EP0144890B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Treffpunktermittlung - Google Patents

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EP0144890B1
EP0144890B1 EP19840114297 EP84114297A EP0144890B1 EP 0144890 B1 EP0144890 B1 EP 0144890B1 EP 19840114297 EP19840114297 EP 19840114297 EP 84114297 A EP84114297 A EP 84114297A EP 0144890 B1 EP0144890 B1 EP 0144890B1
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EP
European Patent Office
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target
image
trajectory
terrain
simulated
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EP19840114297
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English (en)
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EP0144890A3 (en
EP0144890A2 (de
Inventor
Thomas Hohmann
Robert Dr. Stickel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honeywell Regelsysteme GmbH
Original Assignee
Honeywell Regelsysteme GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41J—TARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
    • F41J5/00—Target indicating systems; Target-hit or score detecting systems
    • F41J5/10—Cinematographic hit-indicating systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G3/00—Aiming or laying means
    • F41G3/26—Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying
    • F41G3/2616—Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying using a light emitting device
    • F41G3/2622—Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying using a light emitting device for simulating the firing of a gun or the trajectory of a projectile
    • F41G3/2644—Displaying the trajectory or the impact point of a simulated projectile in the gunner's sight

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining meeting points according to the preamble of claim 1 and an apparatus for performing the method.
  • an arrangement for simulated representation of firing trajectories in training devices for the operating personnel of ballistic weapons or missiles in which the firing trajectory is based on directional signals set by the operator as well as on stored signals which take account of the terrain coordinates and the type of ammunition continuously determined automatically and visually superimposed on the environment observed by the operator through the directional optics with the target located therein.
  • the target is arranged there in a natural environment or in a three-dimensional model environment, and a computer is provided which continuously determines the individual points of the projection of the shooting path onto the view of the directional optics of the operator.
  • a cathode ray tube is connected to the computer, on whose screen, which is immovable relative to the directional optics, the projection of the shot path determined by the computer can be represented.
  • the directional optics are provided with a device by means of which the on-screen representation of the firing path is optically superimposed on the image of the environment seen by the operator.
  • the computer continuously compares the firing trajectory coordinates with the coordinates of the railing sector under the firing trajectory.
  • the coordinates of the targets can be stored in the terrain, and these can also be compared with the firing trajectory coordinates synchronously in order to determine a hit or a shot placement.
  • FIG. 1 shows a block diagram for realizing the known CSI method.
  • the impressions of a terrain, a target, a bullet tracer and a sighting mark, which are normally visible in a visor or a directional optics, are loaded in quick access memories 10, 12, 14 and 16 and are assembled pixel by pixel in the television clock via an image multiplexer 20 controlled by a computer 18 .
  • the composite digital image information is fed via a digital / video converter 22 to a TV monitor 24, on which a composite image is displayed, in particular partial concealment of the targets by terrain parts such as ridges, bushes, houses etc. is possible.
  • the target area of a target Z is approximated by a rectangle R, which is optimally fitted into the target silhouette, as shown in FIG.
  • the target Z approximated by the rectangle R can be covered, for example, by a hill in the background H.
  • only real hits of the target result if the projectile trajectory and thus the tracer trajectory passes through the part of the target Z which lies above the target concealment line ZV predetermined by the background H. Below this line of concealment, target Z is protected by terrain H, and therefore no hit may be displayed.
  • FIG. 4 shows the block diagram according to FIG. 1 in more detail.
  • the computer 18 loads the quick access terrain or background memory 10 with one corresponding to the current viewing direction depending on addresses that are generated via address transmitters (not shown) coupled with a directional handle 26 Image section. This image section can be taken from a mass storage device 42, for example.
  • the target memory 12 is also loaded with a specific target from a target program library 28. For this purpose, the computer can calculate the respective view of the target as a function of the target movement. Furthermore, different types of ammunition can be specified via an ammunition selector switch 30, and accordingly different light traces to be stored in the tracer memory 14 can be calculated by the computer 18.
  • the contents of all memories 10-16 are read out synchronously with the clock of the TV clock generator 40, and the respective information is combined in an OR gate 32 and, after digital / analog conversion, arrives in the digital / analog converter 22 on the TV -Monitor 24 for display.
  • a controller 34 determines for each pixel whether this pixel should be a target or terrain pixel. When deciding on a target pixel, its gray value must first deviate from zero (G z > 0). If this is the case, then further checked by the controller 34 whether the target distance is less than the background distance (Ez ⁇ E H ). If both conditions are met, the controller 34 switches a switch 36 so that a pixel from the target memory 12 is displayed. From this it can be seen that information can be derived from the controller 34 as to whether the pixel currently going through the switch 36 is a target pixel.
  • a signal is provided at the output of the AND gate 38 if and only if bullet tracer pixels and visible target pixels occur simultaneously, which is only the case is when the projectile trajectory and thus the tracer overlap on the screen. If the signal at the output of the AND gate 38 is only evaluated at the point in time in the process computer 18 at which the projectile trajectory has reached the target, it can be ensured that hits are only recognized when the projectile has first reached the target level and secondly, the bullet has touched the visible target area. For all other cases, the signal at the output of the AND gate is missing, so there is no hit display.
  • the method according to the invention and the arrangement for carrying out the method can not only be used with a realistic meeting point display for a tracer.
  • the same problem arises when simulating a laser rangefinder, in which a target distance is only to be displayed if the laser beam hits the target and not the terrain. In this case it can be assumed that the laser beam coincides with the cross with a certain divergence. It is then checked to what extent the visible target parts and the divergence figure of the simulated laser beam overlap, for which purpose the divergence points of the laser beam from a memory 44 are coincident with the target picture elements in an AND gate 46.
  • the position of the coincidence in relation to the target can also be used to determine whether secondary echoes occur and whether these secondary echoes are at a smaller or greater distance than the target echo.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Treffpunktermittlung nach dem Gattungsbegriff das Anspruches 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Aus der DE-A-1 951 622 ist eine Anordnung zur simulierten Darstellung von Schussbahnen in Trainingsgeräten für das Bedienungspersonal von ballistischen Waffen oder Flugkörpern bekannt, bei der die Schussbahn aus von der Bedienungsperson eingestellten Richtsignalen sowie aus gespeicherten, die Geländekoordinaten und die Munitionsart berücksichtigenden Signalen fortlaufend selbsttätig ermittelt und optisch der von der Bedienungsperson durch die Richtoptik beobachteten Umwelt mit dem darin befindlichen Ziel überlagert wird. Das Ziel ist dort in einer natürlichen Umwelt oder in einer dreidimensionalen Modellumwelt angeordnet, und es ist ein Rechner vorgesehen, der fortlaufend die einzelnen Punkte der Projektion der Schussbahn auf den Ausblick der Richtoptik der Bedienungsperson ermittelt. An den Rechner ist eine Kathodenstrahlröhre angeschlossen, auf deren gegenüber der Richtoptik unbeweglichem Bildschirm die vom Rechner ermittelte Projektion der Schussbahn darstellbar ist. Die Richtoptik ist mit einer Einrichtung versehen, durch die die auf dem Bildschirm befindliche Darstellung der Schussbahn dem von der Bedienungsperson gesehenen Bild der Umwelt optisch überlagert wird. Zur Ermittlung des Durchstosspunktes von Schussbahn und Gelände vergleicht der Rechner fortlaufend die Schussbahnkoordinaten mit den Koordinaten des unter der Schussbahn liegenden Geländersektors. Ebenso können die Koordinaten der Ziele im Gelände gespeichert sein, und diese können ebenfalls über den Rechner zeitsynchron mit den Schussbahnkoordinaten verglichen werden, um einen Treffer bzw. eine Schussablage zu ermitteln.
  • Es ist andererseits aus der DE-A-3 133 866 bereits bekannt, ein Visier, Ziele und ein Gelände digital abzuspeichern und auf einem Bildschirm zusammengesetzt darzustellen. Hierbei wird bei der Zieldarstellung im Gelände eine wechselseitige Verdeckung des Zieles und des Geländes berücksichtigt.
  • Üblicherweise wird nun die treffbare Zielsilhouette durch ein Rechteck angenähert. Eine Trefferanzeige darf aber nur erfolgen, wenn die Geschossflugbahn durch den sichtbaren Bereich der Zielsilhouette hindurch tritt. Bislang wurde diesem Umstand im Stand der Technik keine Rechnung getragen, so dass auch Treffer angezeigt wurden, die gar keine sind.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das eine realistische Treffpunktermittlung gestattet. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäss den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemässen Verfahrens sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind den Unteransprüchen entnehmbar.
  • Anhand der Figuren der beiliegenden Zeichnung sei im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Bilderzeugung nach dem bekannten CSI-Verfahren (CSI = Computer Synthesized Imageryj;
    • Fig. 2 die Darstellung eines Zieles;
    • Fig. 3 die Darstellung eines teilweise verdeckten Zieles; und
    • Fig. 4 einen Bildmultiplexer gemäss der Erfindung in näheren Einzelheiten.
  • Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild zur Realisierung des bekannten CSI-Verfahrens. Die normalerweise in einem Visier bzw. einer Richtoptik sichtbaren Eindrücke eines Geländes, eines Zieles, einer Geschossleuchtspur und einer Visiermarke sind in Schnellzugriffspeichern 10, 12, 14 und 16 geladen und werden über einen von einem Rechner 18 gesteuerten Bildmultiplexer 20 im Fernsehtakt Bildpunkt für Bildpunkt zusammengesetzt. Die zusammengesetzte digitale Bildinformation wird über einen Digital/Video-Wandler 22 einem TV-Monitor 24 zugeführt, auf welchem ein zusammengesetztes Bild dargestellt wird, wobei insbesondere eine teilweise Verdeckung der Ziele durch Geländeteile wie Höhenrücken, Büsche, Häuser usw. möglich ist.
  • Üblicherweise wird die treffbare Fläche eines Zieles Z durch ein Rechteck R angenähert, das optimal in die Zielsilhouette eingepasst ist, wie in Figur 2 dargestellt.
  • Gemäss Figur 3 kann das durch das Rechteck R angenäherte Ziel Z beispielsweise durch einen Hügel im Hintergrund H abgedeckt sein. In diesem Fall ergeben sich nur wirkliche Treffer des Zieles, wenn die Geschossflugbahn und damit die Leuchtspur durch den Teil des Zieles Z hindurch tritt, der oberhalb der durch den Hintergrund H vorgegebenen Zielverdeckungslinie ZV liegt. Unterhalb dieser Zielverdeckungslinie ist das Ziel Z durch das Gelände H geschützt, und es darf daher kein Treffer angezeigt werden.
  • Figur 4 zeigt in näheren Einzelheiten das Blockschaltbild gemäss Figur 1. Der Rechner 18 lädt in Abhängigkeit von Adressen, die über mit einem Richtgriff 26 gekoppelte, nicht dargestellte Adressgeber erzeugt werden, den Schnellzugriffs- Gelände- bzw. Hintergrundspeicher 10 mit einem der momentanen Blickrichtung entsprechenden Bildausschnitt. Dieser Bildausschnitt kann beispielsweise aus einem Massenspeicher 42 entnommen werden. Ebenso wird der Zielspeicher 12 mit einem bestimmten Ziel aus einerZielprogrammbibliothek 28 geladen. Der Rechner kann hierzu in Abhängigkeit von der Zielbewegung die jeweilige Ansicht des Zieles berechnen. Ferner können über einen Munitionswahlschalter 30 verschiedene Munitionssorten vorgegeben werden und dementsprechend von dem Rechner 18 unterschiedliche in dem Leuchtspurspeicher 14 abzuspeichernde Leuchtspuren errechnet werden.
  • Die Inhalte aller Speicher 10-16 werden synchron im Takt des TV-Taktgebers 40 bildpunktweise ausgelesen, und die jeweilige Information wird in einem ODER-Gatter 32 kombiniert und gelangt nach Digital/Analog-Wandlung in dem Digital/Analog-Wandler 22 auf dem TV-Monitor 24 zur Darstellung.
  • Eine Steuerung 34 stellt hierbei für jeden Bildpunkt fest, ob dieser Bildpunkt ein Ziel- oder Geländebildpunkt sein soll. Bei der Entscheidung für einen Zielbildpunkt muss dessen Grauwert zunächst von Null abweichen (Gz > 0). Ist dies der Fall, so wird weiterhin von der Steuerung 34 überprüft, ob die Zielentfernung geringer als die Hintergrundentfernung ist (Ez < EH). Sind beide Bedingungen erfüllt, so schaltet die Steuerung 34 einen Schalter 36 so, dass ein Bildpunkt aus dem Zielspeicher 12 zur Darstellung gelangt. Hieraus ist zu erkennen, dass aus der Steuerung 34 eine Information abgeleitet werden kann, ob der gerade über den Schalter 36 gehende Bildpunkt ein Zielbildpunkt ist. Verknüpft man diese Information in einem UND-Glied 38 mitden Bildpunkten der Leuchtspur aus dem Leuchtspurspeicher 16, so steht am Ausgang des UND-Gliedes 38 dann und nur dann ein Signal, wenn Geschossleuchtspur-Bildpunkte und sichtbare Zielbildpunkte gleichzeitig auftreten, was aber nur der Fall ist, wenn die Geschossflugbahn und damit die Leuchtspur auf dem Bildschirm überlappen. Wertet man nun das Signal am Ausgang des UND-Gliedes 38 nur zu dem Zeitpunkt im Prozessrechner 18 aus, zu dem die Geschossflugbahn das Ziel erreicht hat, so kann man sicherstellen, dass auf Treffer nur erkannt wird, wenn erstens das Geschoss die Zielebene erreicht hat und zweitens das Geschoss die sichtbare Zielfläche berührt hat. Für alle anderen Fälle fehlt das Signal am Ausgang des UND-Gliedes, so dass eine Trefferanzeige unterbleibt.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren sowie die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens sind nicht nur anwendbar bei einer realistischen Treffpunktanzeige für eine Leuchtspur. Die gleiche Problemstellung ergibt sich bei der Simulation eines Laser-Entfernungsmessers, bei dem eine Zielentfernungsanzeige auch nur erfolgen soll, wenn der Laserstrahl das Ziel und nicht das Gelände trifft. In diesem Fall kann man davon ausgehen, dass der Laserstrahl mit einer gewissen Divergenz mit dem Visierkreuz zusammenfällt. Es wird dann geprüft, in welchem Masse sich die sichtbaren Zielpartien und die Divergenzfigur des simulierten Laserstrahls überdecken, wozu man in gleicher Weise die Divergenzpunkte des Laserstrahls aus einem Speicher 44 mit den Zielbildpunkten in einem UND-Gatter 46 zu Koinzidenz bringt.
  • Aus der Lage der Koinzidenz gegenüber dem Ziel lässt sich darüber hinaus ableiten, ob Zweitechos entstehen und ob diese Zweitechos eine kleinere oder grössere Entfernung als das Zielecho haben.

Claims (3)

1. Verfahren zur Ermittlung des Auftreffpunktes einer simulierten Geschossflugbahn oder eines simulierten Laserstrahles auf einem in einem simulierten Gelände beweglichen simulierten Ziel, wobei das Gelände, das Ziel, ein Visier und eine Leuchtspur des Geschosses bzw. der Verlauf des Laserstrahls jeweils bildpunktweise digital abgespeichert sind und ein zusammengesetztes Bild auf einem TV-Monitor im Sehfeld der Optik einer auszubildenden Person erzeugt wird und wobei bei Übereinstimmung von simulierter Geschossflugbahn bzw. Laserstrahl mit Zielbildpunkten ein Treffer bzw. ein Laserecho angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Treffer im Ziel nur dann angezeigt wird, wenn bei übereinstimmender Entfernung zwischen Geschoss und Ziel die Leuchtspurbildpunkte mit den Bildpunkten der sichtbaren Zielsilhouette zusammenfallen bzw. ein Laserecho nur dann angezeigt wird, wenn Bildpunkte, die einem simulierten Laserstrahl zugeordnet sind, mit den sichtbaren Bildpunkten des Zieles zusammenfallen.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit Digitalspeichern (10, 12, 14, 16) zur Speicherung von Gelände, Ziel, Leuchtspur und Visier und mit einem Bildmultiplexer (20) zur Überlagerung der Speicherinhalte, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildmultiplexer (20) einen Schalter (36) aufweist, der wahlweise das Bild des Geländes (H) bzw. Zieles (Z) bei der Speicherabtastung auswählt, wobei der Schalter (36) von einer Steuerung (34) betätigt wird, die bei vorhandenem Ziel die Entfernung des Zieles mit der des Geländes vergleicht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein einer Trefferanzeige vorgeschaltetes UND-Gatter (38), welchem der Inhalt des Leuchtspurspeichers (14) zugeführt wird und welches von der Steuerung (34) freigegeben wird, wenn gleichzeitig ein Bildpunkt des Zieles dargestellt wird.
EP19840114297 1983-11-29 1984-11-27 Verfahren und Vorrichtung zur Treffpunktermittlung Expired EP0144890B1 (de)

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DE19833343081 DE3343081C2 (de) 1983-11-29 1983-11-29 Verfahren und Vorrichtung zur simulierten Darstellung des Auftreffpunktes einer Geschoßbahn oder eines Laserstrahles

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Publication Number Publication Date
EP0144890A2 EP0144890A2 (de) 1985-06-19
EP0144890A3 EP0144890A3 (en) 1986-07-02
EP0144890B1 true EP0144890B1 (de) 1987-10-07

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