DE69701724T2

DE69701724T2 - Verfahren und system zur automatischen feststellung der munitionssorte und die anwendung davon

Info

Publication number: DE69701724T2
Application number: DE69701724T
Authority: DE
Inventors: Oyvind Isachsen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-01-15
Filing date: 1997-01-15
Publication date: 2000-11-09
Anticipated expiration: 2017-01-16
Also published as: EP0873495A1; EP0873495B1; IL125349A0; DE69701724D1; US6119576A; NO960164D0; WO1997026502A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System für die automatische Identifizierung des Munitionstyps in Verbindung mit Kanonen sowohl mit als auch ohne Abschußcomputer. Das Verfahren und das System sind insbesondere, aber nicht ausschließlich zum Abschießen von Geschossen von gepanzerten Fahrzeugen vorgesehen. Die Erfindung betrifft auch eine Anwendung des Systems zum Berechnen von Abschußdaten.
Es werden heutzutage häufig viele Arten von Munition verwendet, wobei die verschiedenen Munitionstypen unterschiedliche Abschußgeschwindigkeiten und Gewichte haben. Das Ergebnis hiervon ist, daß die unterschiedlichen Munitionstypen voneinander abweichende ballistische Charakteristiken haben. Gegenwärtig wird der Munitionstyp normalerweise von Hand durch die Person eingegeben, die die Kanone lädt. In der Regel wird dieses Vorgehen dadurch bewirkt, daß die Person eine Taste drückt oder einen Schalter auf einer Steuertafel betätigt, die bzw. der damit verknüpft ist. Ballistische Daten, die die Munition betreffen, werden dann von der Steuertafel gewonnen, welche Daten entweder der Person dargeboten werden, die die Abschußparameter berechnen muß, oder aber direkt zu einem Abschußcomputer übertragen, der diese Berechnungen durchführt und den Abschuß steuert. Wenn das Abschießen mit einer Kanone stattfindet, die diese Art von manueller Eingabe des Munitionstyps verwendet, kommt es häufig vor, daß die Person, die die Kanone lädt und den Munitionstyp eingibt, einen Typ von Munition in die Kanone einführt und einen anderen Typ von Munition eintastet oder möglicherweise vergißt, den Munitionstyp einzutasten. Ein Ergebnis hiervon ist, daß das Ziel nicht getroffen wird, da die ballistischen Daten, die die Grundlage für die Abschußparameter bilden, und die tatsächlichen ballistischen für die Munition voneinander abweichen. Dieser Typ von fehlerhaftem Eingeben von Information tritt verhältnismäßig häufig auf, und es wird angenommen, daß bis zu 10% der Eingaben falsch sind. Ein Beispiel einer Steuertafel, die gegenwärtig verwendet wird, ist in Fig. 1 dargestellt.
US Patent 5 233 125 offenbart ein System zum automatischen Laden und weist eine Einrichtung für die Identifizierung des Munitionstyps und die Auswahl der richtigen ballistischen Daten auf, die zu einem Computer zur Steuerung des Abschusses übertragen werden. Diese Identifizierungseinrichtung beruht auf dem Strichcode-Prinzip, was mit sich bringt, daß die gesamte Munition mit Strichcodes versehen sein muß, damit die Identifizierungseinrichtung arbeiten kann. Wenn keine Strichcodes an der Munition angebracht sind, die benutzt werden soll, muß eine Bedienungsperson manuell die notwendigen Daten eingeben, die den Munitionstyp betreffen. Diese Einrichtung erfordert auch, daß die Munition in einer speziellen Stellung lokalisiert werden muß und kann daher nicht unabhängig vom automatischen Ladesystem verwendet werden.
US-A 5 157 486 beschreibt einen Kamerasensor, der eine Matrix von CCD-Einheiten aufweist, der in Verbindung mit der Echtzeitbildung eines Schattenbildes hoher Auflösung eines Gegenstandes verwendet wird, der sich auf einem Förderer bewegt. Der Sensor wird in bezug auf automatische Inspektion oder automatisches Zusammensetzen von Gegenständen verwendet. Die Gegenstände gehen zwischen einem Kamerasensor und einer Lichtquelle hindurch, wonach sie sich in Strömungsrichtung weiter unten zu einem konventionellen Detektor und einer Ablenk-einrichtung bewegen, die eine neue Orientierung und/oder das Abweisen von nicht richtig orientierten Gegenständen oder Gegenständen, die nicht die richtige Größe haben, ermöglicht. Es ist nicht beabsichtigt, daß der Sensor in Kombination mit einem Waffenabschußsystem verwendet wird, und er ist daher für diesen Zweck nicht angepaßt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, die Nachteile, die in Verbindung mit dem rein manuellen Eingeben des Munitionstyps erwähnt wurden, und auch die Fehler und Nachteile des Systems des oben erwähnten US Patents zu vermeiden. Weitere Aufgaben der Erfindung bestehen darin, die Aufgaben des Laders zu vereinfachen und die Zeit zu reduzieren, die notwendig ist, um die Kanone zum Abschuß vorzubereiten. Vorausgesetzt, daß der die Kanone bedienende seine Aufgabe richtig ausführt, wird daher aller Wahrscheinlichkeit nach das Ziel dadurch immer getroffen werden.
Die obigen Vorteile und Ziele werden mit einem Verfahren und einem System erreicht, das durch Merkmale gekennzeichnet ist, die in den Ansprüchen 1 und 2 aufgeführt sind. Eine besondere Anwendung der Erfindung wird in Anspruch 10 dargelegt. Weite re Merkmale und Vorteile werden in den beigefügten abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
Die Erfindung soll detaillierter in Form einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden. Es zeigen:
Fig. 1 eine bekannte Steuertafel für manuelles Eingeben des Munitionstyps;
Fig. 2 Schattenrisse von einigen gegenwärtig verwendeten Munitionstypen;
Fig. 3 eine Prinzipzeichnung einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 4 eine Prinzipzeichnung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 5 eine Prinzipzeichnung einer weiteren Entwicklung der Erfindung;
Fig. 6 die Erfindung, die innerhalb des Turms eines gepanzerten Fahrzeugs angebracht ist; und
Fig. 7 die Erfindung, die innerhalb des Turms eines gepanzerten Fahrzeugs angebracht ist, gesehen von einem anderen Blickwinkel.
In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 1 die Tasten, zwischen denen die Ladeperson auswählen muß, um den richtigen Munitionstyp anzugeben, während die Bezugsziffer 20 die Steuertafel bezeichnet, die die Ladeperson betätigen muß, bevor sie Schüsse abgibt.
Fig. 3 zeigt einen linearen Sensor 31 zum optischen Lesen der Schattenrisse von Munition. Der Sensor ist auf dem Dach in der Nähe des Geschützverschlusses angeordnet und ist daher nicht davon abhängig, daß die Munition in einer bestimmten Stellung angeordnet wird. Es ist ausreichend, die Munition durch eine Zone hindurch zu bewegen, die sich über ein verhältnismäßig großes Gebiet erstreckt. Man kann sich auch vorstellen, daß die Munition stationär ist, während der Sensor oder die Sensoren in bezug auf die Munition bewegt werden oder daß zum Beispiel mit Hilfe von optischen Systems mit bewegbaren Spiegeln oder Linsen eine scheinbare Bewegung zwischen Munition und Sensor erzeugt wird. Der Sensor kann von unterschiedlichen Typen sein, wobei ein Typ ein Sensor ist, der eine Anzahl von eindimensionalen Ablesungen der Konturen der Munition durchführt (Vorhangsensor). Wenn die Ablesungen zusammengefügt werden, wird ein zweidimensionales Bild der Kontur erhalten werden. Ein anderer Typ eines Sensors, der verwendet werden kann, ist eine Videokamera oder zum Beispiel ein CCD-Chip, der eines oder mehrere zweidimensionale Bilder der Munition aufnimmt. Die Verwendung von solchen Sensoren ermöglicht, daß das Gesamtsystem stationär sein kann, wobei keine relative Bewegung zwischen Sensor und Munition erforderlich ist. In der Praxis wird mehr als ein Bild verwendet, damit Rauschen und Störungen von den Bildern entfernt werden können, indem verschiedene Bilder verglichen werden, die fast zur gleichen Zeit aufgenommen werden. Mit Hilfe von Einrichtungen im Mikroprozessor 33 wird das zweidimensionale Bild oder werden die zweidimensionalen Bilder oder die Serien von eindimensionalen Bildern vom Sensor des ersten Typs analy siert. Die Analyse bestimmt das Schattenbild der Munition, und aufgrund dessen kann festgestellt werden, welche Art von Munition durch den Sensor bzw. die Sensoren aufgezeichnet worden ist. Identifikationssysteme dieser Art arbeiten schnell und mit großer Zuverlässigkeit. Der Munitionstyp kann dadurch mit einem hohen Grad an Genauigkeit durch den Mikroprozessor 33 bestimmt werden, und zwar trotz Störungen in Form von zum Beispiel Rauch oder leeren Geschoßhülsen.
In Verbindung mit dem Sensor kann das System eine Infrarotstrahlungsquelle 32 einschließen. Diese Quelle gibt Infrarotstrahlung wenigstens innerhalb des Bereichs ab, in dem der Sensor bzw. die Sensoren die Messung oder Messungen durchführt bzw. durchführen. Die Infrarotstrahlungsquelle kann entweder in der Nähe des Sensors 31 (nicht gezeigt) angebracht sein oder direkt an den Sensor 31 angegliedert sein, wie dies in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist.
Der Sensor 31, möglicherweise mit der Infrarotstrahlungsquelle 32 zusammen, bildet eine Leseeinheit 30, die zusammen mit dem Mikroprozessor 33 eine Identifizierungseinrichtung bilden. Die Bezugsziffer 20 bezeichnet die Steuertafel von Fig. 1, während die Bezugsziffer 21 den Abschußcomputer bezeichnet.
In Fig. 4 ist der Mikroprozessor 33 an den Sensor 31 und möglicherweise an die Infrarotstrahlungsquelle 32 angegliedert, um eine vollständige Identifizierungseinrichtung 40 zu bilden. Die Identifizierungseinrichtung gemäß einer der Fig. 3 oder 4 verringert die Fehlerrate auf 0,1%.
Die Signale vom Mikroprozessor 33 sind identisch mit den Signalen, die erzeugt werden, wenn die Ladeperson die richtige Taste 1 auf der Steuertafel 20 im bekannten System für manuelle Bestimmung des Munitionstyps drückt. Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung wird die Möglichkeit eines Fehlers in Verbindung mit einer manuellen Angabe des Munitionstyps vermieden. Der Abschußcomputer 21 wird daher die richtigen ballistischen Daten zum Berechnen der Abschußparameter empfangen, wenn die erfindungsgemäße Identifizierungseinrichtung 1 verwendet wird.
Zwischen der Steuertafel 20 und dem Abschußcomputer 21 kann ein Wählschalter 22 angebracht werden, um zwischen AUTOMATISCHEM und MANUELLEM Eingeben des Munitionstyps auszuwählen. Obwohl der Schalter in die AUTOMATISCHE Betriebsart gebracht ist, werden die Funktionen, die sich nicht auf das Eingeben des Munitionstyps beziehen, mit dem Abschußcomputer verbunden sein. In einer zweiten Variante (in den Figuren nicht gezeigt) kann der Auswählschalter in die Steuertafel eingebaut sein, in welchem Fall der Sensor oder die Sensoren mit der Tafel über den Mikroprozessor verbunden ist oder sind, der die tatsächliche Analyse/Identifizierung der Munition und über den einbauten Wählschalter durchführt.
In der Ausführungsform gemäß Fig. 5 sind die Leseeinheit 30 zusammen mit dem Mikroprozessor 33 oder die Identifizierungseinrichtung 40 um einen zusätzlichen optischen Sensor 41, zum Beispiel vom CCD-Typ, erweitert. Dieser zusätzliche Sensor ist vorzugsweise mit seinem eigenen Mikroprozessor zum Verarbeiten des Bildes vom tatsächlichen Sensor ausgerüstet. Der Aufbau ist allgemein durch die Bezugsziffer 50 bezeichnet.
Diese Variante verringert weiter die Fehlerrate bei der Identifizierung des Munitionstyps.
Fig. 6 und 7 zeigen das System, das im Turm eines gepanzerten Fahrzeugs angebracht ist. Die Bezugsziffer 61 bezeichnet eine der Einrichtungen 30, 40 oder 50 zusammen mit dem Kabel zur Steuertafel. Die Bezugsziffern 20 und 21 sind dieselben wie vorher und beziehen sich auf die Steuertafel bzw. den Abschußcomputer.
Es ist möglich eine Anzeigetafel mit dem Identifizierungssystem zu verbinden, zum Beispiel wenn ein Abschlußcomputer nicht verwendet wird. Wenn das Identifizierungssystem den Munitionstyp identifiziert hat, werden Daten, die den Munitionstyp betreffen, verwendet, ballistische Daten von einem dazu ausgebildeten Speicher zu erhalten. Dieser Speicher kann entweder vom nicht flüchtigen oder vom flüchtigen Typ sein.
Der optische Sensor oder die optischen Sensoren kann bzw. können von anderen Typen als oben angegeben sein, zum Beispiel kann man sich die Verwendung von Lasersystemen anstelle der dargestellten Sensortypen vorstellen. Andere optische Sensoren können ebenfalls verwendet werden und liegen als solche innerhalb des Bereichs der Erfindung. Es gibt viele Möglichkeiten, wobei das wichtigste gemäß der Erfindung ist, daß es nicht notwendig ist, die Munition mit einer speziellen Markierung zum Beispiel in Form von Strichcodes, magnetischen oder elektronischen Etiketten usw. zu versehen. Es ist auch möglich, mehrere Funktionen zusammen mit diesem System einzuschließen, zum Beispiel kann die Kanone mit einer automatischen Sicherheitseinrichtung versehen sein. Dies kann zum Beispiel auf solche Weise verwirklicht werden, daß das System die Kanone für eine vorbestimmte Zeitperiode sichert, nachdem der Munitionstyp festgestellt worden ist.
Eine besondere Anwendung des Systems der Erfindung ist zum automatischen Korrigieren der Abschußdaten bezüglich der Rohrabnutzung, die vom Abschießen eines Schusses mit einem speziellen Munitionstyp resultiert. Die Rohrabnutzung von Verwendung eines speziellen Munitionstyps (HEAT-T M456 A1) für gepanzerte Fahrzeuge ist in Tab. 1 dargestellt, die die 1 Änderungen im Rohrdurchmesser und der Mündungsgeschwindigkeit einer 105 mm Kanone mit folgerechter Einstellung der Richthöhe für eine vorgegebene Schußentfernung zeigt.
Andere Munitionstypen ergeben andere Abnutzungswerte. Wenn geschossen wird, wird es notwendig sein, die richtigen Abschußdaten für eine existierende Rohrabnutzung zu korrigieren, die durch die Anzahl vorher abgegebener und verwendeter Munitionstypen bestimmt wird. Wenn der Munitionstyp mit dem System gemäß der vorliegenden Erfindung aufgezeichnet ist und der Schuß abgegeben ist, kann die Rohrabnutzung für diesen Schuß dadurch unmittelbar angegeben werden, und die Abschußdaten können für den nächsten Schuß korrigiert werden. Wenn ein Abschußcomputer verwendet wird, kann die Abnutzungskompensation vollständig automatisch in einer besonders zweckmäßigen Weise durchgeführt werden. Dies hat offensichtliche Vorteile, wenn nacheinander unterschiedliche Munitionstypen verwendet werden. Die Standardbedingungen für Abnutzungskorrektur für unterschiedliche Munitionstypen kann dann im Speicher des Abschußcomputers oder in einem Speicher gespeichert werden, der mit dem Mikroprozessor verbunden ist. TABELLE 1

Claims

1. Verfahren zum automatischen Bestimmen des Munitionstyps im wesentlichen gleichzeitig mit dem Ladevorgang eines Waffensystems, bei dem Abschußdaten entweder von Hand oder automatisch in das Waffensystem eingegeben werden, durch welches Verfahren wenigstens ein optischer Sensor (31, 41) für die Aufzeichnung eines Gegenstandes verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Sensor/die optischen Sensoren außerhalb des normalen Bereichs der Bewegung während des Ladens des Systems vorgesehen wird/werden, daß die Silhouette der Munition aufgezeichnet wird und die Aufzeichnung der Silhouette der Munition verwendet wird, um den Munitionstyp zu bestimmen, und daß die Information über den Munitionstyp einem Abschußcomputer (21) und/oder einer Anzeigeeinheit im System zugeführt wird.

2. System zum automatischen Bestimmen des Munitionstyps im wesentlichen gleichzeitig mit dem Ladevorgang eines Waffensystems, bei dem das System wenigstens einen optischen Sensor zum Aufzeichnen eines Objekts, eine Anzeigeeinheit und/oder einen Abschußcomputer aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Sensor/die optischen Sensoren (31, 41) so angeordnet ist/sind, daß sie die Silhouette der Munition aufzeichnen, und daß das System auch Mittel zum Verarbeiten von Daten, die sich auf die aufgezeichnete Silhouette beziehen, um den Munitionstyp zu bestimmen, und Mittel zum Zuführen der Daten des Munitionstyps zum Abschußcomputer und/oder der Anzeigeeinheit aufweist.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine optische Sensor (31) ein linearer Sensor ist, der eine Anzahl von zweidimensionalen Bildern aufzeichnet.

4. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine optische Sensor (31) eine Videokamera, eine CCD-Einheit oder dergleichen ist und daß der Sensor ein Bild oder einige wenige zweidimensionale Bilder aufzeichnet.

5. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher optischer Sensor (41) vorhanden ist, wobei dieser Sensor (41) eine Videokamera, eine CCD-Einheit oder dergleichen ist, und daß der Sensor (41) ein oder einige wenige zweidimensionale Bilder aufzeichnet.

6. System nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Sensor/die optischen Sensoren mit einem Mikroprozessor (33) verbunden ist/sind, und daß der Mikroprozessor (33) freistehend ist oder dem Sensor angegliedert ist.

7. System nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Infrarotstrahlungsquelle (32) vorgesehen ist, die mit dem System ver bunden ist, und daß die Infrarotstrahlungsquelle in der unmittelbaren Nähe des optischen Sensors/der optischen Sensoren vorgesehen ist oder dem Sensor/den Sensoren angegliedert ist.

8. System nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (33) als Ergebnis des identifizierten Munitionstyps ein vorbestimmtes Signal abgibt, das den Munitionstyp offenbart, und daß dieses Signal zu einer Einrichtung zum Berechnen von Parametern zum Abschießen der Munition aufgrund unter anderem der ballistischen Daten der Munition übertragen wird.

9. System nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor (33) als Ergebnis des identifizierten Munitionstyps ein Signal zu einer Einrichtung für Anzeige von ballistischen Daten für die Verwendung bei der Berechnung von Parametern zum Abschießen der Munition überträgt.

10. System nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Wählschalter (22) zum Auswählen zwischen einer automatischen Betriebsart, wo das System automatische Identifizierung des Munitionstyps aufgrund von dessen Silhouette durchführt, oder einer manuellen Betriebsart aufweist, wo die den Ladevorgang durchführende Person auch den Munitionstyp manuell eingibt.

11. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder des Systems nach den Ansprüchen 2-10 für die automatische Kor rektur von Abschußdaten aufgrund von Rohrabnutzung, wobei Standardabnutzungsbedingungen für einen aufgezeichneten, verwendeten und abgeschossenen Munitionstyp und ein Korrekturwert, der vor dem Abschuß existierte, berücksichtigt werden.