WO1992018824A1 - Verfahren und vorrichtung zur darstellung von trefferablagen im schützenvisier - Google Patents

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WO1992018824A1
WO1992018824A1 PCT/EP1992/000598 EP9200598W WO9218824A1 WO 1992018824 A1 WO1992018824 A1 WO 1992018824A1 EP 9200598 W EP9200598 W EP 9200598W WO 9218824 A1 WO9218824 A1 WO 9218824A1
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hit
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gunner
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PCT/EP1992/000598
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Inventor
Dieter Kompe
Dieter SCHNIEDERTÜNS
Original Assignee
Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft Mbh
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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
    • F41G3/2644—Displaying the trajectory or the impact point of a simulated projectile in the gunner's sight

Definitions

  • the invention relates to a method and the device necessary for its technical implementation in order to permanently make the expected hit depots, which can be reached with a barrel weapon against a moving target at any time, visible in the sight of the shooter, in relation to the sight line and the enemy position.
  • the state of the art is characterized by the lead calculations already mentioned, some of which also take into account curve movements of the target or accelerations.
  • the likelihood of hits displayed in the sighting image is only known in isolated cases, but so far the stores are only related to your own line of sight and not to the target and where the percentage of errors due to accelerated target movements has not been recorded.
  • the aim of the invention is therefore to provide a method and its technical implementation, which shows a gunner at any time in sight the expected hit position of a projectile or salvo in the target plane, provided that he had fired by the time span of the projectile flight time.
  • the hit list results from the position of the target at the time the floor passes through the target level. First, shooting from a standing position on a moving target is shown, in which the sighting device only executes rotary movements when aiming. The expansion to combat operations from the bicycle will be explained later.
  • the gunner holds the crosshairs of the gunner optics 5 on the (in the most general case, non-uniform) moving target, with which the associated lead values for azimuth and elevation as well as the distance values and thus the projectile flight time can be tapped from the fire control system 1.
  • These values become calculated by a computer 2 and represented in the gunner optics 5 by a small flash of light generated, for example, by means of a cathode ray tube 3, where the projectile will penetrate the target plane after the projectile flight time has elapsed. ( Figure 1).
  • the target plane In the case of relatively slow objects, it is sufficient to define the target plane as the plane that is perpendicular to the line of sight VL and in which the target is at the moment the projectile passes, thus determining the distance between the shooter and the target plane.
  • the hit position of each storey must be continuously shifted in accordance with the directional movements in the image.
  • the sighting image changes constantly in accordance with the tracking movements of the sighting line VL, whereas a projectile that has been released remains on a fixed background as long as it is on the move.
  • any shot cadence can be displayed in the simulator, regardless of the technical feasibility.
  • a new luminous point is added to the tracer in time with the desired cadence, while the one that has just passed through the target plane is deleted after flashing (FIG. 2).
  • the illuminated dots of the projectiles on the way can be omitted and only the flash of light of the projectile of the volley hitting the target level is displayed.
  • Figure 1 shows two implementation options for the insertion of the expected hit positions in the sighting image of a gunner.
  • the first version (with solid connecting lines) applies to a sight with an eyepiece.
  • the fire control data floor flight time, lead values in azimuth and elevation) from a fire control system 1 are continuously recorded here by a digital computer 2. This calculates the current expected hit coordinates of the projectile in the target level and controls one
  • Illuminated dot for example on a cathode ray tube 3, which is faded into the field of view of the gunner optics 5 with the aid of a semi-transparent mirror 4.
  • FIG. 1 the possibility of fading in the hit position in a sight image representation on a video monitor is also indicated by dashed lines, which can be realized either alternatively or parallel to the eyepiece observation.
  • the sighting image is recorded by a video camera 7 either directly or via a beam splitter 6.
  • the video signal is digitized and stored with the aid of image processing electronics 8 integrated in the digital computer 2, the pixel in the overlay image memory corresponding to the determined hit coordinates being light-controlled.
  • the gunner can observe the sighting image with the superimposed target positions on a monitor 9 and then carry out corresponding directional movements.
  • an additional control monitor 10 with video recording 11 can be connected for training purposes.
  • a salvo layer is to be displayed, e.g. One pixel each marks the expected meeting point of each storey still in flight, while the storey hitting the target level by e.g. four pixels is highlighted (star in Figure 2).
  • FIG. 2 shows an example of a sequence of sighting images with the hit position overlay of a projectile volley against a helicopter, which goes from a uniform cross-departure after a 180 ° curve on the opposite course.
  • the advantage of the method according to the invention lies above all in that the gunner is quickly and clearly trained in a sense of the kinematic lead and its dynamics, especially in the case of non-uniform target movements, which ultimately increases the chances of success in target combat operations.

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Abstract

Die Erfindung dient dazu, Trefferablagen mit Rohrwaffen gegen bewegte Ziele zu simulieren und im Visierbild des Schützen sichtbar zu machen. Dadurch gewinnt der Schütze schnell und anschaulich ein Gefühl für den kinematischen Vorhalt und dessen Dynamik bei derVerfolgung bewegter Ziele wie Panzer oder Hubschrauber. Die Erfindung ist sowohl für Ausbildungssimulatoren wie auch in Gefechtsfahrzeugen nutzbar.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Darstellung von Trefferablagen im Schützenvisier
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die zu seiner technischen Realisierung erforderliche Vorrichtung, um die zu erwartenden Trefferablagen, die mit einer Rohrwaffe gegen ein bewegtes Ziel zu jedem beliebigen Zeitpunkt erreichbar sind, permanent im Visier des Schützen sichtbar zu machen, und zwar bezogen auf die Visierlinie und die Gegnerposition.
Das Bekämpfen bewegter Ziele (z.B. Panzer, Hubschrauber, Flugzeuge) mittels Rohrwaffen enthält das prinzipielle Problem, daß der Schütze die Position des Zieles im dreidimensionalen Raum zwar im Moment des Geschoßabgangs kennt, nicht aber die Ablage des Geschoßdurchtrittspunktes durch die Zielebene vom Ziel. Der Grund hierfür liegt in der Geschoß flugzeit, die mehrere Sekunden betragen kann, und der Bewegung des Zieles in dieser Zeitspanne. Diese Ablage läßt sich durch Zielbahnextrapolation und Vorhaltberechnungen vermindern, besonders bei geradlinigen, unbeschleunigten Zielbewegungen. Für den allgemeinen Fall ungeradliniger Zielbahnkurven mit Zielbeschleunigung oder -Verzögerung hat der Richtschütze keine Informationen darüber, wie ein Schuß relativ zum Ziel in jedem beliebigen Zeitpunkt der Zielverfolgung liegen würde. Mit diesem
Wissen könnte er seine Erfolgsaussichten jedoch erheblich besser abschätzen. Der Stand der Technik ist durch die schon erwähnten Vorhaltberechnungen gekennzeichnet, die z.T. auch Kurvenbewegungen des Zieles oder Beschleunigungen berücksichtigen. Im Visierbild angezeigte Trefferwahrscheinlichkeiten sind erst vereinzelt bekannt, wobei bisher die Ablagen aber nur auf die eigene Visierlinie und nicht auf das Ziel bezogen sind und wo der Fehleranteil infolge beschleunigter Zielbewegungen nicht erfaßt ist. Ziel der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und dessen technische Realisierung bereitzustellen, das einem Richtschützen zu jedem Zeitpunkt im Visier die zu erwartende Trefferlage eines Geschosses oder einer Salve in der Zielebene aufzeigt, vorausgesetzt, er hätte um die Zeitspanne der Geschoßflugzeit vorher geschossen. Die Trefferablage ergibt sich aus der Position des Zieles zum Zeitpunkt des Geschoßdurchtritts durch die Zielebene. Zunächst wird das Schießen aus dem Stand auf ein bewegtes Ziel dargestellt, bei dem das Visiergerät beim Richten nur Drehbewegungen ausführt.. Die Erweiterung auf BekämpfungsVorgänge aus der Fahrr wird später erläutert.
Beim Berechnen der Treffwahrscheinlichkeit von Rohrwaffen gegen bewegte Ziele sind vielfältige Fehlereinflüsse mit z.B. komplizierten gegenseitigen Abhängigkeiten zu berücksichtigen. Zur Darstellung der erfindungsgemäßen Problemlösung genügt jedoch eine vereinfachte Behandlung des
Fehlerhaushaltes, so bleibt z.B. neben anderem die ballistische Streuung unberücksichtigt. Der Richtschütze hält das Fadenkreuz der Richtschützenoptik 5, auf dem sich (im allgemeinsten Fall ungleichförmig) bewegenden Ziel, womit die zugehörigen Vorhaltewerte für Azimut und Elevation sowie die Entfernungswerte und damit die Geschoßflugzeit aus dem Feuerleitsystem 1 abzugreifen sind. Aus diesen Werten wird durch einen Rechner 2 berechnet und in der Richtschützenoptik 5 durch einen kleinen z.B. mittels Kathodenstrahlröhre 3 erzeugten Lichtblitz dargestellt , wo das Geschoß die Zielebene nach Ablauf der Geschoßflugzeit durchdringen wird. (Figur 1). Bei relativ langsamen Objekten genügt es, die Zielebene als jene Ebene zu definieren, die senkrecht auf der Visierlinie VL steht und in der sich das Ziel zum Moment des Geschoßdurchtritts befindet, womit die Entfernung Schütze/Zielebene bestimmt ist.
Da die Visierlinie VL während der Geschoßflugzeit weiter dem Ziel nachgeführt wird, muß die Trefferlage eines jeden Geschosses permanent entsprechend den Richtbewegungen laufend im Bild verschoben werden. Das Visierbild ändert sich ständig entsprechend den Nachführbewegungen der Visierlinie VL, ein einmal abgegebenes Geschoß dagegen bleibt, solange es unterwegs ist, auf einen festen Bildhintergrund bezogen.
Wird das Visiergerät mit einer Winkelgeschwindigkeit ωR(t) gerichtet, so ergibt: sich für einen zum Zeitpunkt to unter den Vorhaltewinkel ΩVO = ωR(to) · Δ t abgefeuerten Schuß im Visierbild nach der Geschoßflugzeit Δt als erwarteter Winkelwert der Trafferiaσe t
Figure imgf000005_0001
Für den Sonderfall der konstanten Richtgeschwindigkeit
ωR ≡ ωR(to) ist ΩT = 0, d.h. der eingeblendete Trεfferblitz liegt: dann genau auf der Visierlinie. Ein Ziel, das sich cme: zum Beobachter mit der Winkelgeschwindigkeit ωZ(t) bewegt, wandert während der Geschoßflugzeit Δ t im Visierbild von der Winkelposition ΩZO nach
Figure imgf000006_0001
Man sieht dann im Visierbild die simulierte Trefferablage
Figure imgf000006_0002
Diese Ablage verschwindet insbesondere dann, wenn
- der Richtschütze ohne Zielhaltefehler abfeuert (ΩZO = 0) und
- der Vorhaltewinkel sich mit der Zielbewegung innerhalb der
Geschcßflugzeit deckt, d.h. kein Vorhaltefehler vorliegt (das ist erfüllt für . Für ωZ-ccnst bedeutet
Figure imgf000006_0003
dies, daß der Richtschütze beim Abfeuern das Ziel- auch mit der korrekten Richtgeschwindigkeit ωR = ωZ verfolgen muß. Möglich -aber unwahrscheinlich- ist das Zustandekommen einer Ablage ΔΩ = 0 allerdings auch bei nichtverschwindendem
Zieihaitefehler und Vorhaltεfεhler durch zufällige Kompensation dieser beiden Fehieranteile. Es ist möglich, den Verlauf der erwarteten Trefferlagen, z.B. im Sekundentakt, im Visier sichtbar zu machen. Dadurch entsteht eine Art "Leuchtspur" der Trefferlagen, wobei der Leuchtpunkt für den jeweils aktuellen Geschoßdurchtritt durch die Zielebene hervorgehoben werden kann, z.B. als Trefferblitz, evtl. auch durch Vergrößerung bis zur Größe des ballistischen Streukreises.
Ebenso ist es möglich, die Geschoßgarben einer Maschinenkanone im Visier als Trefferlagenleuchtspur darzustellen, wobei dann ein Leuchtpunkt für je ein Geschoß vorhanden ist, Für Ausbildungszwecke im Simulator können beliebige Schußkadenzen, unabhängig von der waffentechnischen Realisierbarkeit, dargestellt werden. Im Takt der gewünschten Kadenz wird der Leuchtspur ein neuer Leuchtpunkt zugefügt, während der gerade durch die Zielebene gegangene nach dem Aufblitzen gelöscht wird (Figur 2). In Abwandlung hiervon können die Leuchtpunkte der unterwegs befindlichen Geschosse weggelassen werden und jeweils nur der Lichtblitz des auf der Zielebene auftreffenden Geschosse der Salve wird angezeigt.
Figur 1 zeigt zwei Realisierungsmöglichkeiten für die Einblendung der erwarteten Trefferlagen in das Visierbild eines Richtschützen. Die erste Version (mit durchgezogenen Verbindungslinien) gilt für ein Visiergerät mit Okularein- blick. Die Feuerleitdaten (Geschoßflugzeit, Vorhaltewerte in Azimut und Elevation) aus einem Feuerleitsystem 1 werden hier laufend von einem Digitalrechner 2 erfaßt. Dieser berechnet daraus die aktuellen erwarteten Trefferkoordinaten des Geschosses in der Zielebene und steuert damit einen
Leuchtpunkt z.B. auf einer Kathodenstrahlröhre 3, der mit Hilfe eines halbdurchlässigen Spiegels 4 in das Sehfeld der Richtschützenoptik 5 eingeblendet wird. In der Figur 1 ist ferner gestrichelt die Möglichkeit zur Trefferlageneinblendung in eine Visierbilddarstellung auf einem Videomonitor angedeutet, die entweder alternativ oder parallel zur Okularbetrachtung realisiert werden kann. Hier wird entweder direkt oder über einen Strahlenteiler 6 das Visierbild von einer Videokamera 7 aufgenommen. Das Videosignal wird mit Hilfe einer in den Digitalrechner 2 integrierten Bildverarbeitungs-Elektronik 8 digitalisiert und gespeichert, wobei das den ermittelten Trefferkoordinaten entsprechende Pixel im Overlay-Bildspeicher hellgesteuert wird. Auf einem Monitor 9 kann der Richtschütze das Visierbild mit den überlagerten Trefferlagen beobachten und daraufhin entsprechende Richtbewegungen durchführen. Für Ausbildungszwecke kann z.B. ein zusätzlicher Kontrollmonitor 10 mit Videoaufzeichnung 11 angeschlossen werden.
Soll eine Salvenlage dargestellt werden, kann z.B. je ein Pixel den erwarteten Treffpunkt eines jeden noch im Flug oefindlichen Geschosses markieren, während das jeweils auf die Zielebene auftreffende Geschoß durch z.B. vier Pixel optisch hervorgehoben wird (Stern in Figur 2).
Figur 2 zeigt ein Beispiel für eine Folge von Visierbildern mit der Trefferlageneinblendung einer Geschoßsalve gegen einen Hubschrauber, der aus einem gleichförmigen Querabflug nach einer 180°-Kurve auf Gegenkurs geht.
Die bisherige Darstellung war auf das Schießen aus dem
Stand auf ein bewegtes Ziel beschränkt. Dabei brauchten für die Transformationen der erwarteten Trefferkoordinaten in das sich laufend ändernde Visierbild nur Drehbewegungen der Visierlinie infolge des Richtens berücksichtigt werden, de ren Größe von Winkelgebern am schießenden Waffensystem abgenommen werden kann. Erfolgt der Bekämpfungsvorgang dagegen aus der Fahrt (z.B. ein aus der Fahrt schießender Kampfpanzer), so müssen für die Trefferkoordinatentransformationen in das Visierbild auch die Bewegungen des schießenden Fahrzeugs berücksichtigt werden. Dafür benötigt man zusätzlich über das Zeitintervall einer Geschoßflugzeit noch jeweils den 3-dimensionalen Zeitverlauf der Translations und
Roationsbewegungen des Fahrzeugs sowie der Winkelbewegungen der Visierlinie relativ zum Fahrzeug. Die erforderliche
Erfassung der inertialen Fahrzeugbewegungen ist z.B. mit bekannten Fahrzeug-Navigationsanlagen möglich.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt vor allem darin, daß dem Richtschützen schnell und anschaulich ein Gefühl für den kinematischen Vorhalt und dessen Dynamik, vor allem bei ungleichförmigen Zielbewegungen, antrainiert wird, womit letztlich die Erfolgsaussichten bei Zielbekämpfungsvorgängen gesteigert werden.
Bezugszeichenliste
1 Feuerleitsystem
2 Rechner
3 Leuchtpunkterzeuger
4 halbdurchlässiger Spiegel (z. B. Kathodenstrahlröhre)
5 Richtschützenoptik
6 Strahlteiler
7 Videokamera
8 Bilddigitalisiergerät mit Speichereinheit
9 Monitor (für Richtschützen)
10 Kontrollmonitor (für Ausbilder)
11 Videoaufzeichnung
VL Visierlinie

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren und Vorrichtung zur Darstellung von situationsspezifisch zu erwartenden Trefferablagen von Geschossen in der Zielebene eines bewegten Zieles, gekennzeichnet dadurch daß unter Nutzung der im Feuerleitsystem (1) vorhandenen aktuellen Werte für Zielentfernung und für den Vorhalt in Azimut und Elevation die in jedem Zeitpunkt der Zielverfolgung erreichbare momentane Trefferablage, bezogen auf die Visierlinie VL des Schützen und das Ziel, von einem Rechner (2) permanent errechnet und im Visier (5) mittels eines Leuchtpunkterzeugers (3), vorzugsweise einer Kathodenstrahlröhre, oder auf Monitor (9) sichtbar gemacht wird (Figur 1).
Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Trefferablagen von mehreren Schüssen (Salve) gleichzeitig im Visierbild sichtbar gemacht werden, wobei das Leuchtzeichen für jedes Geschoß bei des sen Durchtritt durch die Zielebene verstärkt wird und anschließend erlöscht (Figur 2).
3. Verfahren und Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die technische Realisierung sowohl im Ausbildungssimulator wie im Gefechtsfahrzeug erfolgt.
4. Verfahren und Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Zielverfolgungsbewegun- gen sowie die zeitversetzten Trefferablagen zu Auswertungszwecken vorzugsweise auf Videoband (11) protokolliert werden.
PCT/EP1992/000598 1991-04-12 1992-03-19 Verfahren und vorrichtung zur darstellung von trefferablagen im schützenvisier WO1992018824A1 (de)

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