NO325944B1 - Beregning av siktefeil i et vapensystem - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse gjelder en fremgangsmåte slik det er angitt i patentkrav 1, en innretning ifølge krav 7 og en anvendelse i samsvar med et av kravene 21-23.

Fremgangsmåter og innretninger av denne type brukes for å bedømme siktenøyaktigheten hos våpensystemer som brukes til å bekjempe mål som beveger seg hurtig, generelt flytende mål.

Våpensystemer av slik type omfatter en avfyringsstyreinnretning og en eller flere kanoner som er tilordnet denne innretning. Innretningen brukes for registrering av et mål, innsikting mot det og låsing til det for å følge det. Under følgingen av målet utføres målinger nær kontinuerlig, det vil si ved måleintervaller som ligger tett inntil hverandre i tid, for å etablere målets posisjon for hvert målepunkt. En dataprosesseringsfasilitet som er beregnet for bruk sammen med våpensystemet vil retrospektivt beregne målets bevegelsestilstand ut fra måleresultatene, og denne tilstand forstås å innbefatte minst én empirisk funksjon for bevegelsen over tid, en empirisk funksjon for hastigheten som funksjon av tiden og en funksjon for målets akselerasjon over tiden. Videre beregner en slik fasilitet i form av en datamaskin eller en prosessor målets antatt fremtidige bevegelsesforløp på basis av disse tre funksjoner. Dette blir da en ekstrapolering, dvs. at den antatt virkelige bevegelse av målet ikke kan beregnes, men i stedet kan bevegelsestilstanden som målet antas å følge og som også vil kalles den forventede bevegelsestilstand, settes opp. I en bestemt posisjon ved et bestemt tidspunkt, hvor målet forventes å ankomme, beregnes først. Posisjonen beregnes på slik måte at en granat, et prosjektil eller et missil som avfyres ved et bestemt avfyringsøyeblikk fra et våpen vil ankomme denne posisjon ved et gitt tidspunkt, eller uttrykt på enkel måte: nå målet ved riktig posisjon. Posisjonen bestemmes på denne måte som et forventet møtepunkt. I forbindelse med dette beregner også prosessoren et siktepunkt for våpenet og/eller våpenløpet, idet dette våpenløp må siktes inn slik at prosjektilet når det aktuelle punkt på det senere tidspunktet, mens våpenløpet må innsiktes for avfyringsøyeblikket. Samtidig beregnes asimut og elevasjon i samme tidspunkt. Under denne beregning som kan kalles en ledeberegning må man ta i betraktning de relative posisjoner av avfyringsstyreinnretningen og våpenet, de interne og eksterne ballistiske forhold og forsinkelser under systemets funksjonering. Åpenbart er avfyringsøyeblikket når våpenløpet skal innsiktes mot siktepunktet, foran det øyeblikk hvor målet blir lokalisert på det bestemte sted.

For å kunne bedømme betjenbarheten av et våpensystem, dets siktenøyaktighet - som til en stor grad bestemmer treffytelsen y må siktenøyaktigheten bestemmes. I dette tilfelle vil den kunne bedømmes med tilstrekkelig grad av nøyaktighet ved at det kontrolleres om prosedyrene mellom følgingen av målet og avfyringen av et prosjektil går som planlagt, spesielt på slik måte at prosjektilet og målet befinner seg på samme sted i det riktige trefføyeblikk, eller i det minste i et nærområde tett inntil. Forskjellige fremgangsmåter er kjent for å bestemme siktenøyaktighet og -feil. Imidlertid vil en helt riktig bedømmelse av et kjent for å bestemme siktenøyaktighet og -feil. Imidlertid vil en helt riktig bedømmelse av et våpensystems sikteytelse bare være mulig dersom bekjemping av et mål utføres i virkeligheten eller kan simuleres på en måte som ligger nært opp til en virkelig situasjon.

En nøyaktig bedømmelse av siktenøyaktigheten og/eller en nøyaktig bestemmelse av sikte- og treff-feil kan for eksempel utføres ved at man i virkeligheten avfyrer et prosjektil mot et mål og bestemmer vinkel- og/eller avstandsawik for dette prosjektil i forhold til målet under en ballistisk banebevegelse. Bedømmelsen vil imidlertid være begrenset til relativt smalt tidsintervall (et vindu) under avfyringen og vil ikke gi noen referansepunkter vedrørende mulige treff under den resterende tid når målet kan bekjempes av det våpen som brukes. Et manipulert mål og/eller et praktisk mål brukes som reelt mål, og dette må da oppføre seg i det minste tilnærmet likt et reelt mål som våpensystemet er ment å skulle bekjempe. Slike manipulerte mål er ubemannede. Selvflygende manipulerte mål som er fjernstyrte er således kjente, og det samme er ikke-flygende manipulerte mål, nemlig mål som for eksempel trekkes av et trekkfly. Skarp ammunisjon eller øvelsesammunisjon kan brukes. Avvikene kan etableres på to forskjellige måter, enten som tilbakeløpt avstand som funksjon av tiden og lagt inn som kurver, både for det manipulerte mål og prosjektilet, hvoretter avviket for prosjektilet i forhold til det manipulerte mål etableres derfra. For dette formål kan for eksempel det lokaliserte område hvor det manipulerte mål og prosjektilet møtes betraktes i den tidsperiode hvor treffet finner sted, hvorved avviket kan bestemmes ut fra dette. Imidlertid kan sensorer være festet til det manipulerte mål, sensorer som reagerer på prosjektiler som ikke treffer, men passerer. Den største ulempen med en slik fremgangsmåte er at den er meget komplisert og tilsvarende kostbar. Uavhengig av om man bruker selvflygende eller tauede manipulerte mål vil slike mål selv være nødvendige, så vel som enten tilleggsinnretninger for å etablere og måle flytbanene og for å evaluere måleresultater som etableres i dette tilfelle, eller innretninger for prosessering av de signaler som gjøres tilgjengelige fra sensorene. Bruken av ubemannede flygende og fjernstyrte manipulerte mål krever dessuten innretninger på bakken for fjernstyring av dem. Den totale mengde innretninger som trengs vil i ethvert tilfelle, som det er indikert ovenfor, være en kostbar affære å tilveiebringe og komplisert å holde i drift. Typisk kan slike innretninger bare betjenes og brukes av spesialisert personale og krever en infrastruktur som bare er tilgjengelig på bestemte utskytingssteder, men ikke generelt i felten. I tillegg vil man alltid ha faren for å skade eller ødelegge de manipulerte mål, hvilket ikke kan unngås og heller ikke bør unngås, siden det å treffe et slikt mål nettopp dokumenterer den ettersøkte gode siktepresisjon.

Selv om manipulerte mål i henhold til den fremgangsmåten som er beskrevet ovenfor vil brukes som de aktuelle mål, og de reelle flybaner som gjennomflys av prosjektilene vil høre med for bedømmelsen, idet dette gjerne kalles "zero test" i fremgangsmåten som skal beskrives nedenfor, kan reelle mål eller manipulerte mål brukes etter ønske. Flymønsteret for prosjektilene simuleres optimalt, og de simulerte ballistiske baner vil bare tilsvare de simulerte prosjektilflybaner i start- og sluttpunktet. "Null-testen" nevnt ovenfor vil bare få verifisert om følgingen av målet fra utskytmgsstyreinnretningen og siktingen av våpenløpet under kommando av denne innretningen, mot målet, vil kunne kjøres uten feil, men den aktuelle ledeberegning vil da ikke kunne kontrolleres.

For nulltesten utføres følgingen av målet som vanlig ved hjelp av avfyringsstyreinnretningen. Våpenløpet innsiktes kontinuerlig mot målet slik at det altså kontinuerlig er siktet mot dette. Målet blir imidlertid ikke beskutt, men i stedet brukes et videokamera som er påmontert våpenløpet og registrerer avbildninger av målet. Disse avbildninger vises umiddelbart eller senere. Siktelinjen, dvs. en linje som strekker seg i forlengelsen av våpenløpets midtakse representeres av et merke i de visualiserte bilder. Siktefeilen vil fremkomme som et avvik i avbildningen av målet, i forhold til dette merke. Målet, som kan være et reelt mål i nulltesten vil altså ikke beskytes ved hjelp av prosjektiler, men i stedet simuleres prosjektilinnsiktingen på en måte ved hjelp av optiske stråler. Under simuleringen registreres imidlertid en stråle og visualiseres, idet denne stråle ikke strekker seg fra våpenet til målet, men fra målet til våpenet. Dette er imidlertid det samme for bruken av fremgangsmåten. Under nullprøven rettes således våpenet direkte mot målet, dvs. at asimut og elevasjon er de samme som for en perfekt målinnsikting, og våpenløpet siktes direkte mot målet. Under visualiseringen av avbildningene fra videokameraet vil alltid målet være på merket. Siden imidlertid innsiktingen ikke alltid er nøyaktig i virkeligheten, siden man alltid har visse siktefeil, vil avbildningen av målet generelt ikke ligge på merket under visualiseringen av avbildningene fra videokameraet. Avviket fra merket tilsvarer avviket for et prosjektil i forhold til målet. Nullprøven baseres på den antakelse av prosjektiler uten masse skal brukes, hvilke prosjektiler under sin baneflukt har uendelig hastighet, slik at flukttiden fra yåpenmunningen til målet er lik null, hvilket også forklarer uttrykket "nulltest". Bly og inkluderingen av interne ballistiske variable for prosjektilet tas ikke i betraktning av den dataprosesseringsenhet som er tilordnet våpensystemet under beregningene av asimut og elevasjon og/eller styringen av våpenløpet; de spiller heller ingen rolle innenfor antakelsen av uendelig prosjektilhastighet. Fordelen med nulltesten er at de ytterligere nødvendige innretninger ikke er kostbare og at ytelsen man får ved å bruke denne test er enkel, slik at man ikke behøver bruke spesialpersonale; testen kan således utføres ikke bare for utskytingsområder, men også i felten. Forenklingene som må tas for å bruke nulltesten, så som maskering av samtlige faktorer som er koplet til ledeberegningen vil samtidig være ulempene for nulltesten.

Det er således et mål med denne oppfinnelse, å:

- angi en fremgangsmåte av den type som innledningsvis er vist til og som unngår ulempene med den kjente teknikk; på den ene side skal denne nye fremgangsmåte være mer kostnadseffektiv når det gjelder de innretninger som er nødvendige for dette formål og enklere når det gjelder ytelsen enn typiske fremgangsmåter, hvor det brukes et manipulert mål og reelle prosjektiler; på den annen side skal den nye fremgangsmåte, i motsetning til de tidligere kjente nulltester også kunne ta med samtlige faktorer i forbindelse med ledeberegningen, i betraktning, blant annet prosjektilets interne ballistikk,

- foreslå en innretning for å utføre en slik fremgangsmåte, og

- angi bruken av denne nye innretning.

Dette mål menes nådd i samsvar med oppfinnelsen:

- for fremgangsmåten ved trekkene i patentkrav 1,

- for innretningen ved trekkene i krav 6, og

- for bruken av innretningen ved trekkene i krav 14-16.

Foretrukne finesser i oppfinnelsens fremgangsmåte og innretningen vil fremgå av de respektive underordnede patentkrav.

De enkelte trinn i fremgangsmåten kan også utføres i det minste delvis i en annen rekkefølge enn den angitte.

I den nye fremgangsmåte, så vel som i den typiske nulltest brukes reelle mål eller manipulerte mål og prosjektiler og/eller deres fluktbane - eller nærmere bestemt, starten og slutten av denne - ved optisk simulering; imidlertid vil man utføre en ledeberegning, i motsetning til den typiske nulltest. Av denne grunn blir det ikke bare utprøvet om våpenløpet nøyaktig følger styreinnretningen som følger prosjektilet, men også nøy-aktigheten av lede- eller forhåndsberegningen, innbefattet de ballistiske egenskaper, vil også tas i betraktning under prøven eller testen. I tillegg og i motsetning til den typiske nulltest er det ikke nødvendig med noen bilderegistreringsinnretning på våpenløpet, men i stedet brukes bilderegistreringsinnretningen som vil være til stede på utskytingsstyreinnretningen i ethvert tilfelle. Kjeden mål - radar - programvareledeberegning - datatransmisjon - bevegelse av våpenet - ballistikk - mål blir testet.

De fordeler som oppnås med dette vil hovedsakelig være disse:

- Ingen bilderegistreringsinnretning er nødvendig på våpenløpet.

- Fremgangsmåten er ikke komplisert å utføre; hjelp av spesialister vil således ikke være nødvendig, og den kan også utføres utenfor aktuelle utskytingsområder. - Fremgangsmåten er omgivelsesmessig aksepterbar; man vil ikke skade noe mål og heller ikke bruke noen ammunisjon; av denne grunn har man heller ingen akustisk utsendelse. - Fremgangsmåten er kostnadseffektiv siden ingen ammunisjon avfyres, idet slik ammunisjon gjerne er ganske kostbar.

Den nye fremgangsmåte er, som beskrevet ovenfor fordelaktig i mange henseender, meget kostnadseffektiv og enkel å utføre, men - på samme måte som den typiske nulltest - er det bare en prøvemetode som gir informasjon om totalmengden av siktefeilene, innbefattet ledeberegningen. Fremgangsmåten tillater derfor ikke noen diagnose vedrørende årsakene for siktefeilene. Korreksjoner av disse kan derfor bare utføres ved feilkompensasjon, men ikke ved å eliminere deres årsaker. Dette reduserer imidlertid ikke fremgangsmåtens verdi, siden bare virkningen av våpensystemet vil være signifikant i en shittanalyse, og det vil være uviktig om siktefeil skal korrigeres ved hjelp av årsakene deres eller ved kompensasjon.

Fremgangsmåten omfatter følgende trinn:

- En retrospektiv beregning av de enkelte bevegelsestilstander for målet, utført på basis av flere målinger, dvs. i alt vesentlig som en empirisk kurve over forflyttingen som funksjon av tiden, og en tilsvarende kurve for hastigheten som funksjon av tiden. Likeledes legges en kurve ut for akselerasjonen som funksjon av tiden for målet. - En ekstrapoleringsberegning for de fremtidige bevegelsestilstander for målet og utført på basis av den retrospektive beregning av målbevegelsen i avsnittet ovenfor, dvs. en antatt fremtidig kurve for forflyttingen som funksjon av tid for målet. - Verdipar for de aktuelle øyeblikk og aktuelle posisjoner blir registrert, særlig:

-riktige øyeblikk når målet er på en bestemt posisjon, og

-riktige posisjoner når målet antas å være på ved de bestemte øyeblikk fra avsnittet ovenfor. - Hver riktig posisjon bestemmes for et bestemt utskytingsøyeblikk, og man tar i betraktning prosjektilets hastighet og dets interne ballistiske verdier, på slik måte at et prosjektil som skytes ut fra våpenet ved det aktuelle utskytingspunkt vil ankomme på det bestemte sted i det bestemte øyeblikk. - Våpenløpet vil således kontinuerlig innsiktes ved hvert riktig tidspunkt, mot den tilhørende riktige posisjon. I det riktige tidspunkt vil en granat som er skutt ut i av-fyringstidspunktet ha kommet til den riktige posisjon, og målet antas da å være nær denne posisjon, slik at man kan forvente et treff. - Under følgingen av målet innsiktes bilderegistreringsinnretningen tilhørende utskytingsstyreinnretningen mot målet i ethvert tilfelle, og derfor vil man kontinuerlig få registrerte bilder av de respektive riktige posisjoner nær målet og omgivelsene. - Våpenet overfører kontinuerlig data til dataprosesseringsfasiliteten, idet denne kan være anordnet på utskytmgsstyreinnretningen. Sett fra våpenet vil denne innretning da beskrive den virkelige vinkelposisjon og/eller retningen av våpenløpet, med innsikting i asimut og elevasjon ved siktepunktet, det vil si i den aktuelle retning. - På basis av målposisjonen og forskjellen i posisjonen av utskytingsstyreinnretningen og våpenets posisjon vil dataprosesseringsenheten, tidligere kalt -fasiliteten beregne den teoretisk korrekte sikteretning mot målet fra våpenet, dvs. den tiltenkte retning. - Den vinkel som utgjør forskjellen mellom den tiltenkte retning og den aktuelle tilsvarer avviket mellom målet og det fiktive prosjektil (granaten). - Den tilsvarende vinkelforskjell vises på en bildereproduksjonsinnretning, ved at den representeres og/eller overlapper som et deviasjonsmerke, og dette merkes posisjon vil måtte stå i forhold til et referansepunkt, for eksempel midtpunktet av bildet i reproduksjonsinnretningen, idet dette avsatte punkt blir fastlagt ved horisontal- og vertikalkom-ponenten og på analog måte vil representere siktefeilen. Den skal som brukes tilsvarer

synsfeltet hos bilderegistreringsinnretningen. Posisjonen av deviasjonsmerket vil således korreleres med siktefeilen, og denne feil kan leses ut fra bilderegistreringsinnretningen.

Når utskytingsstyreinnretningen følger målet vil det generelt være ønsket at dette fremkommer sentralt i bildefeltet i reproduksjonsinnretningen. Under utøvelsen av den foreliggende fremgangsmåte vil deviasjonsmerket forflytte seg i målets omgivelser på bildeskjermen, og dette deviasjonsmerke vil kunne forstås som en visualisering av det fiktive prosjektil i målets respektive omgivende nærhet.

Som forklart i nærmere detalj ovenfor er det bare prosjektilene [sic] som tilsvarer de interne ballistiske egenskaper som tas i betraktning for beregningen av fluktoppførselen av prosjektilet som skal simuleres. Dette er tilrådelig siden bare siktefeilene, dvs. bare våpensystemets interne oppførsel skal utprøves ved hjelp av fremgangsmåten.

I den nye fremgangsmåte utføres de trinn som er beskrevet ovenfor kontinuerlig og fortrinnsvis med klokketid, hvilket skal forstås slik at beregningstrinnene for verdiparene for riktig tidspunkt/øyeblikk utføres i de beregningsøyeblikk som skilles fra hverandre ved meget små fortrinnsvis like tidsintervaller. Avbildningsreproduksjonsinnretningen viser således våpensystemets siktefeil kontinuerlig for hele målets bane.

Hvert riktig tidspunkt beregnes fortrinnsvis ut fra et beregningsøyeblikk og vil derfor generelt ikke være koinsident med et av de følgende beregningsøyeblikk. For innsikting av våpenløpet i et beregningsøyeblikk må derfor den tilsvarende riktige posisjon generelt bestemmes ved interpolasjon mellom flere riktige posisjoner hvis tilhørende riktige øyeblikk ligger nær dette riktige øyeblikk som er tilordnet dette beregningstidspunkt.

I henhold til den nye fremgangsmåte må forskjellen mellom posisjonene for utskytingsstyreinnretningen og våpenet tas i betraktning for beregningene. Fremgangsmåten må også utføres dersom våpenet forflytter seg i forhold til denne innretning, dvs. at det er montert på en bevegelig tank som et eksempel. I dette tilfelle må den foranderlige våpenposisjon måles kontinuerlig og tas i betraktning under beregningene.

Foroverbevegelsen av et våpen i forhold til utskytingsstyreinnretningen og beskrevet ovenfor skal ikke blandes sammen med et våpens svinge- eller oscillasjons-bevegelser, når dette våpen er anordnet på en bevegelig plattform, for eksempel om bord på et skip eller en stridsvogn. Våpen på slike forflyttbare enheter kan utføre både foroverbevegelser, oscillatoriske bevegelser og rystebevegelser. Skipet og/eller stridsvognen har imidlertid typisk stabiliseringsinnretninger for å kompensere slike oscillatoriske bevegelser. I oppfinnelsens fremgangsmåte vil slike oscillatoriske bevegelser som skal kompenseres ved hjelp av stabiliseringsinnretninger ikke tas med i beregningene. Dette betyr at testsystemet ifølge den nye fremgangsmåte ikke bare omfatter våpensystemets egne funksjoner mellom følgingen av målet og innsiktingen av våpenløpet, men også lede-beregningene og virkningen av stabiliseringsinnretningene.

For å bedømme resultatet man får ut fra den nye fremgangsmåte må det tas i betraktning at nøyaktighetsytelsen av våpensystemet generelt vil være bedre enn det som kan antas på basis av de avbildninger som fremvises på bildereproduksjonsinnretningen, først og fremst fordi antiluftskyts som brukes som våpen vanligvis vil ha flere våpenløp, og dernest siden multippelvåpen vanligvis vil være tilordnet en utskytingsstyreinnretning i et våpensystem, og for det tredje siden spredning alltid må forventes når man skyter ut virkelige prosjektiler. Det må imidlertid også tas i betraktning at den nye fremgangsmåte ikke tar ekstern ballistikk, som kan virke negativt inn på nøyaktigheten, i betraktning.

For å utføre den fremgangsmåte som er beskrevet ovenfor bruker man således en bilderegistreringsinnretning og en bildereproduksjonsinnretning, koplet til den første innretning via en forbindelsesinnretning. Videre må en dataprosesseringsenhet med nødvendig programvare og en lagringsenhet være tilgjengelig.

I en foretrukket utførelse av oppfinnelsen er bildereproduksjonsinnretningen forbundet med bilderegistreringsinnretningen på en slik måte at bildene eller avbildningene som registreres umiddelbart og kontinuerlig kan vises.

Dersom siktenøyaktigheten ifølge denne nye fremgangsmåte utprøves på et moderne våpensystem kan antas at utskytingsstyreinnretningen har en bilderegistreringsinnretning og en bildereproduksjonsinnretning tilkoplet og tilgjengelig i ethvert tilfelle. Av denne grunn og i kontrast til den typiske nullprøve vil man ikke behøve noen ytterligere registrerings- eller reproduksjonsinnretning for å utføre fremgangsmåten, og generelt vil det være dataprosesseringsenheten eller -fasiliteten som i ethvert tilfelle også er til stede, som er tilstrekkelig, slik at bare de nødvendige ytterligere programvaredeler må fremskaffes.

Et videokamera kan brukes som bilderegistreringsinnretning, for å ta et eksempel.

Bilderegistreringsinnretningen kan posisjoneres på utslcytingsstyreinnretningen permanent eller temporært.

Generelt kan den dataprosesseringsenhet som er tilordnet våpensystemet brukes som dataprosesseringsenhet. Denne enhet kan posisjoneres utelukkende på utskytingsstyreinnretningen eller delvis på denne og delvis på våpenet selv. En separat datamaskin- og/eller lagringsenhet, eventuelt skilt fra våpenet og utskytingsstyreinnretningen kan også brukes, og en slik enhet kan også eventuelt være oppkoplet i moduler.

Som beskrevet ovenfor i nærmere detalj vil den relative posisjon og det vil si avstanden og den relative vinkel, mellom våpenet og utskytingsstyreinnretningen måtte være kjent og tas i betraktning i beregningene.

Dersom våpenet og denne innretning er fast anordnet vil denne relative posisjon være den konstante våpenparallakse. Denne parallakse må derfor bestemmes før fremgangsmåten starter. En posisjonsmåleinnretning brukes da for å bestemme parallaksen, og denne innretning kan være en fullstendig ekstern innretning så som en trianguleringsenhet, eller det kan være en intern innretning som hører til våpensystemet. Alternativt kan det være en enhet som arbeider sammen med et system for global posisjonering (GPS).

Den relative posisjon mellom våpenet og denne innretning kan imidlertid også endres, for eksempel dersom våpenet er montert på et forflyttbart kjøretøy, for eksempel på en stridsvogn, mens en er stasjonær. I dette tilfelle må den kontinuerlige endring av den relative posisjon detekteres og tas i betraktning kontinuerlig i beregningene, idet disse utføres mens fremgangsmåten pågår. Posisjonsmåleinnretningen kan derfor ikke være en . rent ekstern innretning, men den må være koplet til dataprosesseringsfasiliteten, og programvaren må være implementert for å kunne ta hensyn til den kontinuerlige endring av den relative posisjon, i de beregninger som utføres i henhold til fremgangsmåten.

Oppfinnelsens nye fremgangsmåte er særlig egnet for å bedømme et våpensystems siktefeil der systemet har flere våpen, men bare en enkelt utskytingsstyreinnretning. Hvert enkelt våpens siktefeil kan da betraktes samtidig i et bilde og kan skille fra hverandre dersom hvert våpen får sitt separate deviasjonsmerke, forskjellig fra øvrige merker.

Ytterligere karakteristikker og fordeler med oppfinnelsen vil fremgå av den detaljbeskrivelse som er satt opp nedenfor, og denne beskrivelse støtter seg til tegningene av et eksempel, idet: Fig. 1 viser et stasjonært våpensystem, utskytingsstyreinnretningen og våpenet på en og samme posisjon, så vel som et mål og et prosjektil på forskjellige posisjoner under fremgangsmåtens utførelse, fig. 2 viser en bildereproduksjonsinnretning med et vist bilde, fig. 3 viser et stasjonært våpensystem, utskytrngsstyreinnretningen og våpenet ikke på samme posisjon, så vel som et mål og et prosjektil på forskjellige posisjoner under fremgangsmåtens utførelse, fig. 4 viser et våpensystem med et våpen som er montert på et forflyttbart kjøretøy i to posisjoner og en fast utskytingsstyreinnretning, så vel som et mål, og et prosjektil i forskjellige posisjoner, under fremgangsmåtens utøvelse, fig. 5 viser et våpensystem med to våpen innsiktet mot et felles mål, i samme illustrasjonsopplegg som på fig. 1, og fig. 6 viser en bildereproduksjonsinnretning med et visualisert bilde for et våpensystem med to våpen.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen skal nå beskrives, idet det vises til tegningene (fig. 1-6), og prosedyrene er beskrevet for et beregningstidspunkt Tc. I virkeligheten utføres disse beregninger kontinuerlig og/eller gjentatt i flere sekvensinndelte beregningsperioder, og bilderegistreringsinnretningen arbeider fortrinnsvis også kontinuerlig og/eller avbrutt i multippelregistreringstidspunkter.

Fig. 1 viser et våpensystem ifølge oppfinnelsen og hvis siktenøyaktighet for treff av et mål skal kontrolleres og/eller hvor siktefeil skal finnes. Våpensystemet har en utskytingsstyreinnretning F og et våpen W med sitt våpenløp B og siktemidler for innsikting av dette løp. For enkelhets skyld antas her at innretningen F og våpenet W er på samme sted. Den langsgående midtakse i våpenløpet B, det som kan kalles våpenløpsaksen B.l og denne akses forlengelse ut fra det er inntegnet. Våpenet W er tilordnet en dataprosesseringsfasilitet EDV med nødvendig programvare S for en typisk utskyting av et prosjektil mot målet, fra våpenløpet B.

For å utføre fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen har våpensystemet med våpenet W en bilderegistreringsinnretning V som allerede er nevnt, en bildereproduksjonsinnretning M (også nevnt) og en datamaskinenhet som arbeider med sin spesielle programvare S.l. Moderne våpensystemer har generelt en bilderegistreringsinnretning som er tilordnet utskytingsstyreinnretningen og/eller posisjonert på denne og en tilordnet bildereproduksjonsinnretning som brukes for den nye fremgangsmåte. Dataprosesseringsfasiliteten EDV tilordnet våpensystemet kan brukes som en datamaskinenhet, og den særskilte programvare S.l implementeres i så fall i denne fasilitet tilhørende innretningen F for utskytingsstyring.

Bilderegistreringsinnretningen V er posisjonert på innretningen F slik at den utfører følgebevegelsene for denne innretning F, idet det er målet Z som følges, i solidaritet med innretningen F.

Bildereproduksjonsinriretningen M kan for eksempel være en monitor og er koplet til innretningen V og beregnet for å vise de bilder som dannes av denne innretning V.

Datamaskinenheten kan være integrert i fasiliteten EDV, og et slikt arrangement vil generelt være typisk og dessuten brukes i det eksempel som skal beskrives her. Hensikten med datamaskinenheten ivaretas derfor av denne fasilitet i våpensystemet, idet fasiliteten er til stede i ethvert tilfelle, slik at man da bare behøver den spesielle programvare S. 1.

Fig. 1 viser også et mål Z som i det øyeblikket som er vist på tegningen har posisjon Pa ved et tidspunkt Ta (helt til høyre på figuren), posisjon Pb ved tidspunktet Tb og en antatt posisjon Pc ved et fremtidig tidspunkt Tc. Målet Z beveger seg i sin bevegelsesbane z, idet denne bane er delt opp i en første banedel z", nemlig en banedel hvor målet har beveget seg frem til tidspunktet Tc og heltrukket på tegningen, og en andre banedel z antydet stiplet og forventet etter tidspunktet Tc. Fig. 1 viser også en strekpunktert linje for den egentlige andre banedel z<+>eff. Denne virkelige banedel er ikke kjent ved tidspunktet Tc.

Målet Z følges av utskytingsstyreinnretningen F, og dets bevegelsestilstand etableres samtidig. Målet har som allerede nevnt sin posisjon Pa ved tidspunktet Ta og har der en bestemt tilhørende bevegelsestilstand, og tilsvarende gjelder tidskoordinatene Pb/Tb. I tidspunktet Tc beregner fasiliteten EDV tilhørende våpensystemet retrospektivt målets Z bevegelsestilstand, idet den første banedel z" da inngår som målets bane frem til tidspunktet Tc.

I tidspunktet Tc, som antas å være et beregningstidspunkt utføres en såkalt ledeberegning på i og for seg kjent måte, idet vi med dette uttrykk mener en forhåndsberegning av banen ut fra informasjon over så langt utført baneforløp. På basis av de etablerte bevegelsestilstander for målet beregner fasiliteten EDV altså den forventede fremtidige tilstand, hvilket tilsvarer bevegelsen i den andre banedel z<+>, ved ekstrapolasjon. Det riktige tidspunkt T<*> i form av et beregnet trefftidspunkt og dettes tilhørende riktige eller beregnede treffposisjon P<*> etableres slik at et prosjektil G som ble avfyrt i tidspunktet Tc fra våpenets W våpenløp B vil ankomme posisjonen P<*> i trefftidspunktet T<*.> Prosjektilets hastighet og dets interne ballistikk tas i betraktning under beregningen. Er det enn forskjell mellom posisjonen av våpenet W fra posisjonen av utskytingsstyreinnretningen F, en forskjell som benevnes våpenparallakse vil denne forskjell også måtte tas i betraktning under beregningen. Ved trefftidspunktet T<*> forventes således målet Z å ankomme ved eller i det minste nær den tilhørende treffposisjon P<*>, men målet vil sannsynligvis ikke akkurat komme til denne posisjon ved tidspunktet, siden den virkelige bevegelse langs den stiplede andre banedel på figuren vil avvike noe fra den forhåndsestimerte andre banedel z<+.>

Ledeberegningen utføres kontinuerlig i avsnitt, og verdipar T<*>,P<*> etableres for målets Z bevegelse i de tilhørende tidspunkter og lagres i et lager som hører til fasiliteten EDV, for eksempel i en slags oppslagstabell. En slik tabell oppdateres kontinuerlig på basis av ytterligere etableringer av målets Z bevegelsestilstander, idet målet altså videre beveger seg i den øvre viste bane z<+>eff på tegningen. Så snart trefftidspunktet T<*> nås innsiktes våpenløpet B mot treffposisjonen P<*>, men generelt vil tidspunktet T<*> ikke nøyaktig sammenfalle med et av beregningstidspunktene. I dette tilfelle vil beregningsøyeblikket direkte følge trefftidspunktet T<*> og ikke nødvendigvis høre til et av de lagrede verdipar, men altså brukes som riktig tidspunkt. Den tilsvarende posisjon, som derfor heller ikke vil høre til de lagrede verdipar, bestemmes deretter ved interpolasjon mellom verdiparene T<*>/P<*> og et naboverdipar, ut fra de lagrede verdipar for disse størrelser. Dersom et reelt prosjektil G ble skutt ut til posisjonen P<*> ved tidspunktet Tc ville det følge sin prosjektilbane G og ankomme posisjonen P<*> i tidspunktet T<*>. Målet Z vil imidlertid antakelig ikke være nøyaktig på denne posisjon P<*>, men i et nærområde A illustrert som en firkant, slik at et treff av målet Z med prosjektilet G bare vil ha en viss sannsynlighet, dersom altså prosjektilet i virkeligheten ble skutt ut.

Ifølge oppfinnelsen utføres ikke den kontinuerlige innsikting av våpenløpet B til den respektive riktige posisjon som ved utskyting av noe prosjektil ved starten av dette prosjek-tils bane og for formålet å skyte ut et slikt prosjektil, men bare ved slutten av prosjektilets bane og således i det respektive tilsvarende riktige tidspunkt.

Våpenet W sender kontinuerlig data til fasiliteten EDV for informasjon om den posisjon våpenløpet B antas å ha fra våpenets W side når det gjelder det riktige tidspunkt T<*>, dvs. data og/eller en retning peff, som beskriver den aktuelle posisjon av våpenløpet B i dette tidspunkt. På sin side beregner fasiliteten EDV, ved å ta i betraktning posisjonen av målet Z og en forskjell mellom våpenet W og innretningen F, den teoretiske korrekte sikteretning fra våpenet W til målet Z i det riktige tidspunkt T<*>, dvs. data og/eller en retning P<*>, som beskriver den tiltenkte posisjon av våpenløpet B i det riktige tidspunkt T<*>. Forskjellen mellom Peff og P<*> beregnes deretter, og resultatet gir en vinkel som kalles siktefeilen p. Denne størrelse bestemmes av sin horisontale og vertikale komponent i forhold til betraktningsretningen for våpenet W mot målet Z.

Som illustrert på fig. 2 vil siktefeilene p kontinuerlig vises i bildereproduksjonsinnretningen M, og for dette formål visualiseres et deviasjonsmerke Y hvis avvik b fra et referansepunkt O reproduserer siktefeilen p i riktig skala i horisontal og vertikal komponent og i forhold til sikteretningen for våpenet W mot målet Z. Generelt brukes bildemidtpunktet som referansepunkt O, og den skala som brukes tilsvarer synsfeltet for bilderegistreringsinnretningen. Et bilde Zz av målet Z registreres av innretningen W og blir også visualisert ved hjelp av innretningen M.

Av denne grunn blir bildet Zz av det aktuelle mål Z og deviasjonsmerket Y som representerer siktefeilen kontinuerlig vist samtidig på bildeskjermen i innretningen M for avbildningen Aa av nærområdet A rundt målet.

Utskytingsstyreinnretningen F vil generelt følge målet Z på slik måte at dette mål i det minste tilnærmet faller på referansepunktet O i avbildningen. Merket Y kan deretter tolkes som et prosjektil G og/eller slutten av dettes prosjektilbane G, slik at representasjonen av siktefeilen p blir meget grafisk. Siden variasjonstrinnene i fremgangsmåten utføres kontinuerlig vil merket Y generelt forflytte seg i regionen for det visualiserte mål Z i form av avbildningen Zz.

De prosedyrer som er beskrevet ovenfor illustreres på ny i fig. 3 som imidlertid ikke er i skala. Det antas her at det foreligger en avstand d mellom styreinnretningen F og våpenet W. Den relative posisjon av denne innretning F og våpenet W måles av en posisjonsmåler W-F, og denne måler kan måle den interne posisjon i våpensystemet eller det kan være en måler som særlig er beregnet for å måle ekstern posisjon.

Ved tidspunktet Tc er innretningen F og/eller dens søke- og følgeenhet aktiv i et aktivt område C, målet Z er lokalisert ved posisjonen Pc, og våpenløpet B blir innsiktet til treffposisjonen P<*>, dersom man hadde til hensikt å skyte ut et prosjektil G. Prosjektilet vil fremdeles være i våpenløpet B ved starten av prosjektilbanen g som det vil følge etter utskytningen. I tidspunktet T<*>, dvs. etter avslutningen av flukten i sin bane g, når prosjektilet G er under veis mot målet vil dette mål Z være nær posisjonen P<*>, og våpenløpet B er innsiktet mot samme posisjon. Siktefeilen er på fig. 4 vist som en vinkel p. Fig. 4 viser et våpensystem med en fast utskytingsstyreinnretning F og et våpen W montert på et forflyttbart kjøretøy Q vist på to forskjellige steder. Avstanden D og den relative vinkel 8 mellom innretningen F og våpenet W vil i dette tilfelle endre seg over tid, slik at de ved tidspunktet Tc henholdsvis er dl og 81, mens de ved tidspunktet T<*> er 62 henholdsvis 82. Våpensystemet med våpenet W har også her sin posisjonsmåler W-F som en intern måler eller en generell måler av annen type, og denne arbeider sammen med et system GPS for global posisjonering og er koplet til fasiliteten EDV for dataprosessering. Programvaren S.l implementeres også for å holde kontinuerlig overvåking av avstanden d og den relative vinkel 8 mellom våpenet W og innretningen F i beregningene. Fig. 5 viser et ytterligere våpensystem som omfatter samme utskytingsstyreinnretning F, våpen W, men i tillegg et ytterligere våpen W. Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse foregår på følgende måte i dette tilfelle: Alle trinn som ikke er relatert til målet Z og/eller dets bevegelser gjelder både våpenet W og våpenet W. Samtlige beregninger som gjelder det ene eller det andre våpen utføres separat. Særlig etableres målbanene Z', Z<+> for målet Z. Tar man våpnenes posisjon i betraktning far man riktige tidspunkter T<*> og T<*>' for hver av dem, så vel som de tilhørende riktige posisjoner P<*>c, P<*>', og disse størrelser bestemmes slik at våpenet W og W kan siktes inn i samsvar med resultatene. For våpenet W den aktuelle retning og den tiltenkte retning for våpenløpet B og/eller ret-ningene Peff og P', hver av dem fra betraktningspunktet for våpenet W, så vel som deres forskjell, dvs. siktefeilen p. På samme måte bestemmes Peff, p*' og p' for våpenet W. Som vist på fig. 7 [sic] vises siktefeilen p for våpenet W og siktefeilen p' for det ytterligere våpen W på monitoren M, idet det siste våpen er tilordnet et deviasjonsmerke Y' som avviker i form og/eller farge fra deviasjonsmerket Y for det første våpen. Disse merker forflytter seg i nærområdet i forhold til referansepunktet O og/eller avbildningen Zz av målet Z. Det første deviasjonsmerke Y er vist i senere tidspunkter ved å bruke Yl, Y2, mens det andre deviasjonsmerke Y' er vist i senere tidspunkter ved bruk av Yl* og Y2\

Claims (23)

1. Fremgangsmåte for å bedømme et våpensystems siktefeil, hvilket system omfatter en avfyringsstyreinnretning (F) for å følge et mål (Z) et våpen (W) med et våpenløp (B), midler for å sikte inn våpenløpet (B), og en fasilitet (EDV), idet avfyringsstyreinnretningen (F) følger målet (Z) og idet midlene for sikting sikter våpenløpet (B), en bilderegistreringsinnretning (V) fast festet til og forflyttet med våpenløpet (B) gjentatt registrerer bilder av målet (Z) og dets omgivelser, og en bildeproduksjonsinnretning (M) viser bildene registrert av bilderegistreringsinnretning (V) og et merke (X), idet merket representerer et punkt på et rettlinjet sikte for våpenet (W), idet et avvik (a) for et bilde av målet (Z) fra merket (X) representerer siktefeilen for våpensystemet, karakterisert ved at sikting av våpenløpet (B) utføres på basis av en ledeberegning som tar hensyn til bevegelsene av målet (Z) og et prosjektil (G) som skal skytes ut fra våpenløpet (B) for å detektere den totale skytefeil omfattende ledeberegningen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at avfyringsstyreinnretningen (F) gjentatte ganger utfører målinger i sporing av målet (Z) for å detektere posisjoner av målet (Z) og tidene ved hvilket målet (Z) inntar disse posisjoner, fasiliteten (EDV) gjentatte ganger ved et tidspunkt (Tc) valgt som tidspunkt for beregning, beregner den tidligere bevegelsesstatus for målet (Z) på basis av målingene av avfyringsstyreinnretningen (F), beregner den forventede fremtidige bevegelsesstatus for målet (Z) på basis av den tidligere bevegelsesstatus for målet (Z), beregner avskjæringstider (T<*>) og tilhørende avskjæringsposisjoner (P<*>), og tar i betraktning en differanse (d, 8) mellom posisjonene for våpenet (W) og avfyringsstyreinnretningen (F), og hastigheten og interne ballistiske data for aktuelle prosjektiler (G) på en slik måte at avskjæringstiden (T<*>) for et prosjektil (G) dersom avfyrt på beregningstidspunktet (Tc) ville ankomme avskjæringsposisjonen (P<*>), og målet (Z) ankommer omgivelsene for avskjæringsposisjonen (P<*>), overfører midlene for sikting av våpenløp (B) et signal når siktetid (TO<*> blir nådd, våpenløpet (B) blir siktet mot avskjæringsposisjonen (T<*>) senest ved tilhørende avskjæringstidspunkt (T<*>), idet avviket (a) korresponderer med en siktefeil som tar hensyn til ledeberegningen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at siktetidspunktet (TO<*>) sammenfaller med avskjæringstidspunktet (T<*>).

4. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at forsinkelser som dannes ved bruk av fremgangsmåten, særlig forsinkelser i overføringen av signaler til midlene for å sikte inn våpenløpet (B), tas i betraktning under beregningene.

5. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at forskjellen (d, 8) mellom våpenets posisjon og avfyringsstyreinnretningen (F) posisjon måles gjentatt, hvorved endringer av denne forskjell, (d, 8) kontinuerlig tas i betraktning under beregningene.

6. Fremgangsmåte ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at et avvik mellom våpenløpets (B) langsgående midtakse (B.l) og en optisk akse for bilderegistreringsinnretningen (V) etableres idet dette avvik tas med i betraktningen ved representasjon av de bilder som registreres av innretningen (V) ved hjelp av bildereproduksjonsinnretningen (M).

7. Innretning (M, V, S.l) for å bedømme siktefeil i et våpensystem, hvilket system omfatter en avfyringsstyreinnretning (F) for å følge et mål (Z), et våpen (W) med et våpenløp (B), midler for å sikte våpenløpet (B), og en dataprosesseringsfasilitet (EDV) med programvare (S), hvor: avfyringsstyreinnretningen (F) har en sensorinnretning for å måle de særskilte posisjoner for målet (Z), og idet innretningen (M, V, S.l) omfatter: en bilderegistreringsenhet (V) fast festet til og forflyttet med våpenløpet (B) for å registrere bilde av målet (Z) og dets omgivelser, en bildereproduksjonsinnretning (M) for å visualisere de registrerte bilder og et merke (X) som representerer et punkt på en rettlinjet siktelinje for våpenet (W), idet et avvik (a) mellom et bilde av målet (Z) og merket (X) tilsvarer siktefeilen for våpensystemet, karakterisert ved at dataprosesseringsinnretningen (EDV) er innrettet for å gjentatte ganger beregne den tidligere bevegelsesstatus for målet (Z), gjentatte ganger ved en tid (Tc) valgt som beregningstidspunkt å utføre en ledeberegning for å fastslå med hensyn for den tidligere bevegelsesstatus for målet (Z) og hastigheten og intern ballistikk for aktuelle prosjektiler (G) i en avskjæringstid (T<*>) og en avskjæringsposisjon (P<*>) på en slik måte at ved avskjæringstid (T<*>) vil et prosjektil (G) om avfyrt ved beregningstidspunktet (Tc), ankomme avskjæringsposisjonen (P<*>), og målet (Z) ankommer omgivelsene til avskjæringsposisjonen (P<*>), og ytterligere programvare (S.l) blir tilveiebrakt for dataprosesseringsfasiliteten (EDV) for å sende et signal til midlene for sikte, som et resultat av ledeberegningen, slik at våpenløpet (B) blir siktet mot avskjæringsposisjonen (P<*>) ved avskjæringstiden (T<*>), slik at siktefeilen visualisert ved midler for bilderegistreringsinnretningen (V) og bildereproduksjonsinnretningen (M), utgjør den totale siktefeil omfattende ledeberegningen.

8. Innretning ifølge krav 7, karakterisert ved at våpenløpet (B) blir siktet inn mot avskjæringsposisjon (P<*>) ved avskjæringstidspunktet (T<*>).

9. Innretning ifølge ett av kravene 7 og 8, karakterisert ved at bildereprodulcsjonsinnredningen (M) er implementert og koplet til bilderegistreringsinnretningen (V) på en slik måte at de registrerte bilder vises umiddelbart.

10. Innretning ifølge ett av kravene 7-9, karakterisert ved at bilderegistreringsinnretning (V) er et videokamera.

11. Innretning ifølge ett av kravene 7-10, karakterisert ved at bilderegistreringsinnretningen (V) er anordnet på en slik måte at en optisk akse for bilderegistreringsinnretningen (V) sammenfaller med en våpenløpakse (B.l).

12. Innretning ifølge ett av kravene 7-11, karakterisert ved at bilderegistreringsenheten (V) er innrettet slik at en optisk akse for bilderegistreringsenheten (V) tilsvarer i det minste i sin retning og fortrinnsvis også i sin posisjon av en våpenløpsakse (B.l).

13. Innretning ifølge ett av kravene 7-12, karakterisert ved at bilderegistreringsenheten (V) er midlertidig festet til våpenet (W).

14. Innretning ifølge ett av kravene 7-12, karakterisert ved at bilderegistreringsenheten (V) er permanent festet til våpenet (W).

15. Innretning ifølge ett av kravene 7-14, karakterisert ved at bildereproduksjonsinnretningen (M) er en monitor.

16. Våpensystem ifølge ett av kravene 7-15, karakterisert ved at det omfatter en innretning for å måle et avvik mellom en optisk akse for bilderegistreringsinnretningen (V) og en våpenløpsakse (B.l) for å kompensere avviket i visualisering av bildene fra bilderegistrermgsinnretningen (V).

17. Innretning ifølge krav 16, karakterisert ved at dataprosesseringsfasiliteten (EDV) er innrettet for å utføre beregninger for å fastslå den nødvendige kompensasjon for avviket av den optiske akse for bilderegistreringsinnretningen (V) fra våpenløpsaksen (B.l) i visualisering av bildene fra bilderegistreringsenheten (V).

18. Innretning ifølge ett av kravene 7-17, karakterisert ved at innretningen omfatter en posisjonsmåleinnretning (W-F) for kontinuerlig å måle endringen i posisjonen for våpenet (W) relativ til avfyringsstyreinnretningen (F) ved bevegelse av våpenet (W), og dataprosesseringsinnretningen (EDV) er innrettet for kontinuerlig å omfatte endringer i den relative posisjonen av våpenet (W) i dens beregninger..

19. Innretning ifølge krav 18, karakterisert ved at posisjonsmålingsinnretningen (W-F) er en intern innretning i våpensystemet.

20. Innretning ifølge krav 18, karakterisert ved at posisjonsmålingsinnretningen (W-F) er en innretning som arbeider sammen med eksterne midler, for eksempel et system (GSP) for global posisjonering.

21. Anvendelse av innretningen ifølge ett av kravene 6-20, karakterisert ved at våpenet (W) er montert på et kjøretøy (Q) og avfyringsstyreinnretningen (F) er stasjonær.

22. Anvendelse av innretningen ifølge ett av kravene 7-20, karakterisert ved at våpenet (W) og avfyringsstyreinnretningen (F) er montert på et kjøretøy (Q).

23. Anvendelse av innretningen ifølge ett av kravene 7-20, karakterisert ved at våpenet (W) er montert på et kjøretøy (Q) som er utsatt for vibrasjoner og eller rystelser og er stabilisert i forhold til dette kjøretøy (Q) ved hjelp av midler for stabilisering.