EP2244049B1 - Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung des Zielpunktes einer Beobachtungseinheit, insbesondere eines Schusswaffensimulators - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung des Zielpunktes einer Beobachtungseinheit, insbesondere eines Schusswaffensimulators Download PDF

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EP2244049B1
EP2244049B1 EP09158664.4A EP09158664A EP2244049B1 EP 2244049 B1 EP2244049 B1 EP 2244049B1 EP 09158664 A EP09158664 A EP 09158664A EP 2244049 B1 EP2244049 B1 EP 2244049B1
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EP
European Patent Office
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target
scan lines
time
detector
scan
Prior art date
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Not-in-force
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EP09158664.4A
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French (fr)
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EP2244049A2 (de
EP2244049A3 (de
Inventor
Josef MÜLLNER
Volker Thier
Martin Markert
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Esigma Technology GmbH
Original Assignee
SIGMA TECHNOLOGY AG E
E SIGMA Tech AG
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Publication date
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Priority to CN2010800182527A priority patent/CN102428340A/zh
Priority to US13/265,939 priority patent/US20120040313A1/en
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Publication of EP2244049A3 publication Critical patent/EP2244049A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G3/00—Aiming or laying means
    • F41G3/26—Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying
    • F41G3/2616—Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying using a light emitting device
    • F41G3/2622—Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying using a light emitting device for simulating the firing of a gun or the trajectory of a projectile
    • F41G3/2661—Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying using a light emitting device for simulating the firing of a gun or the trajectory of a projectile in which the light beam is sent from the target to the weapon

Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for determining the target point of an observation unit.
  • a generic observation unit can be combined with different devices, such as cameras, vision devices or firearm simulators.
  • the observation unit according to the invention is suitable e.g. for the determination of the target point or the viewing direction of a camera, which is of particular importance for image recording and processing in virtual studios.
  • the observation device according to the invention permits the precise determination of the image area recorded by a camera.
  • the observation device can also be attached to viewing devices in order to determine a section of a projected image taken by the user in the field of view.
  • the knowledge of the targeted image section allows, for example, the situational or action-dependent recording of different images on a viewing screen or a projection screen.
  • Another field of application opens up for the observation device according to the invention in the control or monitoring of robots, in particular industrial robots.
  • fitting issues which depend on the ability of the robot, play a particular spatial position to be able to drive very accurately.
  • a promising way to do this is to monitor the robot externally and to precisely determine its position in space.
  • the well-known measuring system uses several high-resolution and calibrated measuring cameras, which monitor the working space of the industrial robot.
  • On the end effector of the industrial robot appropriate target marks are attached, with which it is possible to determine the position and orientation of the end effector.
  • the technical effort is high.
  • the present invention can also be used to advantage for such positional determinations of end effectors on robots.
  • a variety of simulation devices are used, which can simulate the handling of the weapon and the delivery of a shot more or less realistic. So that the user of such a simulator also receives feedback as to whether a simulated shot would have actually hit the targeted target or where a projectile would have hit in the event of a genuine firing, appropriate devices and evaluation methods are required which determine the target point at the moment The shooter was targeted by the shooter and then in the case of a real firing the Projectile would have taken, always provided that the sighting device attached to the simulation weapon is largely congruent with the impact point at error-free sighting of the target point. The differences between visor point and hit point resulting from the ballistics are not decisive for the following considerations, so that it is not discussed in detail.
  • the WO 02/06758 A1 includes a method for determining the position of a virtual target point, such as a firearm simulator.
  • a virtual target point such as a firearm simulator.
  • time-shifted laser beams of an infrared laser in the x and y directions are projected onto a screen.
  • An infrared sensor is attached to a firearm simulator.
  • a computer system processes the data collected by the infrared sensors and determines the position of the virtual destination.
  • the laser beams are always projected in the x and y directions, ie parallel to the side edges of the target area.
  • a firearm laser training system and method which allows visual feedback of simulated bullet impact locations.
  • a laser transmitter module is mounted on a firearm simulator, which directs a laser beam on actuation of the trigger on a target.
  • a scanning device is provided, which captures an image of the target and the laser beam projected thereon and transmitted to a computer system. The points of impact of the laser beam can be displayed to the user and subjected to further automated processing.
  • a method and apparatus for shot-simulating direct-aimed weapons using laser light is known.
  • a laser beam source is provided on the firearm simulator, which directs a laser beam to the targeted target.
  • Part of the laser light is reflected off reflectors attached to the target and thrown back to the firearm simulator.
  • the transit time of the reflected laser beam can be used inter alia for determining the distance between the firearm simulator and the target.
  • the DE 698 28 412 T2 describes a laser-working practice weapon that works with a computer system to determine the destination point.
  • a mounted on the weapon laser module sends at the time of firing a laser beam on a target, the point of impact of the laser beam is determined at the target via detectors and forwarded to a computer system.
  • a laser beam module must be arranged on the firearm, which emits a highly focused laser beam, as far as the projection point of the laser beam is drawn on the target for the evaluation of the accuracy of accuracy.
  • the laser beam has too little parallelism, the target point can not be determined with high accuracy because the projection surface of the laser beam is larger than the incident cross section of a real projectile.
  • laser beams with high parallelism are used instead, the required laser beam modules are technically complex, which not only leads to high costs but also to large dimensions that stand in the way of a realistic simulation of a firearms simulator.
  • special precautions must be taken to prevent damage to the eyes of the user or bystanders, if they are accidentally struck by the laser beam.
  • the object of the present invention is therefore to provide a device and a method for determining the target point of an observation unit, in particular a firearm simulator, which avoids the aforementioned disadvantages.
  • the aim is the resolution accuracy increase the target point detection, without thereby the cost of a corresponding target or to observe an image area unreasonably high.
  • the device according to the invention for determining the target point of an observation unit comprises a target screen on which at least one target area is defined.
  • the target screen is designed for example as a projection screen or can be part of a building or the like.
  • the target screen and thus also the target area need not be planar but can be arranged, for example, on a single or multiple spherical surface. Curved projection surfaces open up the realistic depiction of the target images or other objects, so that, for example, for a shooter even distant targets can be simulated on a target screen only a few meters away.
  • the target area can extend over the entire target screen or capture only a part of the target screen.
  • the apparatus further comprises a scan line projector that projects at least two non-parallel scan lines onto the target screen at the same time or with a time delay and shifts them over this or the target area. It is expedient, no orthogonal and at most one parallel to the axis of rotation a scan mirror of the projector.
  • a control unit which controls and measures the displacement of the scan lines to determine when the scan lines enter and exit the target area and where within the target area the scan lines are at a particular point in time.
  • an optical aiming point detector is provided which is attached, for example, to a firearm simulator, a camera or a viewing device and is aligned with the viewing direction of the corresponding device (for example with the sighting device of a firearm simulator).
  • the target point detector can permanently observe the target area or, e.g. be activated by a simulated firing so that it can provide a target point signal to the control unit each time it detects a scan line. If the target point detector permanently observes the occurrence of the scan lines, the generated target point signal may be supplied continuously or only at predetermined moments, for example, when the trigger is operated. In the latter case, for example, the signal stored in a temporary memory within a predetermined range around the withdrawal instant can be supplied to the control unit when the shooter actuates the trigger of the weapon simulator.
  • the observation unit is designed as part of a firearm simulator.
  • the observation unit is used to detect a target point of a Camera or another viewing device.
  • vision devices can be stereoscopically constructed in a conventional manner, wherein the Zielticianer charged can be performed separately for the fields of view of the two eyes.
  • a destination point can also be understood as meaning a specific, areal section of a destination area, which is detected by the camera or the viewing device.
  • the target area is preferably delimited by at least two position-determined reference detectors, which are hit during the moving projection of the at least two non-parallel scan lines and thereby generate corresponding reference signals.
  • the reference detectors are also used for autocalibration, as they allow the verification of the position of the scanning lines.
  • the reference detectors can also be arranged outside the target area in modified embodiments as long as they are reached by the scanning lines during a deflection movement.
  • the control unit calculates the position of the scanning lines in the target area from the reference signals and the target signal supplied by the target point detector, for example at the time of the firing. Subsequently, from the determination of a virtual intersection of the at least two scanning lines, the exact position of the target point at the moment of the simulated firing or at a given observation time is determined. In fact, although there is a minimal time lag between the observation time (eg the timing of firing) and the detection of the two scan lines by the target point detector, but this moves due to high repetition rates and low processing times at most in the millisecond range, so that he neglected for the determination of the target point can be or at high Accuracy requirements can be considered mathematically.
  • the time between the occurrence of the reference signals and the time of detection of the respective scan line is determined by the target point detector.
  • the respective position of the scan lines can be calculated over the time difference.
  • the emission angle for the respective scan line can be determined, preferably by detection within the projector. From the width angle and elevation angle, it is then possible to determine the position of the scan line on a target plane or else in a three-dimensional space. This offers the advantage that a target point can be precisely determined not only in one plane but in space. The virtual intersection of the scan lines at the observation time (firing) is then on the optical axis between the target point detector and the targeted target point.
  • the firearm simulator does not require a module emitting a laser beam, but rather that this is replaced by a simple optical detector.
  • this target point detector has the smallest possible viewing angle, so that its detection range is limited to a very small area with, for example, a few square millimeters of expansion.
  • the target screen or the Target area defined on it can be dimensioned almost arbitrarily large, without thereby significantly increasing the effort of the target point detection.
  • a high resolution accuracy of the target point detection can also be achieved without the need for elaborate position determinations in space, as they have been performed so far, for example by projection of a grid pattern.
  • the scanline projector is preferably positioned between the targeting screen and the firearm simulator. By this positioning of the scan line projector is avoided in any case that the user of the firearm simulator is struck directly by the projected laser light.
  • the scanning line projector has at least one light source (eg laser or LED), the beam of which is fanned out linearly and, for example, is displaced over the target area as a scanning line via a rotating deflection mirror or tilting mirror.
  • the construction and mode of operation of such laser scanners are generally known to the person skilled in the art, so that a detailed description of the scanning line projector can be dispensed with. It should be noted, however, that more than two scanning lines can be guided over the target area for increasing the scanning rate, wherein different wavelengths, polarizations or modulations of the laser light can be used in order to avoid mutual interference of the scanning lines.
  • four reference detectors are provided, which are each arranged at the corners of a rectangular target area.
  • the scan lines hit all four reference detectors in a staggered manner so that four times are available for determining the reference positions of the scan lines in the target area ,
  • the intervening positions of the scan lines in the target area can be easily calculated knowing the shift speed.
  • a modified embodiment uses the detected radiation angle of the scanning lines for position determination.
  • the scan lines are preferably passed over the target area at a high repetition rate.
  • repetition rates 100 Hz and more can be readily achieved. This means that more than 50 pairs of scan lines per second can sweep the target area and be detected by the target point detector. By multiplying the mirror surfaces, higher repetition rates can be easily achieved.
  • the device comprises a target screen 01, which can be configured, for example, as a projection surface with a dimension of several square meters.
  • the target screen may have an arbitrarily modified, calculable surface shape, eg be spherically curved.
  • a conventional target can be recorded or projected. It is also possible to project complex image scenarios on the target screen 01, including moving image sequences.
  • At least one target area 02 is defined on the target screen 01, in which the user targets a target point 03.
  • a total of four reference detectors 04 are provided, which are each arranged here at the corners of the target area 02.
  • more or fewer reference detectors can be used, which are also positionable at other locations of the target area.
  • the function of the reference detectors is to determine one or more reference positions on the projection surface relative to the projector. This can be done for example by evaluating a common time base and the reference signals supplied by the reference detectors.
  • the reference detectors allow one or more time slots to be defined, which are opened by entry of a scan line 05 into the target area 02 and closed again when leaving the target area.
  • the target area can be subdivided into several subareas.
  • the respective current radiation angles are instead determined. From the knowledge of the radiation characteristic of the scan line projector and the start time of a deflection, this angle can be determined.
  • the scanning lines 05 are generated by a scanning line projector 06, projected onto the target screen and moved over the target area 02.
  • the scan line projector 06 is configured as a laser scanner which linearly fills a laser beam using known optical elements to first move a first scan line 05a over the target area 02 and subsequently a second scan line 05b with a changed orientation and 180 ° out of phase also to move over the target area 02.
  • the scan line projector 06 may include a plurality of laser light sources and / or deflection units.
  • the two scanning lines 05a, 05b can be moved over the target area 02 at the same time or with a time delay. They do not run parallel to each other, preferably at an angle of 90 °. It is particularly expedient not to project the scan lines parallel to the side edges and the diagonals of the target area 02, since in this way two reference detectors 04 are never hit simultaneously by one scan line.
  • a central control unit 07 evaluates the reference signals of the reference detectors 04 and determines the respective times at which the first and second scanning line hits the respective reference detector. At the same time, the control unit 07 is coupled to the scanline projector 06 to cause the projection of the scanlines. Using the sweep rate at which the scan lines pass over the target area 02, the control unit may calculate, at the same time as the reference signals provided by the reference detectors 04, at which point of the target area the scan line is at a particular point in time. This is done in a time-based calculation, starting from the determined time of entry into the target area (opening of the time window) or the impact on another reference detector, which is hit after the opening of the time window of the scan line. In modified embodiments, the length and width angles of the scan lines within a scanned target space are determined to determine a spatially defined location of the scan lines.
  • the time window is opened when the scanning line 05 meets the first reference detector lying on its displacement path and closed when the scanning line arrives at the fourth reference detector lying in the direction of movement.
  • the scan line affects the two further reference detectors, whereby the accuracy of the position calculation can be increased, which can also be understood as opening and closing time partial windows.
  • the device according to the invention further comprises a target point detector 08, which is attached to a firearm simulator 09.
  • the target point detector 08 has at least one optical sensor, with which the target area 02 is observed when the firearm simulator 09 is directed to the target screen 01 and a firing is simulated.
  • the target point detector 08 is equipped with the smallest possible viewing angle, so that it captures only a small section of the target area 02 even at a greater distance from the target area.
  • the target point detector 08 may include a corresponding optics.
  • the area observed by the target point detector 08 corresponds, for example, to the size of an impact opening of a projectile, which would strike at the target point 03.
  • the target point 03 can also be determined more accurately in the case of a larger observation area by taking into account the signal strength.
  • the target point 03 is considered to be the point at which the two scanning lines 05a, 05b virtually cross each other at the time the shot is fired, possibly neglecting the time interval of the projection in the case of scanning lines projected at a later time.
  • the target point detector 08 is interrogated and the time interval is determined by the control unit 07 in the case of the time-based determination of the positions of the scanning lines. which elapses until the detection of the first scanning line 05a and the detection of the second scanning line 05b.
  • the respective position of the two scanning lines at the time of firing can be calculated from these values.
  • the targeted target point 03 then corresponds to the virtual intersection of the two scanning lines in the determined position.
  • the scan lines and the target point targeted by the shooter may well lie in different planes.
  • the optical axis between target point and target point detector is crossed by the scan lines. The projection of the intersection of these crossing points is then congruent with the target point.
  • Fig. 2 In the form of a flowchart, again the most important steps of the method according to the invention are shown, in each case assigned to the corresponding unit of the previously described device, which is responsible for carrying out these steps.
  • a laser beam is first directed in step 20, for example, onto a rotating mirror or a similar element in order to generate the scanning lines.
  • the scanning lines are moved over the target screen and thereby encounter the reference detectors 04, which then transmit the reference signal to the control unit 07.
  • an autocalibration of the entire device may be performed, evaluating the reference signals provided by the reference detectors and using a common time base generated, for example, in the control unit 07 and distributed to the other units.
  • the firearm simulator 09 receives the common time base in step 23 and detects the projected scan lines when triggering a shot by means of the target point detector 08.
  • the times of detection of the scanning lines are transmitted to the control unit 07, for example in the form of a time stamp. This then calculates the target point in step 24 in the manner already explained above using the determined time information.
  • the device for determining the target point in the application described cooperates with a firearm simulator, a data coupling between the control unit 07 and a simulation central unit 10 expediently exists.
  • the simulation central unit 10 assumes further control functions for the firearm simulator.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zur Bestimmung des Zielpunktes einer Beobachtungseinheit.
  • Eine gattungsgemäße Beobachtungseinheit kann mit unterschiedlichen Geräten, beispielsweise Kameras, Sichtgeräten oder Schusswaffensimulatoren kombiniert werden. Die erfindungsgemäße Beobachtungseinheit eignet sich z.B. für die Bestimmung des Zielpunktes bzw. der Blickrichtung einer Kamera, was für die Bildaufzeichnung und -verarbeitung in virtuellen Studios von besonderer Bedeutung ist. Die erfindungsgemäße Beobachtungseinrichtung gestattet die präzise Bestimmung des von einer Kamera aufgenommenen Bildbereichs.
  • Die erfindungsgemäße Beobachtungseinrichtung kann auch an Sichtgeräten angebracht werden, um einen vom Nutzer ins Blickfeld genommen Ausschnitt aus einem projizierten Bild zu ermitteln. Die Kenntnis des anvisierten Bildausschnitts gestattet beispielsweise die situations- oder aktionsabhängige Einspielung unterschiedlicher Bilder auf einem Sichtschirm oder einer Projektionsfläche.
  • Ein weiteres Anwendungsfeld eröffnet sich für die erfindungsgemäße Beobachtungseinrichtung bei der Steuerung bzw. Überwachung von Robotern, insbesondere Industrierobotern. In Bezug auf die Qualität der von Robotern zu erledigenden Aufgaben spielen vor allem Passungsfragen eine Rolle, die von der Fähigkeit des Roboters abhängen, eine bestimmte Raumposition sehr genau anfahren zu können. Ein vielversprechender Weg dazu ist die externe Überwachung des Roboters und die präzise Ermittlung seiner Position im Raum. Bekannt ist, hierzu ein Mehrkameramesssystem zur flexiblen Positionsbestimmung einzusetzen, welches die Erhöhung der Absolutgenauigkeit ermöglicht. Das bekannte Messsystem arbeitet mit mehreren hochauflösenden und kalibrierten Messkameras, die den Arbeitsraum des Industrieroboters überwachen. Auf dem Endeffektor des Industrieroboters sind entsprechende Zielmarkierungen angebracht, mit denen es möglich ist, die Position und Orientierung des Endeffektors zu bestimmen. Der technische Aufwand ist dabei hoch. Die vorliegende Erfindung kann auch für solche Positionsbestimmungen von Endeffektoren an Robotern vorteilhaft eingesetzt werden.
  • Ein spezieller Anwendungsfall der Beobachtungseinrichtung, auf den in der nachfolgenden Beschreibung überwiegend Bezug genommen wird, ist die Zielpunktbestimmung an einem Schusswaffensimulator. Der Fachmann wird aber leicht erkennen, dass die Beobachtungseinrichtung auch auf andere Anwendungen übertragen werden kann.
  • Zum Üben des Umgangs mit Schusswaffen werden unterschiedlichste Simulationsgeräte verwendet, welche die Handhabung der Waffe und die Abgabe eines Schusses mehr oder weniger realitätsnah simulieren können. Damit der Benutzer eines solchen Simulators auch eine Rückkopplung darüber erhält, ob ein simulierter Schuss das anvisierte Ziel tatsächlich getroffen hätte bzw. wo ein Projektil im Falle einer echten Schussabgabe eingeschlagen wäre, sind entsprechende Vorrichtungen und Auswerteverfahren erforderlich, welche den Zielpunkt ermitteln, der im Moment der Schussabgabe vom Schützen anvisiert wurde und in den dann im Falle einer realen Schussabgabe das Projektil eingeschlagen hätte, immer vorausgesetzt, dass die an der Simulationswaffe angebrachte Visiereinrichtung bei fehlerfreiem Anvisieren des Zielpunktes weitgehend mit dem Einschlagpunkt deckungsgleich ist. Die aus der Ballistik resultierenden Abweichungen zwischen Visierpunkt und Trefferstelle sind für die nachfolgenden Betrachtungen nicht entscheidend, sodass darauf nicht näher eingegangen wird.
  • Die WO 02/06758 A1 beinhaltet ein Verfahren zum Ermitteln der Position eines virtuellen Zielpunktes, beispielsweise eines Schusswaffensimulators. Bei diesem Verfahren werden zeitversetzt Laserstrahlen eines Infrarotlasers in x- und y-Richtung auf einen Bildschirm projiziert. Auf dem Bildschirm befinden sich Referenzpunktinfrarotsensoren. An einem Schusswaffensimulator ist ein Infrarotsensor befestigt. Ein Computersystem verarbeitet die von den Infrarotsensoren erfassten Daten und bestimmt die Position des virtuellen Zielpunktes. Die Laserstrahlen werden stets in x- und y-Richtung projiziert, also parallel zu den Seitenkanten des Zielbereichs.
  • Aus der DE 601 15 445 T2 ist ein Feuerwaffenlaserübungssystem und -verfahren bekannt, welches eine visuelle Rückkopplung simulierter Geschossaufschlagsorte gestattet. Dazu ist an einem Schusswaffensimulator ein Lasersendemodul angebracht, welches einen Laserstrahl bei der Betätigung des Auslösers auf eine Zielscheibe richtet. Darüber hinaus ist eine Abtasteinrichtung vorgesehen, die ein Bild der Zielscheibe und des darauf projizierten Laserstrahls erfasst und an ein Computersystem übermittelt. Die Auftreffstellen des Laserstrahls können dem Benutzer angezeigt und einer weiteren automatisierten Verarbeitung unterzogen werden.
  • Aus der DE 10 2004 042 144 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schusssimulation von direkt gerichteten Waffen mittels Laserlicht bekannt. Auch in diesem Fall ist am Schusswaffensimulator eine Laserstrahlquelle vorgesehen, die einen Laserstrahl auf das anvisierte Ziel richtet. Von am Ziel angebrachten Reflektoren wird ein Teil des Laserlichtes reflektiert und an den Schusswaffensimulator zurück geworfen. Die Laufzeit des reflektierten Laserstrahls kann u. a. für die Ermittlung der Entfernung zwischen dem Schusswaffensimulator und dem Ziel verwendet werden.
  • Die DE 698 28 412 T2 beschreibt eine mit einem Laser funktionierende Übungswaffe, welche mit einem Computersystem zusammenarbeitet, um den Zielpunkt zu ermitteln. Ein an der Waffe angebrachtes Lasermodul sendet im Zeitpunkt der Schussabgabe einen Laserstrahl auf eine Zielscheibe, wobei der Auftreffpunkt des Laserstrahls an der Zielscheibe über Detektoren ermittelt und an ein Computersystem weitergeleitet wird.
  • Die zuvor genannten, aus dem Stand der Technik bekannten Systeme haben gemeinsam, dass an der Schusswaffe ein Laserstrahlmodul angeordnet werden muss, welches einen stark fokussierten Laserstrahl aussendet, soweit der Projektionspunkt des Laserstrahls auf der Zielscheibe für die Auswertung der Treffergenauigkeit heran gezogen wird. Damit bestehen hohe Anforderungen an das Laserstrahlmodul, insbesondere bei großen Entfernungen zwischen der Schusswaffe und der Zielscheibe. Wenn der Laserstrahl eine zu geringe Parallelität aufweist, lässt sich der Zielpunkt nicht mit hoher Genauigkeit bestimmen, da die Projektionsfläche des Laserstrahls größer als der Auftreffquerschnitt eines realen Projektils ist. Werden stattdessen Laserstrahlen mit hoher Parallelität verwendet, sind die benötigten Laserstrahlmodule technisch aufwendig, was nicht nur zu hohen Kosten sondern auch zu großen Abmessungen führt, die einer realitätsnahen Nachbildung eines Schusswaffensimulators entgegen stehen. Außerdem müssen bei der Verwendung stark gebündelter Laserstrahlen besondere Schutzvorkehrungen getroffen werden, um eine Schädigung der Augen des Benutzers bzw. umstehender Personen zu vermeiden, wenn diese ungewollt vom Laserstrahl getroffen werden.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung des Zielpunktes einer Beobachtungseinheit, insbesondere eines Schusswaffensimulators anzugeben, welche die vorgenannten Nachteile vermeidet. Insbesondere wird angestrebt, die Auflösegenauigkeit der Zielpunktdetektion zu erhöhen, ohne dass dadurch die Kosten für eine entsprechende Zielscheibe oder zur Beobachtung eines Bildbereichs unvertretbar hoch werden. Gleichzeitig soll es durch die Erfindung ermöglicht werden, große Bildbereiche genau zu beobachten bzw. große Zielscheiben zu realisieren, auf denen beispielsweise ein realitätsnahes Szenario bildlich dargestellt werden kann, ggf. unter Verwendung bewegter Bilder.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß dem beigefügten Patentanspruch 1 bzw. durch ein Verfahren gemäß dem beigefügten Patentanspruch 9 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung des Zielpunktes einer Beobachtungseinheit umfasst einen Zielschirm, auf dem mindestens ein Zielbereich definiert ist. Der Zielschirm ist beispielsweise als Projektionsleinwand gestaltet oder kann Bestandteil eines Bauwerkes oder dergleichen sein. Der Zielschirm und damit auch der Zielbereich müssen nicht planar sein sondern können beispielsweise auf einer einfach oder mehrfach sphärisch gekrümmten Fläche angeordnet sein. Gekrümmte Projektionsflächen eröffnen die realitätsnahe Darstellung der Zielbilder oder anderer Objekte, sodass beispielsweise für einen Schützen auch weit entfernt liegende Ziele auf einem nur wenige Meter entfernten Zielschirm simuliert werden können. Der Zielbereich kann sich über den gesamten Zielschirm erstrecken oder nur einen Teil des Zielschirms erfassen.
  • Die Vorrichtung umfasst weiterhin einen Abtastlinienprojektor, der mindestens zwei nicht parallele Abtastlinien zeitgleich oder zeitversetzt auf den Zielschirm projiziert und über diesen bzw. den Zielbereich verschiebt. Dabei ist es zweckmäßig, keine orthogonal und höchstens eine parallel zur Drehachse eines Ablenkspiegels des Projektors liegenden Abtastlinie zu verwenden.
  • Darüber hinaus ist eine Steuereinheit vorgesehen, welche die Verschiebung der Abtastlinien steuert und misst, um zu bestimmen, wann die Abtastlinien in den Zielbereich ein- bzw. aus diesem austreten und wo innerhalb des Zielbereichs sich die Abtastlinien zu einem bestimmten Zeitpunkt befinden.
  • Schließlich ist ein optischer Zielpunktdetektor vorgesehen, der beispielsweise an einem Schusswaffensimulator, einer Kamera oder einem Sichtgerät angebracht und mit der Blickrichtung des entsprechenden Gerätes (z.B. mit der Visiereinrichtung eines Schusswaffensimulators) ausgerichtet ist.
  • Der Zielpunktdetektor kann je nach Anwendungsfall den Zielbereich dauerhaft beobachten oder z.B. durch eine simulierte Schussabgabe aktiviert werden, so dass er jeweils ein Zielpunktsignal an die Steuereinheit liefern kann, wenn er eine Abtastlinie erkennt. Wenn der Zielpunktdetektor das Auftreten der Abtastlinien dauerhaft beobachtet, kann das generierte Zielpunktsignal ständig oder nur in vorbestimmten Momenten, beispielsweise bei der Betätigung des Abzugs geliefert werden. Im letztgenannten Fall kann dafür beispielsweise das in einem Zwischenspeicher innerhalb eines vorgegebenen Bereichs um den Abzugszeitpunkt abgelegte Signal an die Steuereinheit geliefert werden, wenn der Schütze den Abzug des Waffensimulators betätigt.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Beobachtungseinheit als Bestandteil eines Schusswaffensimulators ausgestaltet. In abgewandelten Ausführungen dient die Beobachtungseinheit der Erfassung eines Zielpunktes einer Kamera oder eines anderen Sichtgerätes. Solche Sichtgeräte können in an sich bekannter Weise stereoskopisch aufgebaut sein, wobei die Zielpunkterfassung für die Sichtfelder der beiden Augen getrennt ausgeführt sein können. Unter einem Zielpunkt kann im Sinne der Erfindung auch ein bestimmter, flächiger Ausschnitt aus einem Zielbereich verstanden werden, der von der Kamera bzw. dem Sichtgerät erfasst wird.
  • Vorzugsweise wird der Zielbereich durch mindestens zwei lagebestimmte Referenzdetektoren begrenzt, welche bei der bewegten Projektion der mindestens zwei nicht parallelen Abtastlinien getroffen werden und dadurch entsprechende Referenzsignale generieren. Die Referenzdetektoren dienen auch der Autokalibration, denn sie ermöglichen die Überprüfung der Lage der Abtastlinien. Die Referenzdetektoren können in abgewandelten Ausführungsformen auch außerhalb des Zielbereichs angeordnet werden, solange sie von den Abtastlinien während einer Ablenkbewegung erreicht werden.
  • Die Steuereinheit berechnet aus den Referenzsignalen und dem vom Zielpunktdetektor gelieferten Zielpunktsignal die Position der Abtastlinien im Zielbereich, beispielsweise zum Zeitpunkt der Schussabgabe. Nachfolgend wird aus der Bestimmung eines virtuellen Schnittpunktes der mindestens zwei Abtastlinien die genaue Lage des Zielpunktes im Moment der simulierten Schussabgabe bzw. zu einem vorgegebenen Beobachtungszeitpunkt bestimmt. Tatsächlich besteht zwar ein minimaler zeitlicher Versatz zwischen dem Beobachtungszeitpunkt (z.B. dem Zeitpunkt der Schussabgabe) und der Erkennung der beiden Abtastlinien durch den Zielpunktdetektor, jedoch bewegt sich dieser aufgrund hoher Wiederholraten und geringer Verarbeitungszeiten allenfalls im Millisekundenbereich, so dass er für die Ermittlung des Zielpunktes vernachlässigt werden kann oder bei hohen Genauigkeitsanforderungen rechnerisch berücksichtigt werden kann.
  • Abhängig von der Form des Zielbereichs und der Erfassung der Bewegung der Abtastlinien in diesem können unterschiedliche Methoden zur Bestimmung des Zielpunktes eingesetzt werden. In einem einfachen Fall wird die Zeit zwischen dem Auftreten der Referenzsignale und dem Zeitpunkt der Erkennung der jeweiligen Abtastlinie durch Zielpunktdetektor ermittelt. Bei Kenntnis der Ablenkgeschwindigkeit (z.B. aus der Winkelgeschwindigkeit des Ablenkspiegels im Projektor) kann über die Zeitdifferenz die jeweilige Position der Abtastlinien berechnet werden.
  • In einer abgewandelten Ausführungsform kann der Abstrahlwinkel für die jeweilige Abtastlinie ermittelt werden, vorzugsweise durch Detektion innerhalb des Projektors. Aus Breitenwinkel und Höhenwinkel lässt sich dann die Lage der Abtastlinie auf einer Zielebene oder auch in einem dreidimensionalen Raum bestimmen. Dies bietet den Vorteil, dass ein Zielpunkt nicht nur in einer Ebene sondern im Raum präzise bestimmbar wird. Der virtuelle Schnittpunkt der Abtastlinien zum Beobachtungszeitpunkt (Schussabgabe) liegt dann auf der optischen Achse zwischen dem Zielpunktdetektor und dem anvisierten Zielpunkt.
  • Für den Einsatz der erfindungsgemäßen Beobachtungseinheit an einem Schusswaffensimulator ist von besonderer Bedeutung, dass am Schusswaffensimulator kein einen Laserstrahl aussendendes Modul benötigt wird, sondern dass dieses durch einen einfachen optischen Detektor ersetzt ist. Dieser Zielpunktdetektor hat in diesem Anwendungsfall einen möglichst geringen Blickwinkel, so dass sein Erfassungsbereich auf eine sehr geringe Fläche mit beispielsweise wenigen Quadratmillimetern Ausdehnung beschränkt ist. Gleichzeitig kann der Zielschirm bzw. der darauf definierte Zielbereich nahezu beliebig groß dimensioniert werden, ohne dass dadurch der Aufwand der Zielpunktdetektion wesentlich steigt.
  • In anderen Anwendungsfällen kann ebenfalls eine hohe Auflösegenauigkeit der Zielpunktdetektion erreicht werden, ohne dass dafür aufwendige Positionsbestimmungen im Raum nötig sind, wie sie bislang beispielsweise durch Projektion eines Gittermusters ausgeführt werden.
  • Da die projizierten Abtastlinien mit geringen Energiedichten beaufschlagt werden können, kann eine Gesundheitsgefährdung von sich im Zielbereich befindlichen Personen (z.B. bei der Anwendung in einem virtuellen Studio) ausgeschlossen werden. Der Abtastlinienprojektor wird vorzugsweise jedoch zwischen dem Zielschirm und dem Schusswaffensimulator positioniert. Durch diese Positionierung des Abtastlinienprojektors wird in jedem Fall vermieden, dass der Benutzer des Schusswaffensimulators unmittelbar vom projizierten Laserlicht getroffen wird.
  • Der Abtastlinienprojektor besitzt mindestens eine Lichtquelle (z.B. Laser oder LED), deren Strahl linienförmig aufgefächert und beispielsweise über einen rotierenden Ablenkspiegel oder Kippspiegel als Abtastlinie über den Zielbereich verschoben wird. Aufbau und Funktionsweise derartiger Laserscanner sind dem Fachmann grundsätzlich bekannt, so dass auf eine detaillierte Beschreibung des Abtastlinienprojektors verzichtet werden kann. Es sei aber erwähnt, dass für die Erhöhung der Abtastrate auch mehr als zwei Abtastlinien über den Zielbereich geführt werden können, wobei unterschiedliche Wellenlängen, Polarisationen oder Modulationen des Laserlichts nutzbar sind, um eine gegenseitige Beeinflussung der Abtastlinien zu vermeiden.
  • Erfindungsgemäß sind vier Referenzdetektoren vorgesehen, die jeweils an den Ecken eines rechteckigen Zielbereichs angeordnet sind. Wenn in diesem Fall Abtastlinien verwendet werden, die nicht parallel zu den Seitenkanten und den Diagonalen des Zielbereichs über diesen verschoben werden, treffen die Abtastlinien zeitlich versetzt auf alle vier Referenzdetektoren, so dass vier Zeitpunkte für die Bestimmung der Referenzpositionen der Abtastlinien im Zielbereich zur Verfügung stehen. Die dazwischen liegenden Positionen der Abtastlinien im Zielbereich lassen sich in Kenntnis der Verschiebegeschwindigkeit einfach berechnen.
  • Eine abgewandelte Ausführungsform nutzt den erfassten Abstrahlwinkel der Abtastlinien zur Positionsbestimmung.
  • Die Abtastlinien werden bevorzugt mit einer hohen Wiederholrate über den Zielbereich geführt. Unter Verwendung von rotierenden Ablenkspiegeln im Abtastlinienprojektor können Widerholraten von 100 Hz und mehr ohne weiteres erreicht werden. Dies bedeutet, dass pro Sekunde mehr als 50 Paare von Abtastlinien den Zielbereich überstreichen und dort vom Zielpunktdetektor erfasst werden können. Durch Vervielfachung der Spiegelflächen lassen sich höhere Wiederholraten leicht erzielen.
  • Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie eines grundsätzlichen Ablaufs des beispielsweise durch diese Vorrichtung abzuarbeitenden Verfahrens, unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen:
    • Fig. 1:
    eine Übersichtsdarstellung einer Vorrichtung zur Bestimmung des Zielpunktes eines Schusswaffensimula- tors;
    Fig. 2:
    einen Ablaufplan der wesentlichen Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Bestimmung des Zielpunktes eines Schusswaffensimulators.
  • In Fig. 1 sind die wesentlichen Elemente einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung des Zielpunktes eines Schusswaffensimulators sowie deren Zusammenwirken vereinfacht dargestellt. Die Vorrichtung umfasst einen Zielschirm 01, der beispielsweise als eine Projektionsfläche mit einer Ausdehnung von mehreren Quadratmetern ausgestaltet sein kann. In abgewandelten Ausführungsformen kann der Zielschirm eine beliebig abgewandelte, berechenbare Oberflächenform aufweisen, z.B. sphärisch gekrümmt sein. Auf eine solche Projektionsfläche kann eine herkömmliche Zielscheibe aufgezeichnet oder aufprojiziert werden. Ebenso ist es möglich, auf dem Zielschirm 01 komplexe Bildszenarien zu projizieren, einschließlich bewegter Bildsequenzen. Auf dem Zielschirm 01 ist mindestens ein Zielbereich 02 definiert, in welchem vom Benutzer ein Zielpunkt 03 anvisiert wird.
  • Bei der dargestellten Ausführungsform sind insgesamt vier Referenzdetektoren 04 vorgesehen, die hier jeweils an den Ecken des Zielbereichs 02 angeordnet sind. Bei anderen Ausführungsformen können mehr oder weniger Referenzdetektoren eingesetzt werden, die auch an anderen Stellen des Zielbereichs positionierbar sind. Die Funktion der Referenzdetektoren besteht darin, eine bzw. mehrere Referenzpositionen auf der Projektionsfläche relativ zum Projektor zu bestimmen. Dies kann beispielsweise durch Auswertung einer gemeinsamen Zeitbasis und der von den Referenzdetektoren gelieferten Referenzsignale erfolgen. Im einfachsten Fall gestatten es die Referenzdetektoren, ein oder mehrere Zeitfenster zu definieren, welche durch Eintritt einer Abtastlinie 05 in den Zielbereich 02 geöffnet werden und beim Verlassen des Zielbereichs wieder geschlossen werden. Durch die Verwendung von mehr als zwei Referenzdetektoren und geeignete Ausrichtung der Abtastlinien kann der Zielbereich dabei in mehrere Teilbereiche untergliedert werden.
  • Bei der oben bereits erwähnten abgewandelten Ausführungsform werden stattdessen die jeweils aktuellen Abstrahlwinkel bestimmt. Aus der Kenntnis der Abstrahlcharakteristik des Abtastlinienprojektors und dem Startzeitpunkt einer Ablenkung lässt sich dieser Winkel ermitteln.
  • Die Abtastlinien 05 werden von einem Abtastlinienprojektor 06 generiert, auf den Zielschirm projiziert und über den Zielbereich 02 verschoben. In der dargestellten Ausführungsform ist der Abtastlinienprojektor 06 als Laserscanner konfiguriert, der einen Laserstrahl mit Hilfe an sich bekannter optischer Elemente linienförmig auffächert, um zunächst eine erste Abtastlinie 05a über den Zielbereich 02 zu verschieben und nachfolgend eine zweite Abtastlinie 05b mit veränderter Ausrichtung und 180° phasenversetzt ebenfalls über den Zielbereich 02 zu verschieben. In abgewandelten Ausführungsformen kann der Abtastlinienprojektor 06 mehrere Laserlichtquellen und/oder Ablenkeinheiten umfassen.
  • Die beiden Abtastlinien 05a, 05b können zeitgleich oder zeitversetzt über den Zielbereich 02 bewegt werden. Sie verlaufen nicht parallel zueinander, vorzugsweise in einem Winkel von 90°. Es ist besonders zweckmäßig, die Abtastlinien nicht parallel zu den Seitenkanten und den Diagonalen des Zielbereichs 02 zu projizieren, da auf diese Weise nie zwei Referenzdetektoren 04 gleichzeitig von einer Abtastlinie getroffen werden.
  • Eine zentrale Steuereinheit 07 wertet die Referenzsignale der Referenzdetektoren 04 aus und bestimmt die jeweiligen Zeitpunkte an denen die erste bzw. zweite Abtastlinie den jeweiligen Referenzdetektor trifft. Gleichzeitig ist die Steuereinheit 07 mit dem Abtastlinienprojektor 06 gekoppelt, um die Projektion der Abtastlinien zu veranlassen. Unter Verwendung der Ablenkgeschwindigkeit, mit welcher die Abtastlinien über den Zielbereich 02 geführt werden, kann die Steuereinheit unter gleichzeitiger Heranziehung der von den Referenzdetektoren 04 gelieferten Referenzsignale berechnen, an welcher Stelle des Zielbereichs sich die Abtastlinie zu einem bestimmten Zeitpunkt befindet. Dies erfolgt bei einer zeitbasierten Berechnung, ausgehend von dem ermittelten Zeitpunkt des Eintritts in den Zielbereich (Öffnen des Zeitfensters) bzw. des Auftreffens auf einen weiteren Referenzdetektor, der nach der Öffnung des Zeitfensters von der Abtastlinie getroffen wird. In abgewandelten Ausführungsformen werden Längen- und Breitenwinkel der Abtastlinien innerhalb eines abgetasteten Zielraums bestimmt, um eine räumlich definierte Lage der Abtastlinien zu ermitteln.
  • In dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel wird das Zeitfenster geöffnet, wenn die Abtastlinie 05 den ersten auf ihrem Verschiebeweg liegenden Referenzdetektor trifft und geschlossen, wenn die Abtastlinie am vierten in Bewegungsrichtung liegenden Referenzdetektor ankommt. Dazwischen tangiert die Abtastlinie die beiden weiteren Referenzdetektoren, wodurch die Genauigkeit der Positionsberechnung erhöht werden kann, was sich auch als Öffnen und Schließen von Zeit-Teilfenstern verstehen lässt.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst weiterhin einen Zielpunktdetektor 08, der an einem Schusswaffensimulator 09 angebracht ist. Der Zielpunktdetektor 08 besitzt mindestens einen optischen Sensor, mit welchem der Zielbereich 02 beobachtet wird, wenn der Schusswaffensimulator 09 auf den Zielschirm 01 gerichtet ist und eine Schussabgabe simuliert wird. Anders als bei bilderfassenden Systemen ist der Zielpunktdetektor 08 mit einem möglichst geringen Blickwinkel ausgestattet, so dass er auch bei größerer Entfernung vom Zielbereich nur einen kleinen Ausschnitt des Zielbereichs 02 erfasst. Zur Fokussierung kann der Zielpunktdetektor 08 eine entsprechende Optik umfassen. Der vom Zielpunktdetektor 08 beobachtete Bereich entspricht beispielsweise der Größe einer Einschlagöffnung eines Projektils, welches am Zielpunkt 03 einschlagen würde. Allerdings lässt sich der Zielpunkt 03 auch im Falle eines größeren Beobachtungsbereiches durch Berücksichtigung der Signalstärke genauer bestimmen.
  • Als Zielpunkt 03 wird die Stelle angesehen, an welcher sich im Zeitpunkt der Schussabgabe die beiden Abtastlinien 05a, 05b virtuell überkreuzen, ggf. unter Vernachlässigung des zeitlichen Abstands der Projektion bei zeitversetzt projizierten Abtastlinien. Durch das in zwei Richtungen durchgeführte Scannen des Zielbereichs 02 mit den Abtastlinien 05 wird virtuell eine Matrix aus zahlreichen Kreuzungspunkten der beiden Abtastlinien auf den Zielbereich projiziert. Im Moment der Schussabgabe wird der Zielpunktdetektor 08 abgefragt und von der Steuereinheit 07 wird im Falle der zeitbasierten Ermittlung der Positionen der Abtastlinien die Zeitspanne bestimmt, die bis zum Erfassen der ersten Abtastlinie 05a und dem Erfassen der zweiten Abtastlinie 05b vergeht. In Kenntnis der von den Referenzdetektoren 04 gelieferten Zeitsignale und der Ablenkgeschwindigkeit der Abtastlinien kann aus diesen Werten die jeweilige Position der beiden Abtastlinien zum Zeitpunkt der Schussabgabe berechnet werden. Der anvisierte Zielpunkt 03 entspricht dann dem virtuellen Schnittpunkt der beiden Abtastlinien in der ermittelten Position. Klarstellend wird darauf hingewiesen, dass die Abtastlinien und der vom Schützen anvisierte Zielpunkt durchaus in verschiedenen Ebenen liegen können. Die optische Achse zwischen Zielpunkt und Zielpunktdetektor wird von den Abtastlinien gekreuzt. Die Projektion des Schnittpunktes dieser Kreuzungspunkte ist dann deckungsgleich mit dem Zielpunkt.
  • In Fig. 2 sind in Form eines Ablaufplans nochmals die wichtigsten Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, jeweils der entsprechenden Einheit der zuvor beschriebenen Vorrichtung zugeordnet, die für die Ausführung dieser Schritte verantwortlich ist. Zur Projektion von mindestens zwei Abtastlinien auf dem Zielschirm wird zunächst im Schritt 20 ein Laserstrahl z.B. auf einen rotierenden Spiegel oder ein gleichartiges Element gelenkt, um die Abtastlinien zu erzeugen. Im Schritt 21 werden die Abtastlinien über den Zielschirm verschoben und treffen dabei auf die Referenzdetektoren 04 auf, die daraufhin das Referenzsignal an die Steuereinheit 07 übermitteln. Im Schritt 22 kann eine Autokalibration der gesamten Vorrichtung erfolgen, unter Auswertung der von den Referenzdetektoren gelieferten Referenzsignale und unter Verwendung einer gemeinsamen Zeitbasis, die beispielsweise in der Steuereinheit 07 erzeugt und an die anderen Einheiten verteilt wird.
  • Der Schusswaffensimulator 09 empfängt im Schritt 23 die gemeinsame Zeitbasis und detektiert beim Auslösen eines Schusses mit Hilfe des Zielpunktdetektors 08 die projizierten Abtastlinien. Die Zeitpunkte der Detektion der Abtastlinien werden beispielsweise in Form eines Zeitstempels an die Steuereinheit 07 übermittelt. Diese berechnet daraufhin im Schritt 24 in der oben bereits erläuterten Weise den Zielpunkt unter Verwendung der ermittelten Zeitinformationen.
  • Da die Vorrichtung zur Bestimmung des Zielpunktes in der beschriebenen Anwendung mit einem Schusswaffensimulator zusammenwirkt, besteht zweckmäßiger Weise eine Datenkopplung zwischen der Steuereinheit 07 und einer Simulationszentraleinheit 10. Die Simulationszentraleinheit 10 übernimmt weitere Steuerungsfunktionen für den Schusswaffensimulator.
    • Bezugszeichenliste
    • 01
    Zielschirm
    02
    Zielbereich
    03
    Zielpunkt
    04
    Referenzdetektoren
    05
    Abtastlinie
    05a
    erste Abtastlinie
    05b
    zweite Abtastlinie
    06
    Abtastlinienprojektor
    07
    Steuereinheit
    08
    Zielpunktdetektor
    09
    Schusswaffensimulator
    10
    Simulationszentraleinheit

Claims (14)

  1. Vorrichtung zur Bestimmung des Zielpunktes (03) einer Beobachtungseinheit (09), umfassend:
    - einen Abtastlinienprojektor (06), welcher mindestens zwei nicht parallele Abtastlinien (05a, 05b) projiziert und über einen Zielbereich (02) verschiebt;
    - eine Steuereinheit (07), welche die Verschiebung der Abtastlinien (05a, 05b) steuert;
    - einen optischen Zielpunktdetektor (08), der jeweils ein Zielpunktsignal an die Steuereinheit (07) liefert, wenn eine Abtastlinie (05a, 05b) erkannt wird;
    dadurch gekennzeichnet, dass vier Referenzdetektoren (04) an den Ecken eines rechteckigen Zielbereichs (02) angeordnet sind, wobei die beiden Abtastlinien (05a, 05b) nicht parallel zu den Seitenkanten und den Diagonalen des Zielbereichs (02) verschoben werden, sodass sie alle vier Referenzdetektoren (04) zeitlich nacheinander treffen, und wobei die Steuereinheit (07) die Position jeder Abtastlinie (05a, 05b) im Zielbereich (02) zum Zeitpunkt der Erkennung durch den Zielpunktdetektor (08) bestimmt und den virtuellen Schnittpunkt der beiden Abtastlinien (05a, 05b) in diesem Zeitpunkt als Zielpunkt (03) ausgibt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Bestimmung des Zielpunktes (03) eines Schusswaffensimulators (09), dadurch gekennzeichnet, dass der optische Zielpunktdetektor (08) am Schusswaffensimulator (09) angebracht und mit dessen Visiereinrichtung ausgerichtet ist; und dass das Zielpunktsignal mindestens bei einer simulierten Schussabgabe an die Steuereinheit (07) geliefert wird, wenn eine Abtastlinie (05a, 05b) erkannt wird.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (07) aus den von den Referenzdetektoren (04) gelieferten Referenzsignalen und den zwischen deren Auftreten verstrichenen Zeiten die Position jeder Abtastlinie (05a, 05b) im Zielbereich (02) zum Zeitpunkt der Erkennung durch den Zielpunktdetektor (08) bestimmt.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht parallelen Abtastlinien (05a, 05b) zeitgleich oder zeitversetzt projiziert und über den Zielbereich (02) verschoben werden.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtastlinienprojektor (06) die Ablenkwinkel ermittelt, mit denen die Abtastlinien (05a, 05b) zum Zielbereich projiziert werden, und dass die Steuereinheit (07) aus den ermittelten Ablenkwinkeln die Position jeder Abtastlinie (05a, 05b) im Zielbereich (02) zum Zeitpunkt der Erkennung durch den Zielpunktdetektor (08) bestimmt.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtastlinienprojektor (06) mindestens eine Laserlichtquelle und eine Ablenkeinheit umfasst, welche zur Erzeugung und Verschiebung der Abtastlinien (05a, 05b) einen linienförmig aufgefächerten Laserstrahl erzeugt und über den Zielbereich (02) verschiebt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtastlinienprojektor (06) zwei Laserlichtquellen mit unterschiedlichen Wellenlängen, Polarisationen oder Modulationen für die Erzeugung der Abtastlinien (05a, 05b) nutzt.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastlinien (05a, 05b) mit einer Wiederholrate von mehr als 100 Hz über den Zielbereich (02) geführt werden.
  9. Verfahren zur Bestimmung des Zielpunktes (03) einer Beobachtungseinheit (09), folgende Schritte umfassend:
    - Projektion von mindestens zwei nicht parallelen Abtastlinien (05a, 05b) auf einen Zielschirm (01);
    - Verschiebung der Abtastlinien in einem vier Referenzdetektoren (04) enthaltenden vorbestimmten rechteckigen Zielbereich (02) des Zielschirms (01) mit einer vorbestimmten Verschiebegeschwindigkeit, wobei die beiden Abtastlinien (05a, 05b) nicht parallel zu den Seitenkanten und den Diagonalen des Zielbereichs (02) verschoben werden, sodass sie alle vier Referenzdetektoren (04) zeitlich nacheinander treffen;
    - Erfassen der beiden Abtastlinien mit einem optischen Zielpunktdetektor (08);
    - Bestimmen der Position der jeweiligen Abtastlinie im Zielbereich (02) im Zeitpunkt der Erfassung durch den Zielpunktdetektor (08);
    - Bestimmen des Zielpunktes (03) als Schnittpunkt der beiden Abtastlinien (05a, 05b) im Zeitpunkt der Erfassung durch den Zielpunktdetektor (08).
  10. Verfahren nach Anspruch 9 zur Bestimmung des Zielpunktes (03) eines Schusswaffensimulators (09), dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen der beiden Abtastlinien mit einem am Schusswaffensimulator angebrachten und mit dessen Visiereinrichtung ausgerichteten optischen Zielpunktdetektor im Zeitpunkt einer simulierten Schussabgabe erfolgt.
  11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitpunkte bestimmt werden, in denen die Abtastlinien in den Zielbereich ein- bzw. aus diesem austreten, und dass die Zeitspanne zwischen diesen Zeitpunkten sowie die Ablenkgeschwindigkeit für die Bestimmung der Position der jeweiligen Abtastlinie im Zielbereich im Zeitpunkt der Erfassung durch den Zielpunktdetektor herangezogen werden.
  12. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der jeweiligen Abtastlinie im Zielbereich auf der Basis der Raumwinkel der Abtastlinie im Zeitpunkt der Erfassung durch den Zielpunktdetektor bestimmt wird.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abtastlinien rechtwinklig zueinander auf den Zielschirm projiziert werden.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abtastlinien zeitgleich oder zeitlich nacheinander alterierend auf den Zielschirm projiziert werden.
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