigt sich diese bekannte Schrift mit dem Einsatz von TV- Zielfolgesystemen. Nachteilig bei diesem bekannten Feuerleitsystem ist vor allem, daß die Zielaufklärung und Zielauffassung in der Regel nicht mit dem zur Zielverfolgung erforderlichen Bildsystem erfolgen kann, weil der Öffnungs winkel der Kamera sehr schmal gewählt werden muß (ungefähr nur 3°), und daher auf dem Bildschirm kein ausreichend großer Gefechtsfeldausschnitt erscheint. Vielmehr erfolgt daher bei diesem bekannten Feuerleitsystem die Zielaufklärung und Ziel erfassung entweder automatisch mit Hilfe eines Radargerätes oder manuell, d. h. der Richtschütze oder Kommandant sucht das Gefechtsfeld mit Hilfe eines Periskops nach möglichen Zielen ab und richtet dann, z. B. durch Drehung der Waffenanlage, an der die Kamera befestigt ist, die Kamera auf das Ziel. Sobald das Ziel auf dem Bildschirm erscheint, legt er dann das Fol gefenster grob über das Ziel.

Abgesehen davon, daß das manuelle Verfahren relativ aufwendig ist, hängt der Erfolg stark von der augenblicklichen subjek tiven Verfassung des Richtschützens bzw. Kommandanten des Panzers ab. Außerdem ist eine automatische Zielaufklärung mit Hilfe eines Radargerätes zwar bei der Luftabwehr, nicht aber bei der Bekämpfung von Bodenzielen möglich. Denn beim Einsatz von Radargeräten gegen Bodenziele über größere Kampfentfer nungen (1000-2000 m) ergibt sich ein extrem hohes Bodenecho, so daß keine ausreichende Zielsignatur unter diesen Bedingun gen gewährleistet ist.

Aus der DE 37 03 952 A1 ist ferner eine Bedien- und Über wachungskonsole für die Feuerleitanlage und deren Subsysteme (Suchradar, Folgeradar, Infrarot-Sichtsystem, Laserent fernungsmesser etc.) eines Flugabwehrpanzers bekannt. Zur leichteren und übersichtlicheren Handhabung durch zwei Bedienungspersonen wird vorgeschlagen, in einer einheitlichen Bedien- und Übersichtstafel zwei Bildschirme zur Sichtanzeige unter Belassung einer schmalen Zwischenfläche dicht nebenein ander anzuordnen. Während in der Zwischenfläche ein zentrales Anzeigenfeld vorgesehen ist, welches die Anzeigenelemente über Betriebsart und Betriebszustand der Feuerleitanlage enthält, sind Bedien- und Funktionsanzeigenelemente der Feuerleitanlage in getrennten Feldern zusammengefaßt, die unmittelbar an je einem der Bildschirme angeordnet sind.

Außerdem schlägt diese Erfindung vor, zur Reduzierung der Zahl der notwendigen Bedienelemente auf den Tafeln auf dem Bildschirm selbst sog. Softkeys zu verwenden. Insbesondere können hierüber Daten über den Freund-Feind-Identifikations- Code, die Schußsektoren etc. eingegeben werden. Ausführungen, wie eine Zielaufklärung und Zielerfassung insbesondere bei Bodenzielen erfolgt, ist dieser Schrift nicht zu entnehmen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Feuerleitanlage für Panzer, insbesondere für Kampf- und Schützenpanzer, zur Bekämpfung von Bodenzielen anzugeben, bei der die physiologischen Unsicherheiten in der Treffergenauig keit des Richtschützen weitgehend ausgeschaltet werden. Tagesform, Erfahrung und Funktion des Richtschützen unter extremen Streßsituationen sollen für den effektiven Einsatz des Waffensystems ohne größere Bedeutung sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung beruht also im wesentlichen auf dem Gedanken, zur Bekämpfung von Bodenzielen Panzer mit einer bildgesteuerten Waffenanlage auszurüsten, bei der die Benutzer von der bisher nur durch intensive Ausbildung erreichbaren Beherrschung der Richtgriffe mit Multi- Funktionen entbunden werden und den Ablauf des Feuerkampfes von der Zielaufklärung bis zur Schußauslösung weitgehend automatisiert wird. Dieses wird erreicht durch eine Gefechtsfeldaufklärung mit Hilfe eines bildgebenden Sensors, einen entsprechenden in der Feuerleitanlage integrierten Bildverarbeitungsrechners und eine benutzerfreundliche Bedieneroberfläche für das Gesamtsystem unter Verwendung von Softkeys.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Feuerleitanlage mit schema tisch dargestelltem erfindungsgemäßen Bildschirm; und

Fig. 2 einen Kampfpanzer mit angedeutetem bildgebenden Sensor und Laserentfernungsmesser.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Feuerleitanlage und mit 2 eine Waffennachführanlage bezeichnet. Die Feuerleitanlage 1 besteht im wesentlichen aus einem ersten bildgebenden Sensor 3 zur Zielverfolgung, einem zweiten bildgebenden Sensor 4 zur Zielaufklärung und Zielauffassung, einem Laserentfernungs messer 5, einem Feuerleitrechner 6 mit integriertem Bildver arbeitungsrechner 6′ und einer Bedien- und Überwachungskon sole 7.

Die Bedien- und Überwachungskonsole 7 enthält einen relativ großen und übersichtlichen Bildschirm 8, der einen zentralen Bildschirmbereich 9 aufweist. Zwischen dem zentralen Bild schirmbereich 9 und dem Rand des Bildschirmes sind alle wesentlichen Bedien- und Funktionsanzeigeelemente als sog. Softkeys angeordnet, die entweder durch Berühren mit dem Finger oder einem speziellen Griffel 19, der über eine Signalleitung 19′ mit der Bedien- und Überwachungskonsole verbunden ist, aktiviert werden.

In Fig. 1 sind beispielsweise die mit den Bezugszeichen 10 und 11 versehenen Bildschirmbereiche für die Abfeuerungstaste reserviert. Mit den Bezugszeichen 12 und 13 erfolgt die Auswahl der jeweiligen Kamera 3 oder 4 (bzw. gegebenenfalls auch die Einschaltung beider Kameras gleichzeitig) und die Einstellung der Kameravergrößerung (durch entsprechende Änderung der Einstellung der den Kameras vorgeschalteten Objektive (Zoome)). Schließlich wurde mit dem Bezugszeichen 14 ein Bildschirmbereich zur Einstellung der automatischen Zielverfolgung, mit dem Bezugszeichen 15 der Bildschirmbe reich zur Einstellung der Nachtsicht und mit dem Bezugszeichen 16 der Bildschirmbereich zur Einstellung der Tagsicht gekennzeichnet. Weitere Bildschirmbereiche, etwa für das Seitenrichten (schnell, mittel, langsam), das Höhenrich ten, die Auslösung des Laserentfernungsmessers mit Anzeige der gemessenen Entfernung, der automatischen Zielsuche (bei gespeicherter Zielsignatur) und Mustererkennung durch den Bildverarbeitungsrechner 6′, wurden aus Übersichtlichkeits gründen nicht dargestellt. Außerdem können in den Randbe reichen des Bildschirms 8 folgende Funktionen und Betriebs zustände angezeigt werden: Stellung der Hauptwaffe zur Wanne in Seite und Höhe, Justierzustand der Hauptwaffe zum Sicht system (Justierung und Ermittlung des Abgangsfehlers kann am Bildschirm 8 erfolgen bzw. erfolgt automatisch), Stellung des Sichtsystems zur Wanne in Seite und Höhe etc.

In Fig. 2 ist schematisch ein Panzer dargestellt und mit 20 bezeichnet. Turm und Waffenrohr des Panzers 20 sind mit 21 und 22 gekennzeichnet. Der zweite bildgebende Sensor 4, der zur Gefechtsfeldbeobachtung (Zielaufklärung und Zielerfas sung) dient, ist an dem Turm 21 befestigt. Der bildgebende Sensor 4 deckt dabei ein vergleichsweises großes Gesichtsfeld (20°-30°) ab. Die Änderung des Gesichtsfeldes erfolgt azimu thal mit der Drehbewegung des Turmes.

Die Entfernungsmeßeinrichtung 5, die eine nicht extra darge stellte Zielbeleuchtungseinrichtung (CO₂ -Laser) enthalten kann, ist vorzugsweise an die Bewegung des Waffenrohres 22 gekoppelt, so daß eine zusätzliche vertikale Auslenkung des Laserstrahles der Entfernungsmeßeinrichtung 5 ermöglicht wird. Der Öffnungswinkel des Lesers ist vergleichsweise klein, um eine punktgenaue Ausleuchtung des Zieles auch in Kampfentfernung (1000-2000 m) zu ermöglichen.

Ebenfalls an die Rohrbewegung ist der zur Zielverfolgung erforderliche erste bildgebende Sensor 3 gekoppelt (zur Wirkung derartiger Winkelfolgegeräte vgl. insbesondere die o.e. DE 26 02 767 C2).

Statt Verwendung eines Laserentfernungsmessers 5 kann auch ein dritter bildgebender Sensor (Kamera) auf dem Waffenrohr 22 angeordnet werden. Die Bestimmung der Zielentfernung erfolgt in diesem Fall mit Hilfe des Bildverarbeitungsrech ners durch Vergleich beider (stereoskopischer) Kamerabilder, unter Einbeziehung an sich bekannter und daher hier nicht weiter erläuterter trigonometrischer Beziehungen, und Berück sichtigung der Basislänge (Abstand der beiden Kameras) der Anordnung.

Die Zielentfernung kann aber auch direkt - mit Hilfe einer einzigen - auf dem Rohr oder in Schußrichtung blickender Kame ra ermittelt werden. In diesem Fall wird die Gegenstandsweite (Zielentfernung) aus elementaren Beziehungen der geometri schen Optik ermittelt. Das Objektiv muß hierzu auf einer automatischen Stelleinrichtung angebracht werden, die vom Bildverarbeitungsrechner 6′ angesteuert wird. Das Objektiv wird im Betrieb so lange verschoben, bis ein scharfes Bild des Objektes entsteht und maximaler Zielkontrast erreicht ist. Die Zielentfernung ergibt sich dann aus dem bekannten Abstand des Bildes (auf dem CCD-Chip) vom Objekt und dessen Brennweite.

Zur Verbesserung des Zielkontrastes kann weiterhin das Ziel aktiv - unter Einsatz eines Lasers (ebenfalls auf dem Waffen rohr angebracht) - beleuchtet werden. Vorteilhafterweise liegt dessen Wellenlänge in dem Bereich, in dem der bildgebende Sensor 4 seinen größten Empfindlichkeitsbereich aufweist.

Um den Einsatz der Vorrichtung auch bei Nacht, bzw. ungünsti gen Sichtverhältnissen zu gewährleisten, können sowohl Rest lichtkameras als auch Infrarotkameras mit einem Empfindlich keitsmaximum im Bereich zwischen 3-5 µm oder 8-12 µm verwen det werden. Im Falle einer aktiven Zielbeleuchtung wird die Waffenanlage über den Bildverarbeitungsrechner 6′ so nachge führt, daß die beleuchtete Fläche immer im Zielmittenbereich bei maximalem Kontrast liegt.

Zum Betrieb der Feuerleitanlage 1 erfolgt die automatische Auswahl des oder der Ziele im potentiellen Zielgebiet unter Einsatz der zweiten unabhängigen Weitwinkel-Kamera 4 mittels der digitalen Bildschirmverarbeitung. Für die Zielerkennung und Lokalisierung im Auffassungsbereich der Kamera ergeben sich mehrere Möglichkeiten, die vom Systemoperator je nach Einsatzbedingungen ausgewählt werden können und danach automatisch erfolgen:

1. Auswahl der Ziele nach typischen Signaturen (Kontrast, Form oder durch Datenübermittlung von unabhängigen, ins Fahrzeug übertragenen Informationen), die vom Bildverar beitungsrechner 6′ automatisch durchgeführt wird.
2. Bewegungsmerkmale: Nur solche Ziele werden im Bildbe reich erfaßt, die sich mit einer vorgegebenen Geschwin digkeit und Richtung bewegen.
3. Schnelle Helligkeitsänderungen: Es werden nur solche Bereiche des Bildes ausgewählt, in denen eine abrupte Helligkeitsänderung (durch den Feuerblitz beim Abschuß) festgestellt wird.

Diese Merkmale können für die Gefechtsfeldanalyse einzeln oder kombiniert angewendet werden. Nach Entscheidung durch den Systemoperator erfolgt dann die Grobausrichtung der Waffe 2-2 in den Zielbereich unter Berücksichtigung der genauen Position der Waffe 22 relativ zur Beobachtungskamera 4. Nach Feineinstellung der Waffe 22, unter Einsatz der vorher erwähnten weiteren Hilfsmittel (Kamera 3 am Waffenrohr, Laser 5), kann dann die Freigabe zum Schuß auf dem Bildschirm 8 erfolgen, bzw. andere Funktionen angewählt werden (z. B. Nach laden, tracking, hold on etc.).

Bezugszeichenliste

1 Feuerleitanlage
2 Waffennachführanlage
3 erster bildgebender Sensor, Kamera
4 zweiter bildgebender Sensor, Kamera
5 (Laser-) Entfernungsmesser, dritter bildgebender Sensor
6 Feuerleitrechner
6′ Bildverarbeitungsrechner
7 Bedienungs- und Überwachungskonsole
8 Bildschirm
9 Zentraler Bildschirmbereich
10 als Abfeuerungstaste definierter erster Bildschirmbereich
11 als Abfeuerungstaste definierter zweiter Bildschirmbereich
12 Bildschirmbereich zur Einstellung der Kamerawahl
13 Bildschirmbereich zur Einstellung der
Kameravergrößerung (Zoom)
14 Bildschirmbereich zur Einstellung der automatischen Zielverfolgung
15 Bildschirmbereich zur Einstellung der Nachtsicht
16 Bildschirmbereich zur Einstellung der Tagsicht
17 Signalleitung
18 Signalleitung
19 Griffel
19′ Signalleitung
20 Panzer
21 Turm
22 Waffenrohr

Claims

1. Feuerleitanlage (1) für Panzer (20) mit einem Feuerleit rechner (6), der einen Bildverarbeitungsrechner (6′) enthält, einem Laserentfernungsmesser (5), einem ersten bildgebenden Sensor (3) und einem in einer Bedien- und Überwachungskonsole (7) angeordneten Bildschirm (8) zur Zielverfolgung, wobei die Feuerleitanlage (1) über Signalleitungen (17, 18) mit einer Waffennachführanlage (2) verbunden ist, gekennzeichnet durch die Merkmale:

a) der Bildschirm (8) wird in Verbindung mit einem zwei ten bildgebenden Sensor (4) und dem Bildverarbeitungs rechner (6′) auch zur Zielaufklärung und Zielerfassung benutzt, wobei der zweite bildgebende Sensor (4) einen zur Gefechtsfeldbeobachtung geeignet großen Öffnungs winkel aufweist; und
b) alle für den Betrieb der Feuerleitanlage (1) und die Schußauslösung wesentlichen Bedien- und Funktionsan zeigeelemente (10-16) sind auf dem Bildschirm (8) selbst angeordnet und werden entweder durch Berühren mit dem Finger oder einem speziellen Griffel (19) aktiviert (Softkeys).

2. Feuerleitanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Softkeys (10-16) am äußeren Rand des Bildschirms (8) angeordnet sind.

3. Feuerleitanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der zweite bildgebende Sensor (4) ein ein stellbares Objektiv (Zoom) enthält.

4. Feuerleitsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß der Laserentfernungsmesser (5) im wesentlichen aus einem dritten bildgebenden Sensor besteht, wobei die Entfernungsbestimmung des jeweiligen Zieles durch Vergleich der mit dem zweiten und dem drit ten bildgebenden Sensor (4, 5) gewonnenen Bilder erfolgt.

5. Feuerleitsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß der zweite bildgebende Sensor (4) am vorderen Teil des Panzerturmes (21) angeordnet ist.

6. Feuerleitsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß der Laserentfernungsmesser (5) oder der erste bildgebende Sensor (3) am Waffenrohr (22) angeordnet ist.