EP0232762A1 - Method for acoustically determining the trajectory of projectiles and for the determination of the shortest distance projectile/target - Google Patents
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- EP0232762A1 EP0232762A1 EP87100842A EP87100842A EP0232762A1 EP 0232762 A1 EP0232762 A1 EP 0232762A1 EP 87100842 A EP87100842 A EP 87100842A EP 87100842 A EP87100842 A EP 87100842A EP 0232762 A1 EP0232762 A1 EP 0232762A1
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- F41J—TARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
- F41J5/00—Target indicating systems; Target-hit or score detecting systems
- F41J5/06—Acoustic hit-indicating systems, i.e. detecting of shock waves
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- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S367/00—Communications, electrical: acoustic wave systems and devices
- Y10S367/906—Airborne shock-wave detection
Definitions
- the invention relates to an arrangement for acoustic projectile placement measurement, in particular for moving exercise targets, with a microphone system and evaluation devices which are intended to determine the minimum projectile / target distance while eliminating runtime errors.
- Acoustic methods for measuring floor deposition at stationary or moving targets at subsonic speed are based on the measurement of the conical shock waves generated by supersonic projectiles using one or more microphones.
- the relationships between the distance microphone / shock wave generation point on the projectile path and the shock wave amplitude or the shock wave duration are known.
- the shortest storey / target distance can be derived directly from this.
- both the spatial and the temporal course of the floor passage must be taken into account.
- the target movement and projectile path can be a straight line and the speed frequencies are assumed to be constant.
- a calculation is only possible if the spatial relationship of the floor track to the target track can be established. Two options are known for this.
- DE-OS 31 22 644 describes a correction method for flying training targets, which is based on a weapon location and target location-related geometry. It requires specified, precisely adhered to flight courses, flight heights and flight speeds as well as control distances and floor speeds.
- the microphones used must be installed in the center of the target and the entire arrangement must have an acoustic spherical characteristic.
- a three-dimensional arrangement consisting of a microphone system with at least four microphones and an additional system, that is to say a total of at least five microphones, provides a target-specific geometry which enables independence from flight courses and flight heights.
- the microphone arrangement can also be located outside the target center.
- the object of the present invention is to provide an arrangement which excludes runtime errors with a minimum number of microphones and provides sufficient information for evaluation, such as signal amplitudes, signal duration and runtimes, so that only a small number of training parameters have to be defined before a shooting exercise. This object is achieved by the characterizing features of claim 1.
- the measure according to the invention offers the possibility of determining the types and number of available information with the number of microphones and their geometric position to the center of the target. That means that depending on the mechanical and functional Boundary conditions of the unit target / microphone system an optimal system can be selected.
- the measurement is carried out in the vicinity of the microphones, and the information is also fed to the evaluation computer by means of telemetry.
- At least two microphones are arranged one behind the other in the direction of target movement, all microphone locations with respect to the desired target center are known.
- the floor caliber used can be recognized within certain limits.
- G Differences in sound propagation time between microphones are preferably carried out by forming and evaluating the cross-correlation function of the two microphone signals involved. This method provides great accuracy and further information even with high noise levels.
- the microphones mentioned under D) are exposed to the wind noise of the target together.
- the cross-correlation function therefore receives a maximum, from the position of which the Mach number of the target can be determined at a known speed of sound.
- the shape of the Mach cone generated by the projectile is taken into account when determining the projectile path, there is no approximation by a flat wavefront. However, the shape is idealized. Errors that are known to occur at small intervals are corrected by the evaluation computer. Isotropic properties of the microphones are still assumed. The evaluation computer also corrects actual deviations from this.
- the microphone arrangement is assumed to be static.
- the microphone and target center are, however, not the actual, but "arithmetical" locations that are determined from the order of the sound, from measured time differences and the target speed.
- the shape of the Mach cone is taken into account. Only the locations calculated in this way are included in the floor path calculation.
- the microphone M 1 is first sonicated, the microphone M 2 after the measured time difference ⁇ t m .
- the well-known microphone distance M 1 M * 2 is then the distance V z . Reduce ⁇ t m (V z : target speed) or extend it in the reverse order of the sound.
- the speed of sound c then applies and for the Doppler-corrected pulse duration to be calculated from the measured pulse duration T m
- the target center and two microphones are on the target movement axis Z. Because of its rotational symmetry, such a one-dimensional arrangement is not able to clearly define a projectile path, but essential information is available. _
- FIG. 3 Such a rotational hyperboloid is shown in FIG. 3.
- G and G * are any generatrix of the two groups. It can be seen that the rotational symmetry can be used to derive the same information from any generatrix about the distance to a target center point Z located arbitrarily on the Z axis. This distance E min determined as a rotating vector family, it can be determined from the sign of its z component whether the projectile passage was in front of or behind the center of the target (front-rear detection).
- Any projectile path G that is conveniently located in the coordinate system can be selected for the calculations, since the distance to be determined is the same for all paths.
- the microphone K is in the coordinate origin, the microphone L at the end of the vector L on the Z axis.
- the computed location of the microphone L is therefore in vector notation
- the distance vector R 1 is placed in the X - Z plane for the sake of simplicity and is therefore called
- Using a third microphone outside the Z axis creates a two-dimensional microphone system. It is thus possible to select two tracks from the projectile track sets described above which are mirror-symmetrical to the microphone plane, each of the two track sets providing a solution.
- the desired target center no longer has to lie on the Z axis, but can be moved to the microphone plane.
- the search for the pair of projectile paths is carried out by selecting any projectile path from the family and a mathematical rotation of M around the Z axis until the conditions of a system of equations are met.
- This coordinate transformation is shown in FIG. 6 as a projection into the XY plane.
- the selected floor trajectory is by the distance vectors R 1 and R Given 2 , the distance vectors of the actual floor path and result from the opposite rotation of R 1 and R 2 by the angle sought Is known M , is measured
- the floor track pair can also be determined using a different approach.
- the Mach cone is used for this A (see Fig. 5) introduced.
- the rotation of M is then carried out so that A and G include the Mach angle ⁇ .
- this fourth microphone N is, for example, in the YZ plane at the computed microphone location N shown.
- the aid of the measured distance and the scalar product with the two possible path vectors or by means of arithmetical rotation of N around the Z axis results in a double solution which is symmetrical to the YZ plane, of which only one is identical to a solution which was obtained with the aid of the microphone M.
- the target center can be set arbitrarily in space with the solutions resulting from the above approaches, and therefore a target body can be defined in the evaluation computer under all bombardment situations.
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Abstract
Anordnung zur akustischen Geschossablagemessung, insbesondere für mit Unterschallgeschwindigkeit bewegte Übungsziele, die unter Ausschaltung von Laufzeitfehlern mittels eines Mikrophonsystems und einer Auswerteeinrichtung den tatsächlichen Minimalabstand Geschoss/Ziel liefert. Die Anordnung ist je nach gewünschter Aussagekraft mit minimaler Mikrophonanzahl ausgeführt, wobei sich keines der verwendeten Mikrophone im Zielmittelpunkt befinden muss. Je nach Ausführung kann vom Anwender ein Zielpunkt, eine Zielfläche oder ein Zielkörper definiert werden. Die Festlegung von Zielkurs und/oder -höhe sowie -geschwindigkeit ist nicht erforderlich. Die Verwendung dieser Anordnung ist ebenso für ruhende Übungsziele möglich.Arrangement for acoustic storey measurement, in particular for exercise targets moving at subsonic speed, which delivers the actual minimum storey / target distance by eliminating runtime errors by means of a microphone system and an evaluation device. The arrangement is designed with a minimal number of microphones, depending on the desired significance, with none of the microphones used having to be in the center of the target. Depending on the version, the user can define a target point, a target surface or a target body. It is not necessary to set the target course and / or height and speed. This arrangement can also be used for resting exercise targets.
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur akustischen Geschoßablagemessung, insbesondere für bewegte Übungsziele, mit einem Mikrophonsystem und Auswerteeinrichtungen, die den Minimalabstand Geschoß/ Ziel unter Ausschaltung von Laufzeitfehlern ermitteln sollen.The invention relates to an arrangement for acoustic projectile placement measurement, in particular for moving exercise targets, with a microphone system and evaluation devices which are intended to determine the minimum projectile / target distance while eliminating runtime errors.
Akustische Verfahren zur Geschoßablagemessung an ruhenden oder mit Unterschallgeschwindigkeit bewegten Übungszielen beruhen auf der Vermessung der von überschallschnellen Geschossen erzeugten kegelförmigen Stoßwellen unter Verwendung eines oder mehrerer Mikrophone. Die Zusammenhänge zwischen der Entfernung Mikrophon / Stoßwellenerzeugungspunkt auf der Geschoßbahn und der Stoßwellenamplitude oder der Stoßwellendauer sind bekannt. Bei nicht bewegten Zielen kann hieraus der kürzeste Abstand Geschoß / Ziel direkt abgeleitet werden.Acoustic methods for measuring floor deposition at stationary or moving targets at subsonic speed are based on the measurement of the conical shock waves generated by supersonic projectiles using one or more microphones. The relationships between the distance microphone / shock wave generation point on the projectile path and the shock wave amplitude or the shock wave duration are known. In the case of non-moving targets, the shortest storey / target distance can be derived directly from this.
Weiterhin ist bekannt, daß bei bewegten Zielen die direkte Messung fehlerhaft ist, so daß sich - abhängig von den vektoriellen Größen Geschoß-, Ziel- und Schallgeschwindigkeit - nur in seltenen Sonderfällen das richtige Ergebnis ergibt.Furthermore, it is known that the direct measurement is incorrect in the case of moving targets, so that - depending on the vectorial sizes of bullet, target and sound speed - the correct result is obtained only in rare special cases.
Zur Vermeidung dieser Fehler muß sowohl der räumliche als auch der zeitliche Verlauf der Geschoßpassage berücksichtigt werden. Für einen solchen Passagevorgang können wegen der Kürze dieses Vorgangs die Zielbewegungs- und Geschoßbahn als eine Gerade und die Geschwin digkeiten als konstant angenommen werden. Eine Rechnung ist jedoch nur dann möglich, wenn der räumliche Bezug der Geschoßbahn zur Zielbahn hergestellt werden kann. Hierzu sind zwei Möglichkeiten bekannt.To avoid these errors, both the spatial and the temporal course of the floor passage must be taken into account. For such a passage process, because of the brevity of this process, the target movement and projectile path can be a straight line and the speed frequencies are assumed to be constant. However, a calculation is only possible if the spatial relationship of the floor track to the target track can be established. Two options are known for this.
In der DE-OS 31 22 644 ist ein Korrekturverfahren für fliegende Übungsziele beschrieben, das auf einer waffenort- und zielortbezogenen Geometrie basiert. Es erfordert festgelegte, genau einzuhaltende Flugkurse, Flughöhen und Fluggeschwindigkeiten sowie Bekämpfungsentfernungen und Geschoßgeschwindigkeiten. Die verwendeten Mikrophone müssen im Zielmittelpunkt installiert sein, und die gesamte Anordnung muß eine akustische Kugelcharakteristik aufweisen.DE-OS 31 22 644 describes a correction method for flying training targets, which is based on a weapon location and target location-related geometry. It requires specified, precisely adhered to flight courses, flight heights and flight speeds as well as control distances and floor speeds. The microphones used must be installed in the center of the target and the entire arrangement must have an acoustic spherical characteristic.
Eine andere Möglichkeit wird in der EU-PS 0 003 095 beschrieben. Dort liefert eine dreidimensionale Anordnung, bestehend aus einem Mikrophonsystem mit mindestens vier Mikrophonen und einem Zusatzsystem, also insgesamt mindestens fünf Mikrophonen, eine zielbezogene Geometrie, welche die Unabhängigkeit von Flugkursen und Flughöhen ermöglicht. Die Mikrophonanordnung kann sich auch außerhalb des Zielmittelpunktes befinden.Another possibility is described in EU-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung zu schaffen, die Laufzeitfehler bei minimaler Mikrophonanzahl ausschließt und zur Auswertung hinreichende Informationen, wie Signalamplituden, Signaldauer und -laufzeiten liefert, so daß nur eine geringe Zahl von Übungsparametern vor einer Schießübung festzulegen sind. Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object of the present invention is to provide an arrangement which excludes runtime errors with a minimum number of microphones and provides sufficient information for evaluation, such as signal amplitudes, signal duration and runtimes, so that only a small number of training parameters have to be defined before a shooting exercise. This object is achieved by the characterizing features of
Die erfindungsgemäße Maßnahme bietet die Möglichkeit, Arten und Anzahl der verfügbaren Informationen mit der Anzahl der Mikrophone und ihrer geometrischen Lage zum Zielmittelpunkt zu bestimmen. Das bedeutet, daß in Abhängigkeit der mechanischen und funktionellen Randbedingungen der Einheit Ziel / Mikrophonsystem ein optimales System ausgewählt werden kann.The measure according to the invention offers the possibility of determining the types and number of available information with the number of microphones and their geometric position to the center of the target. That means that depending on the mechanical and functional Boundary conditions of the unit target / microphone system an optimal system can be selected.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further developments and advantageous refinements of the invention can be found in the subclaims.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 eine Prinzipdarstellung zur Ermittlung der Minimalentfernung Geschoß / Ziel,
- Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung der Dopplerkorrektur und des rechnerischen Mikrophonortes,
- Fig. 3 ein Rotationshyperboloid,
- Fig. 4 ein Raumdiagramm mit einem Mikrophon im Koordinatenursprung und einem am Ende eines Vektors in einer Raumachse liegenden Mikrophon,
- Fig. 5 ein Raumdiagramm mit drei in einer Ebene liegenden Mikrophonen,
- Fig. 6 ein Diagramm zur Erläuterung der Koordinatentransformation und
- Fig. 7 ein Diagramm für ein dreidimensionales Mikrophonsystem mit vier Mikrophonen.
- 1 is a schematic diagram for determining the minimum distance floor / target,
- 2 shows a representation to explain the Doppler correction and the computed microphone location,
- 3 shows a rotational hyperboloid,
- 4 shows a spatial diagram with a microphone in the coordinate origin and a microphone lying at the end of a vector in a spatial axis,
- 5 shows a spatial diagram with three microphones lying in one plane,
- Fig. 6 is a diagram for explaining the coordinate transformation and
- Fig. 7 is a diagram for a three-dimensional microphone system with four microphones.
In der Prinzipdarstellung nach Fig. 1 befindet sich der Zielmittelpunkt ZM zum Zeitpunkt t = 0 im Koordinatenursprung und bewegt sich in Richtung der Z-Achse. Das Geschoß befindet sich zum gleichen Zeitpunkt am Ende des Ortsvektors R (t = 0), und es bewegt sich in Richtung
Es gilt also:
- Ziel bahn
- Geschoßbahn
- Finish course
- Bullet train
Die Momentanentfernung Ziel - Geschoß ist dann
Diese Entfernung wird minimal, wenn
Die kürzeste Entfernung Emin liegt also zum Zeitpunkt
Dieser Wert ist in *) einzusetzen und Emin zu berechnen.This value must be inserted in * ) and E min calculated.
Bevor die Systeme im Einzelnen beschrieben werden, folgen zunächst einige Erklärungen und Vereinbarungen, die für alle Systeme gemeinsam gelten:
- A) Der kürzeste Abstand Geschoß / Ziel wird in vier Schritten ermittelt:
- 1. Erfassen und Übertragen der erforderlichen akustischen Daten,
- 2. Berechnung der räumlichen Lage der Geschoßbahn oder der Geschoßbahnschar, deren Elemente in Bezug auf die Zielbahn alle den gleichen Informationsgehalt haben,
- 3. Berechnung der Zeitparameter auf Geschoß- und Ziel bahn,
- 4. Berechnung des kürzesten Abstandes Geschoß / Ziel.
Die Zeitparameter sind elementar aus Geschoß-, Ziel- und Schallgeschwindigkeit sowie dem Abstand zum ersten beschallten Mikrophon ableitbar. Die Geschoßbahnberechnungen werden im weiteren Verlauf ausführlich dargestellt.
- B) Die Mikrophonsignale werden mittels eines geeigneten Telemetrieverfahrens einem Auswertungscomputer, der die erforderlichen Berechnungen durchführt, zugeführt.
- C) Sollen Temperatur- und Höheneinflüsse berücksichtigt werden, erfolgt die Bestimmung der aktuellen Schallgeschwindigkeit aus der
Temperatur 4 nach der bekannten Beziehung
- A) The shortest distance between floor and target is determined in four steps:
- 1. acquisition and transmission of the required acoustic data,
- 2. Calculation of the spatial position of the floor track or the floor track family, the elements of which all have the same information content in relation to the destination track,
- 3. Calculation of the time parameters on the floor and target path,
- 4. Calculation of the shortest floor / target distance.
The time parameters can be derived from the floor, target and sound speed as well as the distance to the first sonic microphone. The floor path calculations are shown in detail in the further course.
- B) The microphone signals are fed to an evaluation computer, which carries out the necessary calculations, by means of a suitable telemetry method.
- C) If temperature and altitude influences are to be taken into account, the current speed of sound is determined from
temperature 4 according to the known relationship
Die Messung erfolgt in der Nähe der Mikrophone, die Information wird ebenfalls mittels Telemetrie dem Auswertungscomputer zugeführt.The measurement is carried out in the vicinity of the microphones, and the information is also fed to the evaluation computer by means of telemetry.
D) Mindestens zwei Mikrophone sind hintereinander in Zielbewegungsrichtung angeordnet, alle Mikrophonorte in Bezug auf den gewünschten Zielmittelpunkt sind bekannt.D) At least two microphones are arranged one behind the other in the direction of target movement, all microphone locations with respect to the desired target center are known.
E) Die Abstände Mikrophon / Geschoßbahn werden über die bekannten Zusammenhänge zwischen Abstand und Stoßwellenamplitude bzw. -dauer bestimmt.E) The distances between the microphone and the bullet path are determined via the known relationships between distance and shock wave amplitude or duration.
Bei Auswertung beider Informationen ist in bestimmten Grenzen die Erkennung des verwendeten Geschoßkalibers möglich.When evaluating both pieces of information, the floor caliber used can be recognized within certain limits.
F) Bei schnell bewegten Zielen ist eine Dopplerkorrektur der gemessenen Impulsdauer erforderlich. Der hierzu benötigte Einfallwinkel der Schallwellenfront in Bezug auf die Zielbewegungsrichtung wird aus einer Schallaufzeit-Differenzmessung zwischen den unter D) genannten Mikrophonen ermittelt.F) With fast moving targets a Doppler correction of the measured pulse duration is necessary. The angle of incidence of the sound wave front required for this in relation to the direction of target movement is determined from a difference in sound propagation time between the microphones mentioned under D).
G) Schallaufzeit-Differenzmessungen zwischen Mikrophonen werden vorzugsweise durch Bildung und Auswertung der Kreuzkorrelationsfunktion der beteiligten beiden Mikrophonsignale durchgeführt. Dieses Verfahren liefert auch bei hohem Störgeräuschpegel große Genauigkeit und weitere Information. So werden die unter D) genannten Mikrophone gemeinsam vom Windgeräusch des Zieles beschallt. Die Kreuzkorrelationsfunktion erhält daher ein Maximum, aus dessen Lage bei bekannter Schallgeschwindigkeit die Machzahl des Zieles bestimmt werden kann.G) Differences in sound propagation time between microphones are preferably carried out by forming and evaluating the cross-correlation function of the two microphone signals involved. This method provides great accuracy and further information even with high noise levels. The microphones mentioned under D) are exposed to the wind noise of the target together. The cross-correlation function therefore receives a maximum, from the position of which the Mach number of the target can be determined at a known speed of sound.
H) Die Berechnungen erfolgen nach den Prinzipien der geometrischen Akustik. Das Ausbreitungsmedium Luft wird als ruhend und homogen angenommen.H) The calculations are based on the principles of geometric acoustics. The air as a medium of propagation is assumed to be at rest and homogeneous.
Die Form des vom Geschoß erzeugten Machkegels wird bei der Bestimmung der Geschoßbahn berücksichtigt, es erfolgt keine Näherung durch eine ebene Wellenfront. Die Form wird jedoch idealisiert angenommen. Fehler, die bekanntlich bei kleinen Abständen auftreten, werden vom Auswertungscomputer korrigiert. Es werden weiterhin isotrope Eigenschaften der Mikrophone angenommen. Tatsächliche Abweichungen hiervon korrigiert ebenfalls der Auswertungscomputer.The shape of the Mach cone generated by the projectile is taken into account when determining the projectile path, there is no approximation by a flat wavefront. However, the shape is idealized. Errors that are known to occur at small intervals are corrected by the evaluation computer. Isotropic properties of the microphones are still assumed. The evaluation computer also corrects actual deviations from this.
I) Um die geometrischen Darstellungen zu vereinfachen, wird die Mikrophonanordnung ruhend angenommen. Die Mikrophon- und Zielmittelpunktsorte sind jedoch nicht die tatsächlichen, sondern "rechnerische" Orte, die aus der Reihenfolge der Beschallung, aus gemessenen Zeitdifferenzen und der Zielgeschwindigkeit ermittelt werden. Die Form des Machkegels wird hierbei berücksichtigt. Nur die so berechneten Orte fließen in die Geschoßbahnberechnung ein.I) In order to simplify the geometric representations, the microphone arrangement is assumed to be static. The microphone and target center are, however, not the actual, but "arithmetical" locations that are determined from the order of the sound, from measured time differences and the target speed. The shape of the Mach cone is taken into account. Only the locations calculated in this way are included in the floor path calculation.
In Fig. 2 ist ein Beispiel zur Erläuterung der Punkte F und I dargestellt. Das Mikrophon M1 wird zuerst beschallt, Mikrophon M2 nach der gemessenen Zeitdifferenz Δtm. Der bekannte Mikrophonabstand
Für den Einfallswinkel ß der Stoßwelle gilt dann mit der Schallgeschwindigkeit c
Die Vorkenntnis der aktuellen Schallgeschwindigkeit ist für diese Korrektur nicht notwendig.The previous knowledge of the current speed of sound is not necessary for this correction.
Beim einfachsten System befinden sich Zielmittelpunkt und zwei Mikrophone auf der Zielbewegungsachse Z. Eine solche eindimensionale Anordnung ist auf Grund ihrer Rotationssymmetrie nicht in der Lage, eine Geschoßbahn eindeutig festzulegen, es sind jedoch wesentliche Informationen verfügbar. _In the simplest system, the target center and two microphones are on the target movement axis Z. Because of its rotational symmetry, such a one-dimensional arrangement is not able to clearly define a projectile path, but essential information is available. _
Bei einer gedachten Rotation der Geschoßbahn um die Z-Achse entstehen die rotationssymmetrischen Flächen zweiter Ordnung, die geradlinige Erzeugende haben, also im allgemeinen Fall ein einschaliges Rotationshyperboloid mit zwei Erzeugendenscharen. Nur dieses wird im Folgenden betrachtet, die einfachen Sonderfälle Kreiskegel und -zylinder mit je einer Schar sind eingeschlossen.With an imaginary rotation of the projectile path around the Z axis, the rotationally symmetrical surfaces of the second order arise, which have linear generators, that is, in the general case, a single-shell rotational hyperboloid with two generators. Only this is considered below, the simple special cases of circular cones and cylinders with one share each are included.
In Fig. 3 ist ein solches Rotationshyperboloid dargestellt. G und G* sind je eine beliebige Erzeugende der beiden Scharen. Es wird ersichtlich, daß durch die Rotationssymmetrie aus jeder beliebigen Erzeugenden die gleiche Information über den Abstand zu einem auf der Z-Achse beliebig gelegenen Zielmittelpunkt Z ableitbar ist. Wird dieser Abstand
Für die Berechnungen kann eine beliebige, rechentechnisch im Koordinatensystem günstig gelegene Geschoßbahn G ausgewählt werden, da der zu ermittelnde Abstand bei allen Bahnen gleich ist.Any projectile path G that is conveniently located in the coordinate system can be selected for the calculations, since the distance to be determined is the same for all paths.
In Fig. 4 befindet sich das Mikrophon K im Koordinatenursprung, das Mikrophon L am Ende des Vektors L auf der Z-Achse. Der rechnerische Ort des Mikrophons L ist daher in Vektorschreibweise
Er steht wie Vektor
Der Abstand von R1 und R2 auf G ist
Mit dem Machwinkel a , der Machzahl des Geschosses MG und der Geschwindigkeit VG gilt bekanntlich
Ist Δtldie gemessene Zeitdifferenz zwischen der Beschallung der Mikrophone K und L, legt das Geschoß die Strecke ΔtL.VG zurück. Es gilt daher
Bekannt sind die Größen c, VG9 MG und
Gemäß Fig. 4 ist folgendes Gleichungssystem ansetzbar:
Die Lösung dieses Gleichungssystems liefert die 5 unbekannten Komponenten
Die Lösung zeigt, daß die für die Vorn-Hinten-Erkennung erforderliche z-Komponente der Abstände eindeutig bestimmt ist.The solution shows that the z-component of the distances required for the front-rear detection is clearly determined.
Die Vorzeichen von x1 und y2 sind frei wählbar, das Vorzeichen von x 2 muß dem von xl gleich sein, da x1 in x2 enthalten ist.The signs of x 1 and y 2 are freely selectable, the sign of x 2 must be the same as that of x l , since x 1 is contained in x 2 .
Es existieren also durch den gewählten Ansatz vier explizite Lösungen mit der Eigenschaft der Spiegelsymmetrie zur X-Z-Ebene bzw. zur Y-Z-Ebene. Keine der Lösungen muß jedoch die tatsächliche Geschoßbahn sein. Für die Berechnung des kürzesten Abstahdes kann eine beliebige Bahn
Durch Verwendung eines dritten Mikrophons außerhalb der Z-Achse entsteht ein zweidimensionales Mikrophonsystem. Es ist damit möglich, aus den vorstehend beschriebenen Geschoßbahnscharen zwei Bahnen zu selektieren, die spiegelsymmetrisch zur Mikrophonebene sind, jede der zwei Bahnscharen liefert eine Lösung. Der gewünschte Zielmittelpunkt muß nicht mehr auf der Z-Achse liegen, sondern kann in die Mikrophonebene verlegt werden. Es ist auch möglich, in dieser Ebene Zielflächen, zum Beispiel in Form von Fahrzeugsilhouetten im Auswertecomputer zu definieren. Erfolgt der Beschuß des Ziels nur aus einem der Halbräume, die durch die Mikrophonebene festgelegt werden, ist die Geschoßbahn sogar eindeutig festlegbar, und es kann ein Zielkörper definiert werden.Using a third microphone outside the Z axis creates a two-dimensional microphone system. It is thus possible to select two tracks from the projectile track sets described above which are mirror-symmetrical to the microphone plane, each of the two track sets providing a solution. The desired target center no longer has to lie on the Z axis, but can be moved to the microphone plane. It is also possible to define target areas in this level, for example in the form of vehicle silhouettes in the evaluation computer. If the target is shot from only one of the half-spaces defined by the microphone level, the projectile trajectory can even be clearly defined and a target body can be defined.
In Fig. 5 ist ein ebenes Mikrophonsystem dargestellt. Es entspricht dem aus Fig. 4 mit dem zusätzlichen dritten Mikrophon M. Um die Rechnung zu vereinfachen, liegt es in der X-Z-Ebene mit dem Vektor M zum rechnerischen Mikrophonort
-
R 3 ist der Abstandsvektor von M und der Geschoßbahn G. Der Abstand zwischenR 1 undR 3 auf G ist - Δ tM ist die gemessene Zeitdifferenz zwischen der Beschallung der Mikrophone K und M, |
R 3| wird ebenfalls gemessen.Δ M undΔ L liegen beide auf Gi es gilt daherΔ L| = 0. DaR 1 in der X-Z-Ebene angenommen ist, mußΔ M parallel zur Y-Achse liegen, und es ist ein vereinfachter Ansatz ohne Berechnung von Q möglich. Im Folgenden wird nur der komplizierte Fall |Δ L|≠ 0 betrachtet.
-
R 3 is the distance vector from M and the bullet trajectory G. The distance betweenR 1 andR 3 on G. - Δ t M is the measured time difference between the sonication of the microphones K and M, |
R 3 | is also measured.Δ M andΔ L are both on G i it therefore appliesΔ L | = 0. ThereR 1 is assumed in the XZ level, mustΔ M are parallel to the Y axis, and a simplified approach is possible without calculating Q. In the following only the complicated case |Δ L | ≠ 0 considered.
Die Festlegung des gesuchten Geschoßbahnpaares erfolgt durch Auswahl einer beliebigen Geschoßbahn aus der Schar und eine rechnerische Rotation von M um die Z-Achse, bis die Bedingungen eines Gleichungssystems erfüllt sind.The search for the pair of projectile paths is carried out by selecting any projectile path from the family and a mathematical rotation of M around the Z axis until the conditions of a system of equations are met.
Die Koordinaten des um den Winkel ψ zu drehenden Mikrophons sind dann
In Fig. 6 ist diese Koordinatentransformation als Projektion in die X-Y-Ebene dargestellt. Die ausgewählte Geschoßbahn ist durch die Abstandsvektoren
Gemäß Fig. 5 und 6 ist folgendes Gleichungssystem ansetzbar:
Die Festlegung des Geschoßbahnpaares kann auch über einen anderen Ansatz erfolgen. Hierzu wird die Machkegelerzeugende
Wird das zweidimensionale Mikrophonsystem durch ein viertes Mikrophon außerhalb der Mikrophonebene X-Z erweitert, kann eine Geschoßbahn eindeutig bestimmt werden. In Fig. 7 ist dieses vierte Mikrophon N beispielsweise in der Y-Z-Ebene am rechnerischen Mikrophonort
Ein Ansatz mit Hilfe des Machwinkels α ohne Kenntnis des Abstandes |
Der Zielmittelpunkt kann mit den aus den vorstehenden Ansätzen sich ergebenden Lösungen beliebig im Raum festgelegt werden, und es kann daher unter allen Beschußsituationen ein Zielkörper im Auswertungscomputer definiert werden.The target center can be set arbitrarily in space with the solutions resulting from the above approaches, and therefore a target body can be defined in the evaluation computer under all bombardment situations.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AT87100842T ATE53654T1 (en) | 1986-02-08 | 1987-01-22 | PROCEDURE FOR ACOUSTIC DETECTION OF BULLET PATHS AND DETERMINATION OF THE SHORTEST BULLET/TARGET DISTANCE. |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3603991 | 1986-02-08 | ||
DE3603991 | 1986-02-08 | ||
DE19863612352 DE3612352A1 (en) | 1986-02-08 | 1986-04-12 | ARRANGEMENT FOR ACOUSTICALLY DETECTING FLOOR RAILWAYS AND DETERMINING THE SHORTEST DISTANCE OF THE FLOOR / TARGET |
DE3612352 | 1986-04-12 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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EP0232762A1 true EP0232762A1 (en) | 1987-08-19 |
EP0232762B1 EP0232762B1 (en) | 1990-06-13 |
Family
ID=25840828
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP87100842A Expired - Lifetime EP0232762B1 (en) | 1986-02-08 | 1987-01-22 | Method for acoustically determining the trajectory of projectiles and for the determination of the shortest distance projectile/target |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
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EP (1) | EP0232762B1 (en) |
DE (1) | DE3612352A1 (en) |
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