EP0229864B1 - Einrichtung zur Stabilisierung hochdynamischer Geräte auf einem niederdynamischen Träger - Google Patents

Einrichtung zur Stabilisierung hochdynamischer Geräte auf einem niederdynamischen Träger Download PDF

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EP0229864B1
EP0229864B1 EP86100960A EP86100960A EP0229864B1 EP 0229864 B1 EP0229864 B1 EP 0229864B1 EP 86100960 A EP86100960 A EP 86100960A EP 86100960 A EP86100960 A EP 86100960A EP 0229864 B1 EP0229864 B1 EP 0229864B1
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control
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Otto Dr. Rer.Nat. Beyer
Bertold Dipl.-Math. Kirst
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Northrop Grumman Litef GmbH
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Litef GmbH
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    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G5/00—Elevating or traversing control systems for guns
    • F41G5/14—Elevating or traversing control systems for guns for vehicle-borne guns
    • F41G5/24—Elevating or traversing control systems for guns for vehicle-borne guns for guns on tanks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G5/00—Elevating or traversing control systems for guns
    • F41G5/14—Elevating or traversing control systems for guns for vehicle-borne guns
    • F41G5/16—Elevating or traversing control systems for guns for vehicle-borne guns gyroscopically influenced
    • G—PHYSICS
    • G12—INSTRUMENT DETAILS
    • G12B—CONSTRUCTIONAL DETAILS OF INSTRUMENTS, OR COMPARABLE DETAILS OF OTHER APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G12B5/00—Adjusting position or attitude, e.g. level, of instruments or other apparatus, or of parts thereof; Compensating for the effects of tilting or acceleration, e.g. for optical apparatus

Definitions

  • the invention relates to a device for stabilizing a on a low dynamic carrier e.g. a tank, ship or the like, mounted higher dynamic device, in which the movements of the low dynamic carrier are detected by a central sensor block on the carrier.
  • a low dynamic carrier e.g. a tank, ship or the like
  • low-dynamic carrier is understood to mean a body of comparatively great inertia, which changes its position in space only comparatively slowly when subjected to a certain force.
  • higher dynamic device is understood to mean a lighter body which can be accelerated comparatively quickly when subjected to force.
  • the sensor block can contain at least such a number of gyros that the three rotational movement components can be measured in space (three independent measuring axes) and, depending on the version, three uniaxial accelerometers.
  • a weapon tracking system in particular for ship guns, in which control loops are used for weapon tracking, to which a command variable generated by a gyro system and corresponding to the angular velocity of the carrier is subordinate.
  • the gyro system which is fixed to the carrier, comprises three gyroscopes without an accelerometer. For a simple technical adjustment of the gun alignment, two separately implemented amplifiers are used in an analog system.
  • DE-A1 3 332 795 discloses a fire control and navigation system for movable weapon carriers, in particular for battle tanks, in which a single central sensor block using strapdown technology is used for primary stabilization, for example of a target or sighting device, or for secondary stabilization of a weapon.
  • a single central sensor block using strapdown technology is used for primary stabilization, for example of a target or sighting device, or for secondary stabilization of a weapon.
  • which comprises two biaxial, dry, dynamically tuned gyros and three uniaxial accelerometers, and in which the acceleration values or rotation rates are output and processed in digital format.
  • the line of sight must also be stabilized with a central sensor package.
  • a relatively small deflection mirror with a much higher dynamic range than the carrier (tank) can be stabilized.
  • the gyroscopes and accelerometers must therefore be attached to the deflecting mirror and the inertial sensors and the entire digital processing must be designed for the high bandwidth of this deflecting mirror. This places high demands on the overall quality of the sensor block and on the bandwidth of the digital control in particular.
  • the invention has for its object to stabilize devices mounted on a comparatively low-dynamic carrier with significantly higher dynamics in their position in space in a technically simple manner and with flexible adaptation options to the type, number and individual dynamics of the individual device, the common inertial sensors on Carriers are attached.
  • the invention is based initially on the knowledge that the angles of interference that occur on a comparatively slow carrier (armored turret) quickly become very small with increasing frequency.
  • an approximately three times larger bandwidth is required than the measured bandwidth of the interference angles at the tank tower.
  • the line of sight stabilization places even higher technical requirements, for which an even fifteen times greater bandwidth of the control loops and sensors is required.
  • This basic knowledge is plausible because a tank tower weighing several tons can only move relatively slowly.
  • the lighter cannon already shows a higher dynamic and the relatively light deflection mirror of the optical aiming devices (rifle scope of the gunner, periscope of the commander) show a very high dynamic.
  • the device according to the invention it is possible to stabilize the devices themselves with the aid of a common inertial sensor package (for example a strapdown system) on the carrier and with angle sensors or rotary speed sensors or angle measuring devices, in particular resolvers, in particular.
  • a common inertial sensor package for example a strapdown system
  • angle sensors or rotary speed sensors or angle measuring devices in particular resolvers, in particular.
  • the bandwidth of the carrier is generally significantly smaller than that of the devices to be stabilized.
  • an analytical platform as an inertial sensor package, it also continuously delivers the position and location of the carrier itself and the quantities derived from it for additional tasks, for example in the context of a central fire control system.
  • the number of devices to be stabilized and their bandwidth is not limited.
  • the process enables a modular structure in an optimal way and is suitable for different types of vehicles regardless of Number of devices to be stabilized.
  • the highest stabilization quality is required for the rifle target.
  • the control loops for this device with the corresponding encoders will therefore have the highest bandwidth.
  • the other devices to be stabilized for example a commander's periscope and the weapons, can then be equipped with control loops, the bandwidth of which is individually matched to the dynamics of these devices.
  • the gyroscope as sensors and the control loops for stabilizing the devices must each have such a wide range that the movements of the devices in the room can be completely detected and stabilized.
  • a known battle tank for example, six uniaxial turning gyros are currently required for this.
  • This known solution becomes particularly complex when several devices are to be stabilized on a common carrier, since one gyro package is required for each device.
  • the inertial sensor block detects the movements of the tower coordinate system.
  • the output variables of the inertial sensor block are used as reference variables for the individual stabilization control loops of the devices.
  • Each device e.g. weapon, sight device, sighting device and the like
  • Each device is provided with its own control loop with the device-specific bandwidths.
  • the position of the devices in relation to the carrier is detected with angle sensors, the output signals of which control actuating devices on the devices via closed control loops of high bandwidth. Changes in the position or movement of the tower are therefore taken into account as a reference variable in the control loops of the devices.
  • a main battle tank 1 with a turret 2 is provided as a low-dynamic carrier.
  • a number of devices to be stabilized are mounted in the turret 2, in particular a cannon 4 as the main weapon of the tank, a commander's periscope 5 and a gunner aiming device 6.
  • the central sensor block 3 is mounted as a complete unit in the turret and detects the relatively slow turret movements relative to one earth fixed navigation coordinate system.
  • the central sensor block 3 (e.g. strapdown package) delivers position data or position changes of the carrier (tower 2) via a data line 12 to a connection point 13 within a closed control loop 10, which for Stabilization of one of the devices 4, 5, 6 mounted in the tower 2 is used.
  • the position data of the carrier supplied at the connection point 13 serve in the control loop 10 as a subordinate reference variable.
  • the (relative) position data of the control loop 10 (actual data) are supplied by angle sensors, in particular resolvers 14.
  • the command variable determining the position of the carrier is superimposed and fed as a manipulated variable to one or more steep links 15 for the respective device.
  • an inertial central sensor system with accelerometers
  • data about the location, the position and the movements of the wearer are available.
  • the central sensor block (the analytical platform) provides the position of the vehicle in an earth-fixed navigation system, so that orientation in unknown terrain and in poor visibility or under difficult environmental conditions is facilitated.
  • the strapdown system also provides data on the speed and angular velocity of the tower for better fire control, for example to correct the muzzle velocity of the projectile of the cannon 4. All of this data is provided via a data bus 11 (FIG. 2).
  • a data bus 11 (FIG. 2).

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Stabilisierung eines auf einem niederdynamischen Träger z.B. einem Panzer, Schiff oder dergleichen, montierten höherdynamischen Geräts, bei dem die Bewegungen des niederdynamischen Trägers durch einen zentralen Sensorblock auf dem Träger erfaßt werden.
  • Die Beispiele zeigen, daß dabei unter "niederdynamischem Träger" ein Körper vergleichsweise großer Trägheit verstanden wird, der seine Lage im Raum bei Einwirkung einer bestimmten Kraft nur vergleichsweise langsam ändert. Andererseits wird unter "höherdynamischem Gerät" ein leichterer Körper verstanden, der sich bei Krafteinwirkung vergleichsweise rasch beschleunigen läßt.
  • Der Sensorblock kann dabei als inertiale Sensoren wenigstens eine solche Anzahl von Kreiseln enthalten, daß die drei Drehbewegungskomponenten im Raume gemessen werden können (drei unabhängige Meßachsen) und zusätzlich je nach Ausführung drei einachsige Beschleunigungsmesser.
  • Aus der GB-A 1 206 789 ist ein Waffennachführsystem insbesondere für Schiffgeschütze bekannt, bei dem zur Waffennachführung Regelkreise verwendet werden, denen eine von einem Kreiselsystem erzeugte, der Winkelgeschwindigkeit des Trägers entsprechende Führungsgröße unterlagert wird. Das trägerfeste Kreiselsystem umfaßt drei Wendekreisel ohne Beschleunigungsmesser. Zum einfachen technischen Abgleich der Geschützausrichtung werden in einem analogen System zwei getrennt ausgeführte Verstärker verwendet.
  • Aus der DE-A1 3 332 795 ist ein Feuerleit- und Navigationssystem für bewegliche Waffenträger, insbesondere für Kampfpanzer bekannt, bei dem zur Primärstabilisierung beispielsweise eines Ziel-oder Sichtgeräts oder zur Sekundärstabilisierung einer Waffe jeweils ein einziger zentraler Sensorblock in Strapdown-Technologie verwendet wird, der zwei zweiachsige, trockene, dynamisch abgestimmte Kreisel und drei einachsige Beschleunigungsmesser umfaßt, und bei dem die Beschleunigungswerte bzw. Drehraten im Digitalformat ausgegeben und verarbeitet werden. Mit diesem bekannten System läßt sich prinzipiell eine exakte Feuerleitung sowie eine dynamische Punktstabilisierung der Waffe erreichen.
  • Um die mit dem bekannten Feuerleit- und Navigationssystem durch Verwendung eines Strapdown-Systems verbundenen Vorteile nutzen zu können, muß jedoch außer der Waffe auch beispielsweise die Sichtlinie mit einem zentralen Sensorpaket stabilisiert werden. Dies bedeutet, daß beispielsweise im Richtschützenzielgerät ein relativ kleiner Umlenkspiegel mit einer im Vergleich zum Träger (Panzer) wesentlich höheren Dynamik zu stabilisieren ist. Nach diesem bekannten Verfahren müssen die Kreisel- und Beschleunigungsmesser also an dem Umlenkspiegel angebracht werden und die inertialen Sensoren sowie die gesamte digitale Verarbeitung müssen für die hohe Bandbreite dieses Umlenkspiegels ausgelegt sein. Dies stellt hohe Anforderungen an die Dunamik des Sensorblocks insgesamt und an die Bandbreite der digitalen Regelung im besonderen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf einem vergleichsweise niederdynamischen Träger montierte Geräte mit wesentlich höherer Dynamik in ihrer Lage im Raum auf technisch einfache Weise und mit flexibler Anpassungsmöglichkeit an Art, Anzahl und individuelle Dynamik des einzelnen Geräts zu stabilisieren, wobei die gemeinsamen inertialen Sensoren am Träger angebracht sind.
  • Die Erfindung geht zunächst von der Erkenntnis aus, daß die auftretenden Störwinkel an einem vergleichsweise trägen Träger (Panzerturm) mit wachsender Frequenz schnell sehr klein werden. Für die nach der genannten DE-AI-Druckschrift realisierte Stabilisierung der Panzerkanone ist dagegen immerhin eine etwa dreimal größere Bandbreite erforderlich als die gemessene Bandbreite der Störwinkel am Panzerturm. Noch höhere technische Anforderungen stellt die Sichtlinienstabilisierung, für die sogar eine etwa fünfzehnmal größere Bandbreite der Regelkreise und Sensoren erforderlich ist. Diese Grunderkenntnisse sind plausibel, da sich ein mehrere Tonnen schwerer Panzerturm nur relativ träge bewegen kann. Die leichtere Kanone zeigt schon eine höhere Dynamik und die relativ leichten Umlenkspiegel der optischen Zieleinrichtungen (Zielfernrohr des Richtschützen, Periskop des Kommandanten) weisen eine sehr hohe Dynamik auf.
  • Die im Patentanspruch 1 definierte erfindungsgemäße Einrichtung zur Stabilisierung eines auf einem niederdynamischen Träger montierten höherdynamischen Geräts löst die gestellte Aufgabe in zwei Schritten, nämlich durch
    • - Stabilisierung der einzelnen hochdynamischen Geräte bezüglich des Trägers mit der dazu notwendigen großen Bandbreite und
    • - Ermittlung und Kompensation der langsamen Trägerbewegung in einer überlagerten Regelschleife mit entsprechend niedrigerer Bandbreite.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in abhängigen Patentansprüchen gekennzeichnet.
  • Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist es möglich, allein mit Hilfe eines gemeinsamen inertialen Sensorpakets (z.B. Strapdown-System) auf dem Träger und mit Winkeigebern oder Drehgeschwindigkeitsgebern bzw. Winkelmeßgeräten, insbesondere Resolvern, an den Geräten eine Stabilisierung der Geräte selbst durchzuführen. Von großer Bedeutung ist dabei, daß die Bandbreite des inertialen Sensorpakets nur so groß sein muß, daß die Bewegungen des niederdynamischen Trägers richtig erfaßt werden. Die Bandbreite des Trägers ist im allgemeinen deutlich kleiner als die der zu stabilisierenden Geräte. Im Fall einer analytischen Plattform als inertialem Sensorpaket liefert diese darüber hinaus ständig auch die Position und Lage des Trägers selbst und daraus abgeleitete Größen für zusätzliche Aufgaben, beispielsweise im Rahmen einer zentralen Feuerleitung. Die Anzahl der zu stabilisierenden Geräte und deren Bandbreite ist im Prinzip nicht beschränkt. Das Verfahren ermöglicht einen modularen Aufbau in optimaler Weise und eignet sich für untershiedliche Fahrzeugtypen unabhängig von der Anzahl der zu stabilisierenden Geräte. In einem Kampfpanzer beispielsweise wird für das Richtschützenzielgerät die höchste Stabilisierungsgüte gefordert. Die Regelkreise für dieses Gerät mit den entsprechenden Winkeigebern werden also die höchste Bandbreite aufweisen. Die anderen zu stabilisierenden Geräte, beispielsweise ein Kommandantenperiskop und die Waffen, können dann mit Regelkreisen bestückt werden, deren Bandbreite individuell auf die Dynamik dieser Geräte abgestimmt ist.
  • Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung soll an einem Beispiel erläutert werden, bei dem die obige Voraussetzung hinsichtlich eines mechanisch steifen Trägers erfüllt ist. Als Träger wird ein gepanzertes Kampffahrzeug (Kampfpanzer) angenommen. Beweglich angebrachte Geräte sind also z.B. das Hauptzielfernrohr des Richtschützen, das Periskop des Kommandanten und die Hauptwaffe des Panzers. Stabilisiert werden sollen in diesem Fall die Visierlinien der Richtschützen- und Kommandanten-Zielgeräte sowie die Lage der Waffe. Nach der bisher üblichen Technik werden je zu stabilisierendem Gerät zwei einachsige Wendekreisel mit entsprechenden Regelkreisen verwendet. Die Stabilisierung erfolgt damit bezüglich Seite und Höhe für jedes Gerät einzeln. Dabei müssen die Kreisel als Sensoren und die Regelkreise zur Stabilisierung der Geräte jeweils eine so große Bandbreite aufweisen, daß die Bewegungen der Geräte im Raum vollständig erfaßt und stabilisiert werden können. Bei einem bekannten Kampfpanzer sind dafür zur Zeit beispielsweise sechs einachsige Wendekreisel erforderlich. Diese bekannte Lösung wird also dann besonders aufwendig, wenn mehrere Geräte auf einem gemeinsamen Träger zustabilisieren sind, da pro Gerät ein Kreiselpaket benötigt wird.
  • Im Gegensatz zu dieser weit verbreiteten Technik, aber auch in Verbesserung gegenüber dem in der genannten DE-AI-Druckschrift genannten System wird mit der Erfindung eine Einrichtung realisiert, die die fahrzeugfeste Montage eines zentralen Sensorblocks an geschützter Stelle zuläßt und gleichzeitig die Stabilisierung der höherdynamischen Geräte auf einfache Weise ermöglicht. Technisch sind zwei Fälle zu unterscheiden.
    • 1. Faii: Der zentrale Sensorblock besteht allein aus einem Kreiselpaket. Dieses Kreisepaket enthält dabei wenigstens eine solche Anzahl von Kreiseln, daß in drei unabhängigen Meßachsen Meßgrößen zur Verfügung stehen. Das bedeutet, daß bei z.B. zweiachsigen Kreiseln mindestens zwei Kreisel erforderlich und bei z.B. einachsigen Kreiseln mindestens drei Kreisel erforderlich sind. In diesem ersten Fall kann nur eine Stabilisierung der Geräte bezüglich des Inertialraums durchgeführt werden, ähnlich den zur Zeit in Kampfpanzern realisierten Systemen, allerdings jetzt unter Verwendung nur eines einzigen Kreiselpakets für alle Geräte.
    • 2. Fall: Der inertiale Sensorblock enthält nicht nur ein Kreiselpaket wie im Fall 1, sondern zusätzlich eine solche Anzahl von Beschleunigungsmessern, daß Meßwerte in drei unabhängigen Achsen zur Verfügung stehen. Ein solches Sensorpaket steht beispielsweise mit einem Strapdown-System (analytische Plattform) zur Verfügung. Ein solches Strapdown-System liefert z. B. Informationen über Position, Geschwindigkeit, Geschwindigkeitsänderung, Lage und Lageänderung des Trägers gegenüber einem erdbezogenen Navigationskoordinatensystem. Das bedeutet, daß hier vorteilhaft eine Stabilisierung der Geräte gegen ein erdbezogenes Navigationskoordinatensystem realisiert werden kann.
  • In beiden Fällen erfaßt der inertiale Sensorblock die Bewegungen des Turmkoordinatensystems. Die Ausgangsgrößen des inertialen Sensorblocks werden als Führungsgrößen für die einzelnen Stabilisierungsregelkreise der Geräte verwendet. Jedes Gerät (z.B.Waffe, Sichtgerät, Visiereinrichtung und dergleichen) ist jeweils mit einem eigenen Regelkreis mit den gerätespezifischen Bandbreiten versehen. Die Lage der Geräte gegenüber dem Träger (Turm des Kampfpanzers) wird mit Winkelgebern erfaßt, deren Ausgangssignale über geschlossene Regelschleifen hoher Bandbreite Stelleinrichtungen an den Geräten steuern. Lage- bzw. Bewegungsänderungen des Turms werden also als Führungsgröße in den Regelschleifen der Geräte berücksichtigt.
  • Vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung durch ein Ausführungsbeispiel veranschaulicht. Es zeigen:
    • Fig. 1. einen mit verschiedenen zu stabilisierenden Geräten bestückten Kampfpanzer als Geräteträger, und
    • Fig. 2 eine Regelschleife hoher Dynamik zur Stabilisierung der Geräte, welcher Daten aus einem zentralen Sensorblock als Führungsgrößen unterlagert werden.
  • Im Anschauungsbeispiel der Fig. 1 ist ein Kampfpanzer 1 mit Turm 2 als niederdynamischer Träger vorgesehen. Im Turm 2 ist eine Reihe von zu stabilisierenden Geräten montiert, insbesondere eine Kanone 4 als Hauptwaffe des Panzers, ein Kommandantenperiskop 5 sowie ein Richtschützen-Zielgerät 6. Der zentrale Sensorblock 3 ist als komplette Einheit im Turm montiert und erfaßt die relativ langsamen Turmbewegungen gegenüber einem erdfesten Navigationskoordinatensystem.
  • Wie die Baugruppenanordnung der Fig. 2 erkennen läßt, liefert der zentrale Sensorblock 3 (z. B. Strapdown-Paket) über eine Datenleitung 12 Lagedaten bzw. Lageänderungen des Trägers (Turm 2) an einen Verknüpfungspunkt 13 innerhalb einer geschlossenen Regelschleife 10, die zur Stabilisierung eines der im Turm 2 montierten Geräte 4, 5, 6 dient. Die am Verknüpfungspunkt 13 zugeführten Lagedaten des Trägers dienen in der Regelschleife 10 als unterlagerte Führungsgröße. Die (relativen) Lagedaten der Regelschleife 10 (Ist-Daten) werden durch Winkelgeber, insbesondere Resolver 14 geliefert. Am Verknüpfungspunkt 13 wird die die Lage des Trägers bestimmende Führungsgröße überlagert und als Stellgröße einem oder mehreren Steilgliedern 15 für das jeweilige Gerät zugeführt.
  • Gegenüber den bisher üblichen Stabilisierungsverfahren ergeben sich insbesondere für Kampfpanzersysteme folgende erhebliche Vorteile:
  • Für den ersten Fall:
    • (a) Die inertialen Sensoren des zentralen Sensorblocks (der analytischen Plattform) können an geschützter Stelle angebracht sein, müssen also nicht mehr exponiert werden.
    • (b) Größen- und Gewichtsbeschränkungen für den zentralen Sensorblock sind nicht mehr gegeben.
    • (c) Der zentrale Sensorblock in standardisierter Bauform ist leicht zugänglich und kann einfach gewartet werden.
    • (d) Mit einem inertialen Sensorblock lassen sich beliebig viele Geräte gleichzeitig stabilisieren.
    • (e) Der zentrale Sensorblock in Digitaltechnik muß nur mit so hoher Verarbeitungsgeschwindigkeit ausgestattet werden, daß die Bewegungen des Trägers richtig beschrieben werden. Gleichzeitig können die Regel - kreise an den Geräten selbst weiterhin als schnelle Analogregelkreise ausgeführt werden. Dies ermöglicht kostengünstige Lösungen und den Einsatz von Standarsystemen beim zentralen Sensorblock.
    • (f) Im inertialen Sensorblock wird ein Satz hochwertiger Kreisel verwendet. Da z. B. Strapdown-Kreisel gegenüber den üblicherweise bei Panzerwaffen zur Stabilisierung verwendeten Wendekreisein eine deutlich höhere Lebensdauer aufweisen, erreicht man eine höhere Systemzuverlässigkeit und Verfügbarkeit.
    • (g) Strapdown-Kreisel in Navigationsqualität sind um Größenordnungen driftärmer als übliche Wendekreisel. Daher ist die Navigationsinformation zusätzlich mit guter Genauigkeit zu gewinnen.
  • Zusätzlich für den zweiten Fall:
    • Verwendet man einen inertialen Sensorblock mit Beschleunigungsmessern (z. B. Strapdown-System), so bieten sich die folgenden weiteren Vorteile:
      • (h) Die Erddrehrate (maximal 4, 5 Strich/min) wird bei der Stabilisierung mitberücksichtigt und kompensiert, da bezüglich eines erdfesten Koordinatensystem stabilisiert wird. Dies bringt Vorteile bei der Beobachtung und Überwachung von Geländeteilen mit Hilfe einer Zieloptik.
      • (i) Die Transportrate des Trägers kann kompensiert werden. Dadurch ergibt sich auch beim Fahren ein driftfreies Bild, wenn es sich beispielsweise bei den zu stabilisierenden Geräten um ein Beobachtungs- oder Zielgerät handelt.
      • 0) Eine dreiachsige Stabilisierung ist ohne zusätzliche inertiale Sensoren möglich. Dadurch werden Drehbewegungen des Bildes um die Kantachse des Trägers verhindert und eine ruhige Bilddarstellung auf Sichtgeräten ermöglicht.
      • (k) Zur Berücksichtigung des Kantwinkels ist bisher ein Lotsensor erforderlich, der jedoch aufgrund der Erfindung entfallen kann, da seine Aufgabe vom zentralen Sensorblock mit wahrgenommen wird.
  • Als vorteilhafter Teilaspekt der Erfindung aufgrund der Verwendung eines inertialen zentralen Sensorsystems mit Beschleunigungsmessern stehen Daten über den Ort, die Lage und die Bewegungen des Trägers zur Verfügung. Daraus lassen sich im Falle eines gepanzerten Fahrzeugs weitere vorteilhafte Funktionen realisieren. So liefert der zentrale Sensorblock (die analytische Plattform) die Position des Fahrzeugs in einem erdfesten Navigationssystem, so daß die Orientierung im unbekannten Gelände und bei schlechten Sichtverhältnissen oder unter schwierigen Umgebungsbedingungen erleichtert ist. Das Strapdown-System liefert außerdem Daten über Geschwindigkeit und Winkelgeschwindigkeit des Turms für eine bessere Feuerleitung, beispielsweise zur Korrektur der Mündungsgeschwindigkeit des Geschosses der Kanone 4. Alle diese Daten werden über einen Datenbus 11 (Fig. 2) bereitgestellt. Weiterhin lassen sich unter Zuhilfenahme von Entgernungsmessungen vom gepanzerten Fahrzeug zum Ziel eine Punktstabilisierung und eine dynamische Vorhaltbildung exakt realisieren.

Claims (9)

1. Einrichtung zur Stabilisierung eines auf einem Träger (2) montierten und relativ zu diesem beweglichen Geräts (4, 5, 6) mit im Vergleich zum Träger hoher Ansprechgeschwindigkeit auf Auslenkungen aus einer Ruhelage, mit
- einer dem Gerät zugeordneten, eine Stelleinrichtung (15) enthaltenden Regelschleife (10) zur Auslegung von Abweichungen des Geräts von der Ruhelage, welche Regelschleife eine an die Ansprechgeschwindigkeit des Geräts angepaßte Bandbreite aufweist,
- einer Sensoreinheit (3) zur Erfassung von Lageänderungen des Trägers in einem Inertialsystem bezüglich wenigstens dreier Meßachsen, dadurch gekennzeichnet, daß
- die Sensoreinheit als zentraler Sensorblock (3) auf dem Träger (2) montiert und mit Sensoren ausgestattet ist, deren Bandbreite der vergleichsweise langsamen Ansprechgeschwindigkeit des Trägers angepaßt ist,
- das Gerät (4, 5, 6) mit Winkelgebern (14) versehen ist, welche die Lage des Geräts relativ zum Träger bezüglich wenigstens zweier Achsen erfassen und deren Ausgangssignale der Stelleinrichtung (15) als Stellgröße zugeführt sind, und
- Einrichtungen (13)' zur Unterlagerung der Regelschleife mit den vom Sensorblock gelieferten, die Lage des Trägers im Inertialsystem repräsentierenden Signalen als Führungsgröße in der Regel= schleife (10) vorgesehen sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Sensorblock (3) ein Strapdown-System ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät (4, 5, 6) mit drei Winkelgebern (14) zur Bestimmung seiner Lage relativ zum Träger (1, 2) in drei zueinander orthogonalen Achsen bestückt ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Resolver als Winkelgeber (14) eingesetzt sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Tachogeneratoren zur Messung von Drehgeschwindigkeiten als Signalquelle der Winkelgeber (14) verwendet sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschleife eine analoge Schleife ist und daß die dem inertialen Sensorblock (3) zugeordnete Elektronik in Digitaltechnik ausgeführt ist.
7. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1, 2) ein Panzer und das Gerät eine Kanone (4) oder eine Zieleinrichtung (6) oder ein Periskop (5) ist.
8. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderlichen Navigationsrechnungen zur Ermittlung der Position des Trägers (1, 2) mit der digitalen Elektronik des zentralen Sensorpakets erfolgt.
9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Kompensation der ballistischen Störungen beim Abschuß und/oder die zur dynamischen Vorhaltbildung benötigten Meßwerte vom inertialen Sensorblock (3) ermittelt und für die Feuerleitrechnung zur Verfügung gestellt werden.
EP86100960A 1986-01-24 1986-01-24 Einrichtung zur Stabilisierung hochdynamischer Geräte auf einem niederdynamischen Träger Expired - Lifetime EP0229864B2 (de)

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EP0229864B1 true EP0229864B1 (de) 1989-08-09
EP0229864B2 EP0229864B2 (de) 1993-06-23

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