EP1058083A1 - Verfahren und Vorrichtung zur elektronischen Schusslageermittlung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur elektronischen Schusslageermittlung Download PDF

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Publication number
EP1058083A1
EP1058083A1 EP99110512A EP99110512A EP1058083A1 EP 1058083 A1 EP1058083 A1 EP 1058083A1 EP 99110512 A EP99110512 A EP 99110512A EP 99110512 A EP99110512 A EP 99110512A EP 1058083 A1 EP1058083 A1 EP 1058083A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
measuring
arrangement
shot position
transducers
arrangements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP99110512A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Rudolf Walti
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.)
WALTI HANS RUDOLF
Original Assignee
WALTI HANS RUDOLF
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by WALTI HANS RUDOLF filed Critical WALTI HANS RUDOLF
Priority to EP99110512A priority Critical patent/EP1058083A1/de
Publication of EP1058083A1 publication Critical patent/EP1058083A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F41J5/06—Acoustic hit-indicating systems, i.e. detecting of shock waves

Definitions

  • the invention relates to a method for Shot position determination at a target according to the generic term of claim 1 or a device according to the preamble of claim 6.
  • the invention further relates to a method for determining the shot position according to the generic term of Claim 11 or a device according to the preamble of Claim 13.
  • the determination of the firing position in a target by measuring the transit time differences of the supersonic sound wave emanating from the projectile tip to acoustic transducers arranged at the target is basically known, for example, from CH-A-589 835.
  • the transit time differences are measured by means of four microphones arranged in a lying T-shape below the target area.
  • Figures 1 and 2 show schematically the target 5, the floor 6 and the microphones 1 to 4 in side view ( Figure 1) and in front view ( Figure 2) according to the prior art.
  • the measured transit time differences .DELTA.t 3 , .DELTA.t 2 , .DELTA.t 1 are fed to a computer, which calculates the puncture point P through the target area in a known manner on the basis of the physical and geometric laws.
  • the aforementioned T-shaped microphone arrangement (T measuring rail) with the three microphones 3, 2, 4 lying in series and the further microphone 1 lying in front of the microphone 2 results in mathematically closed solutions and a very good measurement accuracy within an in 3 shown area 8, within the detection area 7, wherein the size of the latter area results approximately from the length L of the T-measuring rail.
  • Such T-measuring rails with a length of 1 to 6 meters are common.
  • appropriately large T-measuring rails are used, eg 5-meter T-measuring rails.
  • the invention is therefore based on the object firing position determination also for big targets and especially in the target edge area and for small projectiles to improve.
  • the selection is preferably made by the evaluation all runtime differences and it becomes the one Measuring arrangement selected, the transit time differences on are shortest. It is further preferred if the measuring arrangements overlapping each other and common Sound transducers have what a good accuracy results with little effort. Preferably for the individual measuring arrangements with 4 microphones and preferably with a T-shaped arrangement of the microphones chosen.
  • the invention is further based on the object to create a device that is accurate Shot position determination for large targets enabled.
  • the, preferably T-shaped, Measuring arrangements overlapping each other with common ones Sound transducers arranged, making it easy Way the exact location of the transducers to each other can be and the effort is reduced.
  • the invention is therefore the object based on creating a procedure in which the shot position accurate even when the shelling is not perpendicular can be determined or in which a larger deviation from the vertical both sideways and downwards and above is possible.
  • a measuring arrangement with at least seven sound transducers can be used from the available at least 6 transit time differences the penetration of the Mach cone through the target with determine with great accuracy, even if this cone is arbitrary is at an oblique angle to the target surface.
  • the invention is also based on the object to create a device that determines the shot position even with sloping sides or from below or the above shelling allowed.
  • the solution is accurate Shot position determination for large targets or the solution for determining the shot position with oblique bombardment with each other combined so that big targets even with oblique bombardment can be evaluated according to the shooting situation.
  • FIGS. 1 to 3 show a known device for determining the shot position.
  • the microphones 1-4 are arranged in front of the target 5 in the form of a lying T, the microphones 3, 2 and 4 being on the crossbar of the T and the microphone 1 being in front of the microphone 2 at the free end of the T-spread.
  • the transit time differences to the microphones 2, 3 and 4 are measured after the sound event arrives at the microphone 1. This results in the transit time differences ⁇ t 3 between the microphone 1 and the microphone 2 and the transit time differences ⁇ t 2 and ⁇ t 1 , as can be seen from the figure.
  • FIG. 3 shows the determination field 7 within which the shot position can be determined in the known arrangement. This field depends on the length of the measuring rail L. Outside the area 8 of the determination field 7, the accuracy of the shot position determination decreases, since this is dependent on the transit time difference errors, which are directly proportional to the extent of the area. Adjusting or increasing the length L for large lines is common in the prior art, but this is at the expense of the accuracy of the shot position determination.
  • Figure 4 shows a first embodiment according to the invention in a schematic plan view of the Sound transducers from above. These are preferably the same Way as shown in Figures 1-3, before the goal 5 lying, arranged below the bombardment area.
  • Measurement arrangements are also preferred here with four microphones and used in a T-shaped arrangement. The principle of lining up several measuring arrangements and selection of one of them is for any measuring arrangement (number of microphones, arrangement the same) applicable.
  • the measurement arrangements are shown in the Example arranged overlapping and combined with each other, so two of the transducers are the two T-shaped Measurement arrangements are common.
  • the one T-shaped measuring arrangement with the microphones 13, 12 and 14 on the T-beam and the microphone 11 the T-spread in front of the microphone 12 is provided.
  • the T-shaped microphone arrangement with the microphones 12, 14 and 15 on the T-bar and on the microphone 16 provided at the end of the T-spread.
  • the microphones can be attached to metal rails in a known manner what will be shown later, which is shown in FIG are only indicated as lines 19.
  • lines A and B is the T-shape of the two measuring arrangements highlighted for clarity. These lines do not correspond to any actually existing ones Structure in a real embodiment, but serve only the clarification in the drawing.
  • An evaluation device 20 is in a basically known manner connected to the microphones and also serves on known ones Way to calculate shot position.
  • Figure 5 accordingly shows the resultant Determination field 17.
  • the evaluation device 20 from the runtime differences of all microphones compared to the microphone that receives the first signal delivers that T-measurement arrangement, in which the maturity differences are the smallest. This can be as Sum of the respective runtime differences for each measuring arrangement happen or considering the individual Values.
  • the shot position is different in the beginning roughly determined, e.g. to known ones Way in front of the goal a light curtain with optical Transmitters and sensors can be built, which roughly the location of the incoming projectile. Based on these The responsible T-measuring arrangement can then determine the rough position selected, their term differences then in the manner known per se for the exact calculation of the Shot position is used. As a very precise area Determining the shot position gives the sum of the areas 18 and 18 'of the two measuring arrangements.
  • the microphones are in a known manner electrical lines with the evaluation unit, e.g. one Computer, connected. There is a line saving Possibility of two microphones in parallel to be connected to the evaluation unit 20 by means of the same lines, since the signal order is clear, so for the microphones 13 and 14 and 12 and 15, so that the microphone signals of the microphones 13 and 14 over the same Go line or those of the microphones 12 and 15.
  • FIG. 6 shows a further arrangement, at which two measuring arrangements, also T-shaped in the example, which is also only schematic in the figure are shown and designated only globally as 21 and 22 are placed in front of the target.
  • the T measurement arrangements do not overlap and each has four individual microphones represented by dots that are not common to the two measuring arrangements.
  • the measuring arrangements follows the one described First, determine which of the measuring arrangements is responsible for the incoming projectile and afterwards the calculation of the shot position based on the measured Term differences.
  • FIG. 7 shows a further embodiment, where in front of goal 5 three, each T-shaped in the example, Measuring arrangements are arranged.
  • This one too Execution is overlapped and used of individual microphones as common T-arrangements Microphones.
  • the first T-shaped measuring arrangement which are also highlighted here by line A. includes the microphones 33, 32, 34 and 31.
  • the second Measuring arrangement highlighted by line B comprises the microphones 32, 34, 35 and 36.
  • the third measuring arrangement finally, highlighted by line C. the microphones 34, 35, 37 and 38.
  • One of those already described Wise for an incoming projectile initially determined by the evaluation device of the T-shaped measuring arrangements A, B or C the most accurate To deliver the result for the shot position detection in the Location is.
  • Figure 8 shows an embodiment according to another aspect of the invention in which a Measuring arrangement with seven microphones arranged in front of target 5 is, so that a sound transducer arrangement with seven microphones. 8 is shown doing so in the same way as those previously explained Figures by drawing a top view of the Sound transducer arrangement or microphone arrangement shown is.
  • the individual microphones can in turn by rails or any other elements connected together to precisely determine their position in space.
  • the arrangement of the seven microphones is only an example to provide (and can be a double T-shaped arrangement be designated); the measuring arrangement could also any other arrangement of seven (or more) microphones include.
  • the microphones with an evaluation device 20 connected which is based on the measured Term differences the determination of the entry point of the projectile through target 5.
  • the microphones are here by lines not shown connected to the evaluation device. Also at In this embodiment, two microphones can be used the same line is connected to the evaluation device to save on cables.
  • the illustrated The embodiment with seven microphones is used for this Penetration point from flying towards the target Projectiles through the target with good accuracy, even if the idea is very diagonal from the Side or from below or from above.
  • the seven Microphones result in six runtime differences for the calculation the location of the Mach's cone of the projectile in the Room.
  • the six maturity differences result in the rules of geometry and mathematics six equations, which are nonlinear equations, that cannot be solved in closed form.
  • Figure 9 shows a combination of the embodiment of Figure 8 for detecting obliquely incident Projectiles with the embodiment of Figure 4.
  • two measuring arrangements with seven microphones as an example arranged next to each other to determine the size of the precisely ascertainable To increase the hit location.
  • the form of presentation is again so that the transducers or microphones are shown as dots from above, e.g. again with a rail system together are connected.
  • auxiliary lines A, B shown how the individual measuring arrangements through which microphones are formed.
  • the microphones are also here via lines, not shown, with the evaluation device 20 connected.
  • the first step is determines which of the two adjacent measurement arrangements used to determine the point of passage becomes.
  • this can be done using the measuring arrangement seven microphones with the microphones 53, 52, 54, 57, 51, 56 and 60, or the other measuring arrangement with seven Microphones, which are microphones 52, 54, 55, 51, 56, 58 and 59.
  • the one of the measurement arrangements for the determination of the passage point is selected (which is done in the same way as above explained with reference to Figures 4 and 5), can be their transit time differences the determination of the passage point respectively. This is done, as already described, based on the six available Term differences.
  • Figure 10 shows a perspective view a track arrangement with seven microphones, as in 8 is shown in plan view.
  • Figure 10 indicated by broken lines, like this one Rail assembly is expanded when according to the embodiment of Figure 9 is configured.
  • rail expansion modules can accordingly be provided be an extension of the rail assembly around three microphones each with the corresponding rails allow.

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Abstract

Bei einer Schusslagenerkennung werden zwei T-förmige Messanordnungen (A, B) mit jeweils vier Mikrofonen (13, 12, 14, 11; 12, 14, 15, 16) vorgesehen, um aus den Laufzeitdifferenzen des Schalls des Projektils auf bekannte Weise die Durchtrittsstelle des Projektils durch das Ziel (5) zu berechnen. Dabei wird zunächst die eine Messanordnung als diejenige Messanordnung ausgewählt, deren Laufzeiten für die Berechnung herangezogen werden. Auf diese Weise lässt sich die Genauigkeit der Schusslageerkennung für grosse Ziele erhöhen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Schusslageermittlung bei einem Ziel gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung gemäss Oberbegriff des Anspruchs 6. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Schusslageermittlung gemäss Oberbegriff des Anspruchs 11 bzw. eine Vorrichtung gemäss Oberbegriff des Anspruchs 13.
Die Schusslageermittlung in einem Ziel durch Messung der Laufzeitdifferenzen der von der Geschossspitze ausgehenden Überschallknallwelle zu beim Ziel angeordneten akustischen Wandlern ist z.B. aus CH-A-589 835 grundsätzlich bekannt. Bei einer bekannten, auf dem Markt befindlichen Vorrichtung werden die Laufzeitdifferenzen mittels vier in liegender T-Form unterhalb der Zielfläche angeordneten Mikrofonen gemessen. Die Figuren 1 und 2 zeigen schematisch das Ziel 5, das Geschoss 6 sowie die Mikrophone 1 bis 4 in Seitenansicht (Figur 1) sowie in Vorderansicht (Figur 2) gemäss Stand der Technik. Die gemessenen Laufzeitdifferenzen Δt3, Δt2, Δt1 werden einem Rechner zugeführt, der aufgrund der physikalischen und geometrischen Gesetzmässigkeiten auf bekannte Weise die Durchstossstelle P durch die Zielfläche berechnet. Die erwähnte und in den Figuren ersichtliche T-förmige Mikrofonanordnung (T-Messschiene) mit den drei in Reihe liegenden Mikrofonen 3, 2, 4 und dem vor dem Mikrofon 2 liegenden weiteren Mikrofon 1 ergibt mathematisch geschlossene Lösungen und eine sehr gute Messgenauigkeit innerhalb eines in Figur 3 gezeigten Bereiches 8, innerhalb des Erfassungsbereiches 7, wobei die Grösse des letzteren Bereiches sich approximativ aus der Länge L der T-Messschiene ergibt. Üblich sind solche T-Messschienen mit einer Länge von 1 bis 6 Metern. Bei grossen Zielen, z.B. Panzerzielen werden entsprechend grosse T-Messschienen eingesetzt, z.B. 5-Meter T-Messschienen.
Es stellt sich indes das Problem, dass die Genauigkeit der Schusslagenermittlung in den Randgebieten des Zieles insbesondere für kleine Projektile abnimmt, da einzelne Mikrofone für im Randbereich einschlagende Projektile relativ weit entfernt liegen und die Laufzeitdifferenzfehler (durch Umwelteinflüsse, insbesondere Wind, verursacht) direkt proportional zur Entfernung bzw. zur Zielausdehnung zunehmen. Die Anforderung besteht aber auch bei einem grossen Ziel, z.B. einem Panzerziel, neben der Schusslagenerkennung für grosse Projektile (Panzergeschosse) auch die Schusslagen kleiner Projektile (Gewehrprojektile) genau ermitteln zu können. Insbesondere ist dabei die genaue Schusslage im Zielrandbereich von Interesse, um die Wirksamkeit des Beschusses ermitteln zu können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde die Schusslageermittlung auch für grosse Ziele und insbesondere im Zielrandbereich und für kleine Projektile zu verbessern.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Dadurch, dass mindestens zwei Messanordnungen nebeneinander verwendet werden und zunächst bestimmt wird, welche der Messanordnungen das bevorzugte, d.h. in der Regel das genauere Schusslageresultat ergibt, und dass mit deren Laufzeitdifferenzwerten die Berechnung erfolgt, können auch bei sehr grossen Zielen durch Aneinanderreihung beliebig vieler Messanordnungen und der Auswahl die Schusslagen mit der gewünschten Genauigkeit ermittelt werden, welche der bei kleinen Zielen bekannten Genauigkeit entspricht.
Bevorzugt erfolgt die Auswahl durch die Bewertung aller Laufzeitdifferenzen und es wird diejenige Messanordnung ausgewählt, deren Laufzeitdifferenzen am kürzesten sind. Weiter ist es bevorzugt, wenn die Messanordnungen einander überlappend angeordnet werden und gemeinsame Schallwandler aufweisen, was eine gute Genauigkeit bei geringem Aufwand ergibt. Bevorzugterweise werden für die einzelnen Messanordnungen solche mit 4 Mikrofonen und bevorzugterweise mit T-förmiger Anordnung der Mikrofone gewählt.
Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zu schaffen, die die genaue Schusslageermittlung bei grossen Zielen ermöglicht.
Dies wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die Merkmale des Anspruchs 6 erreicht.
Dadurch, dass mindestens zwei Messanordnungen vorgesehen sind und die Auswerteinrichtung zur Auswahl einer dieser Messanordnungen ausgestaltet ist, welche die für die Berechnung notwendigen Laufzeitdifferenzen liefert, können auch Schusslagen bei grossen Zielen mit der selben Genauigkeit wie bei kleinen Zielen ermittelt werden.
Vorzugsweise sind die, bevorzugterweise T-förmigen, Messanordnungen einander überlappend mit gemeinsamen Schallwandlern angeordnet, wodurch auf einfache Weise die genaue Lage der Wandler zueinander festgelegt werden kann und der Aufwand gesenkt wird.
Die in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Anordnung nach Stand der Technik liefert nur dann genügend genaue Schusslagewerte, wenn der Beschuss im wesentlichen senkrecht zur Zielebene bzw. zur T-Messschiene erfolgt, da ansonsten die Berechnung nicht korrekt ist. Beim Schiessen auf militärische Ziele ist indes auch ein seitlicher Schrägbeschuss und/oder ein Schrägbeschuss von oben oder unten erwünscht (z.B. Gewehrschütze oder Panzer auf einem Hügel, der auf ein unterhalb liegendes Panzerziel schiesst oder umgekehrt). Nach Stand der Technik sind auch Anordnungen von zwei geraden Schienen mit sechs Mikrofonen (DE-OS 29 21 783) und mit zwei Mikrofondreiecken (WO87/05706) bekannt geworden, die neben deren Hauptzweck in der Praxis weniger Fehler bei seitlichem Beschuss aufweisen als die Anordnung mit T-Messschiene. Indes ist aber die zulässige Abweichung von der senkrechten Schusslage auch bei diesen Anordnungen auf geringe seitliche Winkelbeträge (z.B. ± 15°) und noch geringere Winkel (z.B. ± 5°) für Beschuss von oben oder unten beschränkt.
Der Erfindung liegt daher weiter die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, bei dem die Schusslage auch bei nicht senkrecht einfallendem Beschuss genau bestimmt werden kann bzw. bei dem eine grössere Abweichung von der Senkrechten sowohl seitlich wie nach unten und oben möglich ist.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
Dadurch, dass eine Messanordnung mit mindestens sieben Schallwandlern verwendet wird, lässt sich aus den zur Verfügung stehenden mindestens 6 Laufzeitdifferenzen der Durchstoss des Machkegels durch das Ziel mit grosser Genauigkeit bestimmen, auch wenn dieser Kegel beliebig schiefwinklig zur Zielfläche steht.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zu schaffen, die die Schusslageermittlung auch bei schrägem seitlichen oder von unten oder oben kommenden Beschuss erlaubt.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.
Vorzugsweise wird die Lösung zur genauen Schusslageermittlung bei grossen Zielen bzw. die Lösung zur Schusslageermittlung bei Schrägbeschuss miteinander kombiniert, so dass grosse Ziele auch mit Schrägbeschuss schusslagemässig ausgewertet werden können.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt
  • Figur 1 eine Anordnung nach Stand der Technik in Seitenansicht;
  • Figur 2 eine Anordnung nach Stand der Technik in Frontalansicht;
  • Figur 3 das Schusslageermittlungsfeld der Anordnung nach Stand der Technik;
  • Figur 4 schematisch eine Draufsicht auf eine Schallwandleranordnung gemäss der Erfindung;
  • Figur 5 schematisch das Schusslageermittlungsfeld der Anordnung von Figur 4;
  • Figur 6 eine weitere Anordnung der Schallwandler gemäss der Erfindung;
  • Figur 7 eine weitere Anordnung für ein grösseres Ziel;
  • Figur 8 eine Anordnung der Schallwandler zur Erfassung von Schrägbeschuss eines Zieles;
  • Figur 9 eine weitere Anordnung für Schrägbeschuss; und
  • Figur 10 eine perspektivische Darstellung einer Messschienenanordnung für Schrägbeschuss.
    • Die Figuren 1 bis 3 zeigen, wie bereits erläutert, eine bekannte Vorrichtung zur Schusslageermittlung. Dabei sind vor dem Ziel 5 die Mikrofone 1-4 in Form eines liegenden T angeordnet, wobei die Mikrofone 3, 2 und 4 auf dem Querbalken des T liegen und das Mikrofon 1 am freien Ende des T-Aufstriches vor dem Mikrofon 2 liegt. Auf bekannte Weise werden die Laufzeitdifferenzen zu den Mikrofonen 2, 3 und 4 nach dem Eintreffen des Schallereignisses beim Mikrofon 1 gemessen. Es ergeben sich die Laufzeitdifferenzen Δt3 zwischen dem Mikrofon 1 und dem Mikrofon 2 sowie die Laufzeitdifferenzen Δt2 und Δt1, wie aus der Figur ersichtlich. Bei bekannter Schallgeschwindigkeit kann die X-Y-Koordinate des Durchschlagpunktes P des Geschosses durch das Ziel als Funktion der drei Laufzeitdifferenzen berechnet werden. Figur 3 zeigt das Ermittlungsfeld 7, innerhalb welcher bei der bekannten Anordnung die Schusslage bestimmt werden kann. Dieses Feld ist von der Länge der Messschiene L abhängig. Ausserhalb des Bereiches 8 des Ermittlungsfeldes 7 nimmt die Genauigkeit der Schusslageermittlung ab, da diese von den Laufzeitdifferenzfehlern abhängig ist, die direkt proportional zur Ausdehnung des Bereiches sind. Eine Anpassung bzw. Erhöhung der Länge L für grosse Zeile ist zwar nach Stand der Technik üblich, doch geht dies auf Kosten der Genauigkeit der Schusslageermittlung.
    Figur 4 zeigt eine erste Ausführungsform gemäss der Erfindung in schematischer Draufsicht auf die Schallwandler von oben. Diese sind vorzugsweise auf dieselbe Weise wie in den Figuren 1-3 gezeigt, vor dem Ziel 5 liegend, unterhalb des Beschussbereiches angeordnet. Gemäss der Erfindung sind nun bei diesem Ausführungsbeispiel mehrere, als Beispiel zwei, Messanordnungen vorgesehen. Bevorzugterweise werden auch hierbei Messanordnungen mit vier Mikrofonen und in T-förmiger Anordnung verwendet. Das Prinzip der Aneinanderreihung mehrerer Messanordnungen und Auswahl einer derselben ist indes für beliebige Messanordnungen (Anzahl Mikrofone, Anordnung derselben) anwendbar.
    Die Messanordnungen sind in dem gezeigten Beispiel überlappend angeordnet und miteinander kombiniert, so dass zwei der Schallwandler den beiden T-förmigen Messanordnungen gemeinsam sind. Einerseits ist dabei die eine T-förmige Messanordnung mit den Mikrofonen 13, 12 und 14 auf dem T-Balken sowie dem Mikrofon 11 auf dem T-Aufstrich vor dem Mikrofon 12 vorgesehen. Andererseits ist die T-förmige Mikrofonanordnung mit den Mikrofonen 12, 14 und 15 auf dem T-Balken sowie auf dem Mikrofon 16 am Ende des T-Aufstriches vorgesehen. Die Mikrofone können auf bekannte Weise an Metallschienen befestigt sein, was später noch gezeigt wird, welche in der Figur 4 lediglich als Striche 19 angedeutet sind. In der Figur ist weiter mit Linien A und B die T-Form der beiden Messanordnungen zur besseren Verdeutlichung hervorgehoben. Diese Linien entsprechen keiner tatsächlich vorhandenen Struktur bei einer realen Ausführungsform, sondern dienen lediglich der Verdeutlichung in der Zeichnung. Eine Auswerteeinrichtung 20 ist auf grundsätzlich bekannte Weise mit den Mikrofonen verbunden und dient auf ebenfalls bekannte Weise zur Berechnung der Schusslage.
    Figur 5 zeigt entsprechend das sich ergebende Ermittlungsfeld 17. Gemäss der Erfindung wird nun für ein auf das Ziel eintreffendes Geschoss zunächst bestimmt, welche der Messanordnungen für die Ermittlung verwendet werden soll. Bei dem Beispiel gemäss den Figuren 4 und 5, wo nur zwei solche Messanordnungen vorgesehen sind, wird bestimmt, welche dieser beiden Messanordnungen für die Ermittlung der Schusslage herangezogen werden soll. Einerseits kann dies dadurch erfolgen, dass die Auswerteinrichtung 20 aus den Laufzeitdifferenzen aller Mikrofone gegenüber demjenigen Mikrofon, welches das erste Signal liefert, diejenige T-Messanordnung ermittelt, bei welcher die Laufzeitdifferenzen am geringsten sind. Dies kann als Summe der jeweiligen Laufzeitdifferenzen für jede Messanordnung geschehen oder unter Betrachtung der einzelnen Werte. Anstelle der Ermittlung der T-Messanordnung aufgrund der Laufzeiten ist auch eine andere Möglichkeit dadurch gegeben, dass auf andere Weise die Schusslage zunächst grob bestimmt wird, so kann z.B. auf an sich bekannte Weise vor dem Ziel ein Lichtvorhang mit optischen Sendern und Sensoren aufgebaut sein, welcher grob die Lage des eintreffenden Projektils bestimmt. Aufgrund dieser Groblagebestimmung kann dann die zuständige T-Messanordnung ausgewählt werden, deren Laufzeitdifferenzen dann auf die an sich bekannte Weise zur genauen Berechnung der Schusslage verwendet wird. Als Bereich mit sehr genauer Bestimmung der Schusslage ergibt sich die Summe der Bereiche 18 und 18' der beiden Messanordnungen.
    Die Mikrofone sind auf bekannte Weise mittels elektrischer Leitungen mit der Auswerteinheit, z.B. einem Rechner, verbunden. Zur Leitungsersparnis besteht die Möglichkeit jeweils zwei Mikrofone elektrisch parallel mittels der selben Leitungen an die Auswerteinheit 20 anzuschliessen, da die Signalreihenfolge eindeutig ist, so für die Mikrofone 13 und 14 sowie 12 und 15, so dass also die Mikrofonsignale der Mikrofone 13 und 14 über die selbe Leitung gehen bzw. diejenigen der Mikrofone 12 und 15.
    Figur 6 zeigt eine weitere Anordnung, bei welcher zwei, im Beispiel ebenfalls T-förmige, Messanordnungen, welche in der Figur ebenfalls nur schematisch dargestellt sind und nur global als 21 und 22 bezeichnet werden, vor dem Ziel angeordnet sind. In diesem Fall überlappen sich die T-Messanordnungen nicht und jede weist vier einzelne, durch Punkte dargestellte Mikrofone auf, die den beiden Messanordnungen nicht gemeinsam sind. Auch für diese Anordnung erfolgt auf die geschilderte Weise zunächst die Bestimmung, welche der Messanordnungen für das einfallende Projektil zuständig ist und danach die Berechnung der Schusslage aufgrund der gemessenen Laufzeitdifferenzen.
    Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher vor dem Ziel 5 drei, im Beispiel jeweils T-förmige, Messanordnungen angeordnet sind. Auch bei dieser Ausführung erfolgt eine Überlappung und die Verwendung von einzelnen Mikrofonen als mehreren T-Anordnungen gemeinsamen Mikrofonen. Die erste T-förmige Messanordnung, welche ebenfalls hier durch die Linie A hervorgehoben wird, umfasst die Mikrofone 33, 32, 34 und 31. Die zweite Messanordnung hervorgehoben durch die Linie B, umfasst die Mikrofone 32, 34, 35 und 36. Die dritte Messanordnung schliesslich, hervorgehoben durch die Linie C, umfasst die Mikrofone 34, 35, 37 und 38. Auf eine der bereits beschriebenen Weisen wird für ein einfallendes Projektil durch die Auswerteeinrichtung zunächst bestimmt, welche der T-förmigen Messanordnungen A, B oder C das genaueste Resultat für die Schusslageerkennung zu liefern in der Lage ist. Wenn sich die Schusslage im Grenz- bzw. Überlappungsbereich von Messanordnungen befindet, kann durch Gewichtung einzelner Laufzeitdifferenzen eine Entscheidung für die eine oder die andere der Messanordnungen getroffen werden. Nachfolgend wird durch die ausgewählte Messanordnung auf bekannte Weise mit den von dieser Messanordnung gemessenen Laufzeitdifferenzen die Schusslage bestimmt. Auch bei dieser Ausführungsform, wie auch bei derjenigen von Figur 6, kann eine Mikrofonparallelschaltung erfolgen, wie beim Beispiel von Figur 4 erläutert.
    Figur 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel gemäss einem weiteren Aspekt der Erfindung, bei welchem eine Messanordnung mit sieben Mikrofonen vor dem Ziel 5 angeordnet ist, so dass sich eine Schallwandleranordnung mit sieben Mikrofonen ergibt. Die Darstellung der Figur 8 erfolgt dabei auf dieselbe Weise wie bei den vorher erläuterten Figuren, indem eine Draufsicht von oben auf die Schallwandleranordnung bzw. Mikrofonanordnung dargestellt ist. Die einzelnen Mikrofone können wiederum durch Schienen oder beliebige andere Elemente miteinander verbunden sein, um ihre Lage im Raum genau festzulegen. Die gezeigte Anordnung der sieben Mikrofone ist dabei nur als Beispiel zu versehen (und kann als doppelt T-förmige Anordnung bezeichnet werden); die Messanordnung könnte auch beliebig andere Anordnungen von sieben (oder mehr) Mikrofonen umfassen.
    Auch hier sind die Mikrofone mit einer Auswerteinrichtung 20 verbunden, welche aufgrund der gemessenen Laufzeitdifferenzen die Bestimmung der Durchtrittstelle des Projektils durch das Ziel 5 vornimmt. Die Mikrofone sind dabei durch nicht weiter dargestellte Leitungen mit der Auswerteinrichtung verbunden. Auch bei dieser Ausführungsform können jeweils zwei Mikrofone mittels der selben Leitung mit der Auswerteinrichtung verbunden werden, um Leitungen einzusparen. Die dargestellte Ausführungsform mit sieben Mikrofonen dient dazu die Durchstossstelle von schräg auf das Ziel zufliegenden Projektilen durch das Ziel mit guter Genauigkeit zu erfassen, auch wenn der Einfall sehr stark schräg von der Seite oder von unten oder von oben erfolgt. Die sieben Mikrofone ergeben sechs Laufzeitdifferenzen zur Berechnung der Lage des Mach'schen-Kegels des Projektils im Raum. Aus den sechs Laufzeitdifferenzen resultieren nach den Regeln der Geometrie und Mathematik sechs Gleichungen, wobei es sich um nichtlineare Gleichungen handelt, die nicht geschlossen lösbar sind. Rechnerisch lässt sich das Gleichungssystem z.B. in eine 6 x 6-Matrix fassen. Durch bekannte mathematische Verfahren, insbesondere Näherungsverfahren ist eine Lösung der Gleichungen ableitbar. Solche Verfahren sind dem Fachmann bekannt und werden hier nicht weiter erläutert. Eine andere Möglichkeit zur Bestimmung der Durchstossstelle des Mach'schen-Kegels durch das Ziel besteht darin, dass für alle möglichen Positionen dieses Kegels, die durch die Laufzeitdifferenzen angegeben werden, eine Datenbank angelegt wird, aus welcher die Durchstossstelle nach Bestimmung des Mach'schen-Kegels entnehmbar ist. Auch diese Vorgehensweise ist dem Fachmann vertraut und muss hier nicht weiter dargestellt werden. In beiden Fällen ist es mit heutzutage herkömmlichen Rechnern innert kurzer Zeit ermittelbar, wo die Schusslage des Projektils liegt. Es können auch mehr als sieben Mikrofone, so insbesondere 8, 9 oder 10 Mikrofone eingesetzt werden, was eine entsprechende Überbestimmung ergibt, was aber je nach Auswertverfahren eine noch genauere Ermittlung der Trefferposition ermöglicht.
    Figur 9 zeigt eine Kombination der Ausführungsform von Figur 8 zur Erfassung schräg einfallender Projektile mit der Ausführungsform von Figur 4. Dabei sind als Beispiel zwei Messanordnungen mit sieben Mikrofonen nebeinander angeordnet, um die Grösse des genau erfassbaren Trefferortes zu erhöhen. Die Darstellungsform ist dabei erneut so, dass die Schallwandler bzw. Mikrofone von oben her als Punkte dargestellt sind, welche z.B. ebenfalls wieder mit einem Schienensystem miteinander verbunden sind. Auch hier ist durch Hilfslinien A, B wiederum dargestellt, wie die einzelnen Messanordnungen durch die Mikrofone gebildet werden. Die Mikrofone sind auch hier über nicht dargestellte Leitungen mit der Auswerteinrichtung 20 verbunden. Bei der Ausführungsform nach Figur 9 wird beim Einfall eines Projektils zunächst bestimmt, welche der zwei nebeneinanderliegenden Messanordnungen zur Bestimmung des Durchtrittspunktes herangezogen wird. Es kann dies einerseits die Messanordnung mit sieben Mikrofonen mit den Mikrofonen 53, 52, 54, 57, 51, 56 und 60 sein, oder die andere Messanordnung mit sieben Mikrofonen, wobei es sich dabei um die Mikrofone 52, 54, 55, 51, 56, 58 und 59 handelt. Sobald die eine der Messanordnungen für die Bestimmung des Durchtrittspunktes ausgewählt ist (was auf dieselbe Weise erfolgt, wie vorstehend anhand der Figuren 4 und 5 erläutert), kann mittels deren Laufzeitdifferenzen die Ermittlung des Durchtrittspunktes erfolgen. Dies erfolgt dann, wie bereits geschildert, aufgrund der sechs zur Verfügung stehenden Laufzeitdifferenzen.
    Figur 10 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Schienenanordnung mit sieben Mikrofonen, wie sie in der Figur 8 in Draufsicht dargestellt ist. Weiter ist in Figur 10 durch unterbrochene Linien angedeutet, wie diese Schienenanordnung erweitert ist, wenn sie gemäss der Ausführungsform von Figur 9 ausgestaltet ist. Es kommen dann zu der Schienenanordnung von Figur 10 noch drei Mikrofone hinzu; entsprechend können Schienenergänzungsmodule vorgesehen sein, die eine Erweiterung der Schienenanordnung um jeweils drei Mikrofone mit den entsprechenden Schienen erlauben.

    Claims (14)

    1. Verfahren zur Schusslageermittlung an einem Ziel (5) durch Messung von Laufzeitdifferenzen der von einem Geschoss (6) ausgehenden Überschallknallwelle zu im Zielbereich als Messanordnung angeordneten Schallwandlern und Berechnung der Schusslage aufgrund der gemessenen Laufzeitdifferenzen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei nebeneinanderliegende Messanordnungen (11-14; 12, 14, 15, 16) vorgesehen sind, und dass zur Schusslagenberechnung zunächst diejenige der Messanordnungen ausgewählt wird, die die Ermittlung der Schusslage mit bevorzugter Genauigkeit ermöglicht, und dass deren Laufzeitdifferenzwerte zur Berechnung der Schusslage verwendet werden.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnungen einander überlappend gebildet sind und gemeinsame Schallwandler (12, 14) aufweisen.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der Messanordnung aufgrund der gemessenen Laufzeitdifferenzen erfolgt, wobei Messanordnungen mit kürzeren Laufzeitdifferenzen gegenüber Messanordnungen mit längeren Laufzeitdifferenzen bevorzugt ausgewählt werden.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung jeweils eine T-förmige Messanordnung mit vier Schallwandlern ist.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung jeweils eine Messanordnung mit mindestens sieben Schallwandlern ist, insbesondere in einer doppelt T-förmigen Anordnung.
    6. Vorrichtung zur Schusslageermittlung bei einem Ziel (5), mit einer Schallwandleranordnung (11-16) und einer mit dieser verbundenen Auswerteinrichtung (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Schallwandleranordnung von mindestens zwei nebeneinanderliegenden Messanordnungen gebildet ist, und dass die Auswerteinrichtung zur Bestimmung der einen Messanordnung als für die jeweilige Schusslageermittlung relevante Messanordnung ausgestaltet ist.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallwandleranordnung derart ausgebildet ist, dass sich die Messanordnungen überlappen und gemeinsame Schallwandler aufweisen.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass zu verschiedenen Messanordnungen gehörende Schallwandler über eine gemeinsame Leitung mit der Auswerteinrichtung verbunden sind.
    9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Messanordnung jeweils vier Schallwandler umfasst, die insbesondere in T-Form angeordnet sind.
    10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Messanordnung jeweils mindestens sieben Schallwandler umfasst, die insbesondere in doppelter T-Form angeordnet sind.
    11. Verfahren zur Schusslageermittlung an einem Ziel (5) durch Messung von Laufzeitdifferenzen der von einem Geschoss ausgehenden Überschallknallwelle zu im Zielbereich angeordneten Schallwandlern und Berechnung der Schusslage aufgrund der gemessenen Laufzeitdifferenzen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens sieben Schallwandler (41-47) vorgesehen sind, die zusammen eine Messanordnung zur Messung von mindestens sechs Laufzeitdifferenzen bilden.
    12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere Messanordnung mit mindestens sieben Schallwandlern neben der ersten Messanordnung angeordnet ist, insbesondere derart, dass nebeneinanderliegende Messanordnungen gemeinsame Schallwandler aufweisen, und dass zur Schusslagenermittlung diejenigen Laufzeitdifferenzen herangezogen werden, welche die bevorzugte Genauigkeit ergeben.
    13. Vorrichtung zur Schusslageermittlung an einem Ziel (5) durch Messung von Laufzeitdifferenzen der von einem Geschoss ausgehenden Überschallknallwelle zu im Zielbereich angeordneten Schallwandlern und Berechnung der Schusslage aufgrund der gemessenen Laufzeitdifferenzen mittels einer Auswerteeinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallwandler als Messanordnung mit mindestens sieben Schallwandlern angeordnet sind und dass die Auswerteeinheit zur Ermittlung der Schusslage aufgrund der sich ergebenden mindestens sechs Laufzeitdifferenzen ausgestaltet ist.
    14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine weitere Messanordnung mit mindestens sieben Schallwandlern neben der ersten Messanordnung angeordnet ist, insbesondere derart, dass nebeneinanderliegende Messanordnungen gemeinsame Schallwandler aufweisen.
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