EP0166236A2 - Elevierbares Beobachtungs- und Zielsystem für Kampffahrzeuge - Google Patents

Elevierbares Beobachtungs- und Zielsystem für Kampffahrzeuge Download PDF

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EP0166236A2
EP0166236A2 EP85106472A EP85106472A EP0166236A2 EP 0166236 A2 EP0166236 A2 EP 0166236A2 EP 85106472 A EP85106472 A EP 85106472A EP 85106472 A EP85106472 A EP 85106472A EP 0166236 A2 EP0166236 A2 EP 0166236A2
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camera
monitor
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search camera
sight
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Erwin Ing. Grad. Francke
Heinrich Ing. Grad. Adler
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Mannesmann Demag Krauss Maffei GmbH
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Krauss Maffei AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G3/00—Aiming or laying means
    • F41G3/22—Aiming or laying means for vehicle-borne armament, e.g. on aircraft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G3/00—Aiming or laying means
    • F41G3/14—Indirect aiming means
    • F41G3/16—Sighting devices adapted for indirect laying of fire
    • F41G3/165—Sighting devices adapted for indirect laying of fire using a TV-monitor

Definitions

  • the invention relates to an elevable observation and target system for combat vehicles, consisting of a platform which can be extended and / or swiveled relative to the vehicle and on which there is at least one television camera which is connected via cable to at least one monitor provided in the combat area of the vehicle.
  • the object of the present invention is to develop an elevable observation and target system of the type mentioned in such a way that, on the one hand, with full protection of the observer's armor, a substantially improved close-range and far-range surveillance and thus also an increased reaction speed is made possible, and on the other hand a simplification of the whole Weapon system is achieved with increased operational safety.
  • This task is essentially solved in that the television camera is stabilized in elevation and azimuth fernrichtbare omnidirectional camera from Kam p f-space formed of variable focal length and this omnidirectional camera is provided with encoders for generating the respective line of sight coordinate.
  • the pivotally mounted platform of the search camera can be tracked at least in azimuth.
  • the circular search camera not only permits a distance-dependent viewing angle setting and sector observation, but it also enables a decisive increase in reaction speed through the functional coupling with the movement mechanism of the platform.
  • the circular search camera with its zoom lens or its switchable lenses is preferably rigidly mounted on the platform and provided with a stabilized mirror head which can be aimed in azimuth and elevation and to which the angle sensors for generating the line of sight coordinates are assigned.
  • This configuration contributes to achieving high operational reliability and high positioning speeds.
  • the circular search camera preferably consists of a high-resolution TV camera, the ratio of the field of view to the resolution comes close to purely optical systems and can be combined particularly advantageously with monitors provided in the combat area in the form of small-image fine-point tubes, each of which has binocular viewing optics in front of it.
  • Such fine-point tubes have screen diagonals of about 3 to 5 cm and are particularly susceptible to interference due to the low inertial masses even in rough operation.
  • the binocular viewing optics contribute to the concentration increase of the respective observer, gives the impression of a direct view from the fully protected position and, in conjunction with the possibility of quickly and precisely detecting the near and target field, contributes to a reduction in reaction times.
  • a thermal imaging device is expediently integrated in the circular search camera and measures are taken in order to be able to optionally switch the images of the circular search camera and the thermal imaging device onto the monitors provided on the fighting room side.
  • the observer or the observers can thus select the optimal information means including a pivotable residual light amplifier, or quickly display alternative information from the various imagers in order to increase the certainty of a decision to be made.
  • Another important advantage of the invention is that electronic units for signal modification can be switched into the signal path between the search camera and the monitor.
  • a signal modification can consist, for example, of a change in contrast or a special optical target identification by means of brightening or marking.
  • Image areas in which movements are to be detected are preferably programmable according to their position and size, while image lines on which conditions are to be recognized can be programmed by scanning a scene contour with the line of sight.
  • the NATO crosshairs a measured distance and the readiness to fire can be shown.
  • data about the respective extension height and the firing direction of the platform and the like can also be shown.
  • the azimuth movement can be carried out in sectors and the sector angle is adapted to the detection angle of the camera so that the sectors overlap in any case.
  • the monitor is blanked during the sector change, the dark phase being chosen to be shorter than the reactivity of the human eye.
  • the platform carrying the observation and target system is preferably designed as a weapon platform, in particular for launchers mounted in elevation.
  • the platform can track the target device in elevation.
  • this embodiment is advantageous in that due to the in comparison to a manned combat or the observation of the weapon platform p latform small construction volume in the basic position corresponding to a small storage space for the accommodation of the weapon platform is needed. Furthermore, it is favorable that the system according to the invention is immediately ready for operation and can be used in any position between the retracted and fully extended conditions, day and night.
  • the overall system is particularly user-friendly and thus also safe to operate, which becomes clear from a target-fighting process described below, for example Azimuth and Elevation. If the gunner detects a target on a monitor, he can activate the weapon platform on the target. The line of sight coordinates are taken over, on which the platform can enter the line of sight of the search camera.
  • the platform is readjusted to the circular search camera in azimuth, while the launchers provided on the platform follow in elevation. If the gunner has identified the target, he can start measuring the target and transferring the target data to the fire control computer by pressing a target designation key. If the platform and the launcher have hit the target and the target is within the range of action of the launcher, the fire control computer releases the fire, whereupon the gunner can trigger the shot.
  • the circular search camera is preferably designed in a modular design, in a first module camera housing with recording tube and video electronics, in a second module lens housing with lens and zoom adjustment mechanism, in a third module the stabilized, directional mirror head with angle sensors for transferring the position coordinates to the fire control computer and the stabilization electronics and the signal processing are combined in a fourth module.
  • the most important advantages of the system according to the invention can be described in such a way that a substantial simplification of the entire weapon system can be achieved, that the observer, who is in the chassis with full armor protection, the near and target field in a quality corresponding to the direct observation and even superior to this in adverse circumstances can track and analyze via the binocular viewer that sector observation and distance-dependent viewing angle setting can achieve a high reaction speed, which can be further promoted by data overlay in the field of view of the observer and that the observer can be assisted in target detection and target tracking by electronic image processing; which in turn has a positive effect on the speed of reaction.

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Abstract

Es wird ein elevierbares Beobachtungs- und Zielsystem für Kampffahrzeuge beschrieben, bei dem zum Zweck der Erhöhung der Sicherheit und der Reaktionsgeschwindigkeit auf einer elevierbaren Plattform eine sichtlinienstabilisierte, fernrichtbare Rundsuchkamera mit vom Kampfraum aus verstellbarer Brennweite vorgesehen ist, welche Winkelgeber zur Erzeugung der jeweiligen Sichtlinienkoordinaten aufweist und die Plattform in Abhängigkeit von den Winkelgebersignalen der Sichtlinie der Rundsuchkamera nachsteuerbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein elevierbares Beobachtungs-und Zielsystem für Kampffahrzeuge, bestehend aus einer relativ zum Fahrzeug ausfahrbaren und/oder schwenkbaren Plattform, auf der sich zumindest eine Fernsehkamera befindet, die über Kabel mit zumindest einem im Kampfraum des Fahrzeugs vorgesehenen Monitor verbunden ist.
  • Derartige Beobachtungs- und Zielsysteme gestatten eine wesentliche Vereinfachung herkömmlicher Beobachtungsplattformen, da die bisher für die Unterbringung und den Schutz eines Beobachters erforderlichen Einrichtungen in Wegfall kommen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein elevierbares Beobachtungs- und Zielsystem der eingangs angeführten Art in der Weise auszubilden, daß einerseits bei vollem Panzerschutz des Beobachters eine wesentlich verbesserte Nah- und Fernbereichsübertwachung und damit auch eine erhöhte Reaktionsgeschwindigkeit ermöglicht wird und andererseits eine Vereinfachung des gesamten Waffensystems bei gleichzeitig erhöhter Betriebssicherheit erzielt wird.
  • Gelöst wird diese Aufgabe im wesentlichen dadurch, daß die Fernsehkamera als lagestabilisierte, in Elevation und Azimut fernrichtbare Rundsuchkamera mit vom Kampf-raum aus verstellbarer Brennweite ausgebildet und diese Rundsuchkamera mit Winkelgebern zur Erzeugung der jeweiligen Sichtlinienkoordinaten versehen ist. Insbesondere ist die schwenkbar gelagerte Plattform der Rundsuchkamera zumindest im Azimut nachführbar.
  • Die Rundsuchkamera gestattet nicht nur eine entfernungsabhängige Blickwinkeleinstellung und eine Sektorenbeaobachtung, sondern sie ermöglicht eine entscheidende Erhöhung der Reaktionsgeschwindigkeit durch die funktionelle Kopplung mit dem Bewegungsmechanismus der Plattform.
  • Bevorzugt ist die Rundsuchkamera mit ihrem Zoom-Objektiv oder ihren umschaltbaren Objektiven auf der Plattform starr montiert und mit einem stabilisierten, in Azimut und Elevation richtbaren Spiegelkopf versehen, dem die Winkelgeber zur Erzeugung der Sichtlinienkoordinaten zugeordnet sind.
  • Diese Ausgestaltung trägt zur Erzielung einer hohen Betriebssicherheit und hoher Stellgeschwindigkeiten bei.
  • Die Rundsuchkamera besteht vorzugsweise aus einer hochauflösenden TV-Kamera, deren Verhältnis Blickfeld zu Auflösung rein optischen Systemen nahekommt und besonders vorteilhaft mit im Kampfraum vorgesehenen Monitoren in Form von Kleinbild-Feinpunktröhren kombinierbar ist, welchen jeweils eine binokulare Betrachtungsoptik vorgesetzt ist. Derartige Feinpunktröhren besitzen Bildschirmdiagonalen von etwa 3 bis 5 cm und sind wegen der geringen Trägheitsmassen auch bei rauhem Betrieb besonders störungsunanfällig. Die binokulare Betrachtungsoptik trägt zur Konzentrationserhöhung des jeweiligen Beobachters bei, vermittelt aus der voll geschützten Position den Eindruck einer Direktsicht und trägt in Verbindung mit der Möglichkeit eines schnellen und genauen Erfassens des Nah- und Zielfeldes zu einer Verkürzung der Reaktionszeiten bei.
  • Zweckmäßigerweise ist in der Rundsuchkamera ein Wärmebildgerät integriert und es sind Maßnahmen getroffen, um die Bilder der Rundsuchkamera und des Wärmebildgerätes wahlweise auf die kampfraumseitig vorgesehenen Monitore aufschalten zu können. Der Beobachter oder die Beobachter können damit in Abhängigkeit von den jeweils vorliegenden Gegebenheiten das optimale Informationsmittel einschließlich eines einschwenkbaren Restlichtverstärkers auswählen, bzw. auch innerhalb kürzester Zeit Alternativinformationen von den verschiedenen Bildgebern einblenden, um auf diese Weise die Sicherheit einer zu treffenden Entscheidung zu erhöhen.
  • Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß in den Signalweg zwischen Rundsuchkamera und Monitor Elektronikeinheiten zur Signalmodifizierung einschaltbar sind. Eine derartige Signalmodifizierung kann beispielsweise in einer Kontrastveränderung oder in einer besonderen optischen Zielkennzeichnung durch Aufhellung oder Markierung bestehen.
  • Besonders günstig ist auch die Einschaltung eines Zwischenspeichers, der die Bewegungserkennung wesentlich erleichtert bzw. automatisiert. Bildflächen, in denen Bewegungen erkannt werden sollen, sind vorzugsweise nach Lage und Größe programmierbar, während Bildlinien, auf denen Bedingungen erkannt werden sollen, durch Abtasten einer Szenenkontur mit der Sichtlinie progammierbar sind.
  • Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, mit geringem elektronischen Aufwand in das jeweilige Monitorbild Informationen, insbesondere in Form von Daten und/oder Markierungen einzublenden.
  • Einblendbar sind beispielsweise das NATO-Strichkreuz, eine gemessene Entfernung sowie die Feuerbereitschaft. In entsprechender Weise können auch Daten über die jeweilige Ausfahrhöhe und die Schußrichtung der Plattform und dergleichen eingeblendet werden.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Azimutbewegung sektorweise durchführbar und der Sektorwinkel an den Erfassungswinkel der Kamera so angepaßt, daß sich die Sektoren in jedem Falle überlappen. Während des Sektorenwechsels wird der Monitor gemäß einer weiteren Besonderheit der Erfindung dunkel getastet, wobei die Dunkelphase kürzer als das Reaktionsvermögen des menschlichen Auges gewählt ist.
  • Die das Beobachtungs- und Zielsystem tragende Plattform ist bevorzugt als Waffenplattform insbesondere für elevierbar gelagerte Werfer ausgebildet. Dabei kann die Plattform dem Zielgerät in Elevation nachgeführt werden.
  • Bei dieser Ausgestaltung ist von Vorteil, daß aufgrund des im Vergleich zu einer bemannten Kampf- bzw. Beobachtungsplattform geringen Bauvolumens der Waffenplattform in der Grundstellung ein entsprechend kleiner Stauraum für die Unterbringung der Waffenplattform benötigt wird. Desweiteren ist es günstig, daß das System nach der Erfindung sofort betriebsbereit ist und in jeder Stellung zwischen dem eingefahrenen und dem voll ausgefahrenen Zustand einsatzfähig ist, und zwar bei Tag und Nacht.
  • Aufgrund der gemäß der Erfindung vorgesehenen Folgesteuerungen ist das Gesamtsystem besonders bedienungsfreundlich und damit auch bedienungssicher, was anhand eines nachfolgend beispielsweise geschilderten Vorgangs einer Zielbekämpfung deutlich wird: Der die Umgebung mittels des binokularen Betrachtungsgerätes am Monotor beobachtende Richtschütze steuert über ein Richtschützengerät den primärstabilisierten Spiegelkopf der Rundsuchkamera im Azimut und Elevation. Entdeckt der Richtschütze auf einem Monitor ein Ziel, so kann er die Waffenplattform auf das Ziel aufschalten. Dabei werden die Sichtlinien-Koordinaten übernommen, worauf die Plattform auf die Sichtlinie der Rundsuchkamera einlaufen kann.
  • Die Plattform wird der Rundsuchkamera in Azimut nachgesteuert, während die an der Plattform vorgesehenen Werfer in Elevation nachlaufen. Hat der Richtschütze das Ziel identifiziert, kann er durch Betätigen einer Zielbezeichnungstaste die Vermessung des Zieles und die Übergabe der Zieldaten an den Feuerleitrechner einleiten. Sind Plattform und Werfer auf das Ziel eingelaufen und befindet sich das Ziel im Wirkungsbereich der Werfer, dann erfolgt vom Feuerleitrechner die Feuerfreigabe, worauf der Richtschütze den Abschuß auslösen kann.
  • Von wesentlicher Bedeutung ist im Rahmen der Erfindung die Verwendung einer Rundsuchkamera mit hoher Auflösung. Die nachfolgend angegebenen Kenndaten einer derartigen Kamera stellen ein nicht einschränkendes, im wesentlichen zur Definition dieser Kameraart, verwendetes Beispiel dar:
    Figure imgb0001
  • Bevorzugt wird die Rundsuchkamera in modularer Bauweise ausgebildet, wobei in einem ersten Modul Kameragehäuse mit Aufnahmeröhre und Videoelektronik, in einem zweiten Modul Objektivgehäuse mit Objektiv und Zoom-Verstellmechanik, in einem dritten Modul der stabilisierte, richtbare Spiegelkopf mit Winkelgebern zur Übergabe der Stellungskoordinaten an den Feuerleitrechner und in einem vierten Modul die Stabilisierungselektronik und die Signalaufbereitung zusammengefaßt sind.
  • Die Abbildungsleistung und die Auflösung einer gemäß der Erfindung verwendeten Kamera gestatten es mit einem Objektiv mit einer Brennweite f = 250 mm Gegenstände mit einer Größe von 120 mm (120 mm = 1 Linie) in einer Entfernung von 4000 m aufzulösen. Da zum Identifizieren eines Objektes in der Form eines Kampfpanzers acht Linienpaare erforderlich sind, lassen sich mit dem beispielsweise beschriebenen Kamerasystem Objekte ab einer Größe von 1920 mm identifizieren.
  • Durch eine Vergrößerung des Zoom-Bereiches auf größere Brennweiten ist es jedoch möglich, eine Steigerung der Abbildungsleistungen im Zielfeld zu erreichen.
  • Zusammenfassend können die wichtigsten Vorteile des erfindungsgemäßen Systems dahingehend beschrieben werden, daß sich eine wesentliche Vereinfachung des gesamten Waffensystems erzielen läßt, daß der sich unter vollem Panzerschutz im Fahrgestell befindende Beobachter das Nah- und Zielfeld in einer der Direktbeobachtung entsprechendenund dieser bei widrigen Umständen sogar überlegenen Qualität über das binokulare Betrachtungsgerät verfolgen und analysieren kann, daß sich durch Sektorenbeobachtung und entfernungsabhängige Blickwinkeleinstellung eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit erzielen läßt, die durch Dateneinblendung in das Blickfeld des Beobachters weiter gefördert werden kann und daß der Beobachter bei der Zielentdeckung und Zielverfolgung durch elektronische Bildverarbeitung unterstützt werden kann; was wiederum positive Auswirkungen auf die Reaktionsgeschwindigkeit hat.

Claims (15)

1. Elevierbares Beobachtungs- und Zielsystem für Kampffahrzeuge, bestehend aus einer relativ zum Fahrzeug ausfahrbaren und/oder schwenkbaren Plattform, auf der sich zumindest eine Fernsehkamera befindet, welche über Kabel mit zumindest einem im Kampfraum des Fahrzeuges vorgesehenen Monitor verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fernsehkamera als sichtlinienstabilisierte, in Elevation und Azimut fernrichtbare Rundsuchkamera mit vom Kampfraum aus verstellbarer Brennweite ausgebildet und diese Rundsuchkamera mit Winkelgebern zur Erzeugung der jeweiligen Sichtlinienkoordinaten versehen ist.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundsuchkamera mit Zoom-Objektiv oder umschaltbaren Objektiven auf der Plattform starr montiert und mit einem stabilisierten, in Azimut und Elevation richtbaren Spiegelkopf versehen ist, dem die Winkelgeber zur Erzeugung der Sichtlinienkoordinaten zugeordnet sind.
3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundsuchkamera aus einer hochauflösenden (HDTV-) Kamera besteht, und daß im Kampfraum zumindest ein Monitor in Form einer Kleinbild- Feinpunktröhre mit vorgesetzter binokularer Betrachtungsoptik vorgesehen ist.
4. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rundsuchkamera ein Wärmebildgerät integriert ist, dessen aufgenommene Bilder auf die kampfraumseitig. vorgesehenen Monitoren wahlweise aufschaltbar sind.
5. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausdehnung des Einsatzes der Rundsuchkamera auf die Dämmerung bzw. auf die Nacht ein Restlichtbildverstärker in den Strahlengang zwischen Objektiv und Kamera einschtwenkbar ist.
6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Signalweg zwischen Rundsuchkamera und Monitor zumindest eine Elektronikeinheit zur Signalmodifizierung eingeschaltet ist.
7. System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Elektronikeinheit eine Einrichtung integriert ist, welche durch den Vergleich von gespeicherten mit aktuellen Bildinformationen in der Lage ist, Bewegungen zu erkennen und durch Zeicheneinblendung an der betreffenden Stelle im Honitorbild sichtbar zu machen.
3. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Bildflächen, in denen Bewegungen erkannt werden sollen, nach Größe und Lage programmierbar sind.
9. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß Bildlinien, auf denen Bewegungen erkannt werden sollen, durch Abtasten einer Szenenkontur (z.B. Horizont) mit der Sichtlinie programmierbar sind.
10. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Monitorbild Informationen, insbesondere in Form von Daten und/oder Markierungen einblendbar sind.
11. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einem dem Richtschützen zugeordneten Monitor weitere, jeweils anderen Besatzungsmitgliedern zugeordnete Monitore parallel geschaltet sind.
12. System nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundsuchkamera insbesondere auf einer elevierbaren Waffenplattform installiert ist.
13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Plattform der Rundsuchkamera im Azimut und die Werfer der Zundsuchkamera in Elevation nachgeführt sind.
14. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Azimutbewegung sektorweise durchführbar und der Sektorwinkel an den Erfassungswinkel der Kamera so angepaßt ist, daß sich die Sektoren in jedem Falle überlappen.
15. System nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß während des Sektorenwechsels der Monitor dunkel getastet wird und die Dunkelphase kürzer als das Reaktionsvermögen des menschlichen Auges ist.
EP85106472A 1984-06-19 1985-05-25 Elevierbares Beobachtungs- und Zielsystem für Kampffahrzeuge Withdrawn EP0166236A3 (de)

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