WO1997027444A1 - Verfahren und vorrichtung zur gefechtssimulation mit mindestens einem real in einer umgebung bzw. gelände operierenden beweglichen waffensystem und einem quasi ortsfesten simulator - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur gefechtssimulation mit mindestens einem real in einer umgebung bzw. gelände operierenden beweglichen waffensystem und einem quasi ortsfesten simulator Download PDF

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WO1997027444A1
WO1997027444A1 PCT/EP1997/000335 EP9700335W WO9727444A1 WO 1997027444 A1 WO1997027444 A1 WO 1997027444A1 EP 9700335 W EP9700335 W EP 9700335W WO 9727444 A1 WO9727444 A1 WO 9727444A1
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weapon
weapon system
simulator
simulated
sight
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PCT/EP1997/000335
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Dieter HINTERTHÜR
Erich Rauer
Jochen Reimer
Jürgen VOLZE
Dietmar Wecker
Otto Spormann
Original Assignee
Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft Mbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41A—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS COMMON TO BOTH SMALLARMS AND ORDNANCE, e.g. CANNONS; MOUNTINGS FOR SMALLARMS OR ORDNANCE
    • F41A33/00—Adaptations for training; Gun simulators
    • 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
    • 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
    • F41G3/2694—Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying using a light emitting device for simulating a target

Definitions

  • the invention relates to a method and an associated device for combat simulation with at least one movable weapon system that actually operates in an environment or terrain and a quasi-stationary simulator.
  • Battlefield simulators for realistic training of certain tactical situations with the aid of computer representations are known.
  • troops practicing in the field their tasks and movements are coupled with troop or combat vehicles simulated by a computer in order to represent neighbors or opponents in this way.
  • the real practitioners can feel the effect of friendly or opposing troops, but cannot perceive them visually and support or combat them. fen. So far it has not been possible to make the simulated troops visible to the crew of real weapon systems. For this reason it has been necessary to separate battles with real an d simulated troops each other, whereby essential che restrictions are given gen in the planning and execution ofThun ⁇ .
  • the most important basic idea of the invention is that a simulated target object image is generated which is faded into existing optics or optronic visual devices of the real weapon systems of real troops, so that these real troops are able to realistically carry out the activities of the simulated troops to experience and pursue.
  • the target-object image is displayed in the correct direction, in terms of distance, dimensions, position and event as a target silhouette in the optics of the real vehicle or the real weapon system.
  • the exact positioning of the virtual target is crucial for a highly precise determination of the location and the direction of the observation and target means. depends, a highly accurate position and azimuth elevation direction measurement of the weapon system, preferably by using a cross-correlated differential GPS and supplementary or alternative detection of the azimuth elevation direction from a gyro system.
  • the target object is displayed in the correct size depending on the object distance and the line of sight to the observer, i.e. to the weapon system.
  • there is a horizontal movement of the object in the eyepiece of an optical system used for example, depending on the object direction, based on the viewing direction of the optical system.
  • the vertical movement of the object in the eyepiece is guaranteed depending on the vertical movement of the optics.
  • optical visual conditions or lines of sight are continuously calculated between the movable weapon system and the simulator, it is possible to generate the target object image as a function of the real visual conditions, the terrain structure and weather conditions.
  • the mutual transmission of position, shot event and failure signal or information can be used to train a mutual fight in the manner of a duel.
  • a complete bilateral duel situation is possible in the mutual fight between a simulated and a real weapon system, using the information for the firing and the transmission of the hit.
  • the target failure is displayed on the simulator side by varying the tactical symbol shown there and in the optics or in the optronic viewing device of the weapon system in the real vehicle by changing the displayed object image on the video side.
  • the calculation of lines of sight necessary for an optimal combat simulation takes place on the basis of a digitized terrain model and can be carried out externally on the part of the simulator, the visual calculations being transmitted to the real weapon system by means of telemetric devices.
  • the line-of-sight calculation can also be carried out on-board in the operating mobile weapon system, in which case delays in the data transmission by radio are excluded in an advantageous manner, and overall the accuracy and speed, based on the concrete viewing angle of the respective optics of the real one Weapons system can be increased.
  • the highly precise determination of the position and direction of the freely operating weapon system and the determination of the weapon angle or a line of sight of a sight or target device in space is carried out either by using a cross-correlated differential GPS or by a combination of the latter with a detection of the Azimuth and elevation direction of the weapon by means of a gyro system, for example by data transfer from the fire control system.
  • two GPS receivers are arranged along the tube core axis of a weapon of the movable weapon system. The data determined in this way, including the alternatively or additionally determined elevation direction of the weapon, are transmitted to the on-board computer of the weapon system, which then determines the position and direction in azimuth and elevation according to algorithms known per se.
  • the inventive fade-in of the simulated object (s) in the correct position, size and position and depending on the implementation of the visibility calculation takes place against the real background of the weapon system operating in the field or the like, with the background field view of the weapon system-internal optics or the optronic viewing device is retained.
  • an on-board computer is used according to the invention which, in addition to the actual calculation of the parameters for the display of the symbol and the symbol output (target object image), the task of communication with a computing unit for evaluating the GPS data and that has communication with the bidirectional data transmission telemetry unit that keeps the connection to the simulator.
  • the turret direction of the real vehicle which in the case of the movable weapon system is based on a main battle tank, the turret direction of the real vehicle, the position of the real vehicle, the elevation of the viewing direction, which corresponds to the elevation of the barrel of the weapon, and the height of the real vehicle above normal zero, the position of the simulated vehicle (simulator), the height of the simulated vehicle above normal zero, the distance between the real vehicle and the simulated vehicle, the angle at which the real vehicle sees the simulated vehicle and the line of sight between the real ⁇ vehicle and simulated vehicle evaluated.
  • the tower direction and the position of the real vehicle as well as the elevation of the viewing direction and the height of the real vehicle above normal zero are supplied by the computing device, which evaluates the GPS data.
  • a representation of the target object image in the optics of the weapon system, i.e. of the real vehicle is given according to the invention when there is a visual connection based on the visual calculation that has been carried out
  • Turret angle in the battle tank embodiment corresponds, for example, within ⁇ 4 ° to the angle at which the real vehicle sees the simulated vehicle and the elevation angle inside half of, for example, ⁇ 4 ° corresponds to the angle at which the real vehicle sees the simulated vehicle.
  • the communication between the simulator and the mobile weapon system takes place via the above-mentioned bidirectional data transmission telemetry units, which are used for sending and receiving position, shot events, failure signals and visual information.
  • the method according to the invention and the associated device enable a so-called live simulation to be linked to a virtual simulation.
  • live simulation crews are in real vehicles, ships or the like and move in real terrain or in a real environment. The site itself is instructed.
  • the simulation portion is essentially limited to the simulation of the weapon effect.
  • the crews are in or in front of a simulator that realistically represents a weapon system.
  • the battlefield itself is synthetic.
  • Several simulators can be coupled, with the crews fighting against one another or together against a computer-generated enemy.
  • an additional exchange and comparison of information such as the state of the real vehicle, position of the real vehicle in real terrain, shot notification of the real vehicle, state of the simulated vehicle, position of the simulated vehicle in the digital terrain, beginning and end of the theoretical view from the real vehicle to the simulated vehicle, direction and movement behavior of the trough of the real vehicle and the shot of the simulated vehicle.
  • the additional simulated representation of neighbors and opponents against a real background is particularly advantageous, so that a restriction of the scenario design is not necessary.
  • FIG. 1 shows a block diagram of the device for carrying out the combat simulation method in a first embodiment
  • FIG. 2 shows an expanded device for combat simulation according to a second embodiment
  • FIG. 3 shows a block diagram for determining the highly precise position and angle determination on the movable weapon system that is actually operating in the terrain; 4a and 4b representations of activities and events in a duel between simulator (red) and real weapon system (blue);
  • Figure 5 is a view through the internal weapon system optics of the operating weapon system against a real background.
  • FIG. 1 represents a block diagram of the device according to the invention.
  • the device according to the first exemplary embodiment essentially consists of two components, namely the area simulation 1 and the area vehicle, which comprises the stationary vehicle base 2 and the mobile part 3 of the vehicle.
  • the data are transmitted in a predetermined protocol on an optical fiber link, the vehicle base 2 and the mobile part 3 of the vehicle being transmitted over a radio link, i.e. telemetric, communicate with each other.
  • a radio link i.e. telemetric
  • a personal computer is provided as the simulation computer 4, which contains the corresponding software components of the simulation which are necessary for displaying the position and for controlling the visual computer 5.
  • the visual computer 5 is located in the area of simulation 1, the results of the visual line computer 5 reaching the vehicle base 2 via the simulation computer 4 and from there via a modem to the bidirectional data transmission telemetry unit 6, both of which Vehicle base 2 is present as well as in the mobile part of vehicle 3 and is thus available to the mobile weapon system operating in the field.
  • the result can also be obtained with correspondingly powerful bidirectional data transmission telemetry units 6 the simulation are sent from the simulation computer 4 to the mobile part 3 .
  • a central computer 7 processes the data delivered via radio, ie via the bidirectional data transmission telemetry units 6, determines visibility data and delivers the result back to the vehicle so that a simulated target object image can be faded in there.
  • Known radio units 8 are used to handle radio traffic between the vehicle base 2 and the mobile part 3.
  • a stationary GPS station 9 the position of which has been determined with high accuracy, serves as a reference source for a known satellite-based positioning method DGPS.
  • the relevant data of the reference GPS station 9 are transmitted to a receiver 10 in the mobile part 3 via a corresponding modem and with the aid of a radio link.
  • the GPS antennas of the GPS receiver 11 arranged, for example, along the barrel core axis on the weapon muzzle and on the weapon shield of a weapon serve to determine the azimuth and elevation of the weapon and the position of the weapon system in cooperation with the GPS reference data.
  • a first on-board computer 12 With a first on-board computer 12, a highly precise position and direction measurement in the azimuth of the weapon system and a detection of the elevation direction are then carried out on the basis of the DGPS information.
  • the position determination system used is a cross-correlated differential GPS, which enables an exact determination of the coordinates of the location in the area of approximately 3 cm in real time.
  • the arrangement of the GPS receivers 11 along the tube core axis on the tower of the mobile part 3 enables an exact determination of the observation and firing direction in the range of approximately 7.5 lines in real time.
  • the direction of elevation of the weapon can be detected using an inclinometer (see FIG. 2) and the azimuth can be obtained from an in-vehicle navigation system or from a gyro system. The latter data then reach the first on-board computer 12 (FIG. 2).
  • the position and direction data determined by the first on-board computer 12 are fed to a second on-board computer 13, which in turn is connected to the bidirectional data transmission telemetry unit 6 arranged on the mobile part 3.
  • the task of the second on-board computer 13 is to calculate and display the simulated target, taking into account the visibility, the size, the direction and the possible loss of the target on hits.
  • a VGA signal is received, which arrives at a monitor 14 which fades in a target object image into the beam path of an optical system (commander's periscope) present in the mobile part.
  • an optical system commander's periscope
  • Shot button 15 is provided, with which the simulation of a weapon operation on the part of the mobile part 3 is possible.
  • the shot information is returned to the simulator 1 via the second on-board computer 13 and the bidirectional data transmission telemetry units 6.
  • a computer-operated data link "PDU for DIS" 20 and 21 is provided, which communicates via an optical fiber cable.
  • PDU for DIS Protocol Data Unit for Distributed Interactive Simulation
  • Additional simulators 1 or other movable real weapon systems can be connected to carry out extensive exercises via the PDU-for-DIS route.
  • An operating data acquisition system 22 is connected to the computer 7, which is arranged in the vehicle base 2, and receives data for processing the azimuth angle of a vehicle navigation system 25 via a radio link 23, 24.
  • the components 26 and 27 are part of the standard equipment of an experimental combat training system and are used for position detection independent of the GPS receivers 11.
  • the inclinometer 28 already mentioned in the explanation of the exemplary embodiment according to FIG. 1 serves to determine the elevation angle of the weapon or, in the operating mode "commander leads main weapon", also to determine the line of sight of a sight or target device, not shown.
  • components already present in the operating weapon system can also be used to increase the accuracy of the position and direction determination in order to implement the simulation method.
  • the output signals of the vehicle navigation system 25 it is possible to carry out a meaningful interpretation in the event of the GPS receiver 11 failing, so that the overall operability of the system is retained.
  • a vehicle navigation system 30 (corresponds to 25 according to FIG. 2) is provided, which interacts with the already mentioned on-board computer 34 via a standardized interface.
  • the GPS antennas 31, 32 which are preferably arranged at a maximum distance along the barrel core axis of the weapon system, provide output signals which, in conjunction with reference signals from the stationary GPS receiver 33, enable the on-board computer 34 to position, the height, the azimuth and also the elevation to determine the weapon system.
  • the transmission path 35 shown in FIG. 3 corresponds to that of the figures 1 and 2 explained communication connection between the base GPS 9 and the receiver 10 arranged in the mobile part 3.
  • the position and angle data are then fed to a second on-board computer 36, which corresponds to the on-board computer 13 according to FIGS. 1 and 2.
  • This second on-board computer 36 in turn provides a video signal for target insertion.
  • GPS receivers 31 and 32 which receive correction data from the basic GPS 33 via a telemetry link.
  • the location of the base GPS 33 is precisely measured and known.
  • the GPS receivers 31 and 32 pass on their data via the aforementioned, preferably V24 interface, to the first on-board computer 34 arranged in the vehicle.
  • the vehicle navigation system 30 determines the position in UTM (Universal Transversal Mercator Projection) and the angle, based on the north grid.
  • UTM Universal Transversal Mercator Projection
  • FIGS. 4a and 4b it is to be explained how mutual exchange of information and combat within the framework of a combat exercise is possible with the mutual data exchange between weapon system and simulator (system blue and system red), and how the corresponding events are presented.
  • the real weapon system operating in the terrain is released by means of the shot button 15 (FIGS. 1 and 4)
  • Figure 2 a shot event, which is signaled by pyrotechnics attached to the vehicle.
  • the vehicle in the simulator which is identified by a tactical symbol, is removed or provided with a corresponding X symbol.
  • the shot event triggered by the real weapon system is shown in the simulator illuminated by the flashing of the tactical symbol and by a line of fire.
  • the tactical symbol flashes in the latter and a corresponding shot line is shown in the direction of the target.
  • the tactical symbol of the real vehicle is changed in the simulator, i.e. marked with an X or otherwise marked as destroyed.
  • a shot can be fired in the real weapon system by lighting up or
  • Flashing of the simulated target object image in the monitor i.e. in the weapon system internal optics.
  • a hit triggered by the simulated object, is triggered by an all-round light that is on the real one
  • Weapon system is arranged, and clearly by a signal tone.
  • hits and failure events can be recorded via the computer 7 (FIG. 2) and taken into account for later evaluation.
  • FIG. 5 it is to be shown according to one embodiment how the image in the eyepiece of a weapon-internal optics is represented at approximately 8 times magnification.
  • the faded-in, simulated target object image simulates a Leopard main battle tank and is about 500 m away in the transverse position.
  • the contrast of the target display to the terrain depends on the brightness of the terrain and thus on the time of day and the position of the sun and can be adapted and optimized by inserting filters in front of the lens of the internal weapon system optics or by electronic means.
  • the target display is adapted to the given opening angle, 8 ° in the example shown.
  • a target is only shown if a line of sight calculation has shown that there is a view of the target.
  • the azimuth position of the target in the image can be determined and displayed every second.
  • a target positioning in elevation takes place every second.
  • the step size for the height of the target above sea level is approx. 0.2 m.
  • the step size which is specified by GPS angle, only the resolution of the monitor that represents the target is decisive.
  • the size of the target is changed by a corresponding factor.
  • the target state is initially represented in the form of an intact target or in the form of a failed target, by a symbol without a tower, a shooting target appearing flashing frontally. It is within the meaning of the present exemplary embodiments that diverse variations of the target representation, e.g. for the simulation of battles on land, on water and in the air.
  • the simulated target object image is faded into the weapon system-internal optics. This is possible, for example, by means of a special adapter which has a color monitor which can be used directly or via a video editing receives the corresponding video signal from the on-board computer.
  • the color monitor including imaging optics which may have a deflecting mirror, is arranged outside and is only integrated into the beam path of the weapon optics through an opening provided in the factory, for example by using a semi-transparent mirror becomes.
  • the color monitor can be a cathode ray or an LCD display, and in the latter case the LCD display can also be arranged directly in the beam path or in front of the eyepiece of the weapon optics.
  • the weapon optics are optronic components, e.g. based on a camera system in the visible and / or infrared range, then there is the possibility of electronically fading in the target object image into the terrain sections captured by the optronic arrangement.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gefechtssimulation mit einem real in einer Umgebung bzw. Gelände operierenden beweglichen Waffensystem und einem quasi ortsfesten Simulator. Durch eine hochgenaue laufende Bestimmung von Position und Richtung des frei operierenden Waffensystems und Ermittlung des Waffenwinkels oder einer Visierlinie eines Sicht- bzw. Zielgerätes im Raum sowie laufende telemetrische Übertragung und Aktualisierung von Position, Schußereignis und Ausfalldaten vom Simulator zum operierenden Waffensystem sowie Übertragung der Position und Richtung des operierenden Waffensystems einschließlich des ermittelten Waffenwinkels oder der Visierlinie eines Sicht- bzw. Zielgerätes und eines Schußereignisses sowie eines Ausfallsignals zum Simulator kann nach Aufbereiten der vom Simulator übertragenen und durch das Waffensystem empfangenen Daten durch einen Bordrechner ein simuliertes Ziel-Objektbild erzeugt werden, das in eine waffensysteminterne Optik oder eine optronische Sichteinrichtung vor realem Hintergrund eingeblendet wird. Hierdurch besteht die Möglichkeit einer Duell-Gefechtssimulation, wobei im Unterschied zum Bekannten das real operierende Waffensystem den simulierten Gegner oder Nachbarn vor realem Hintergrund als visuelle Darstellung erhält. Mittels der Erfindung gelingt die Kopplung von real im Gelände übenden Truppen mit von einem Rechner simulierten Truppen, wobei die simulierten Truppen für die Besatzung realer Waffensysteme sichtbar gemacht werden. Die real Übenden können durch die Einblendung simulierter Truppen in die Optiken realer Waffensysteme nicht nur die Wirkung befreundeter oder gegnerischer Truppen spüren, sondern diese darüber hinaus sehen und damit unterstützen oder bekämpfen.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Gefechtssimulation mit mindestens einem real in einer Umgebung bzv. Gelände operierenden beweglichen Waffensystem und einem quasi ortsfesten Simulator
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine zugehörige Vor¬ richtung zur Gefechtssimulation mit mindestens einem real in einer Umgebung bzw. einem Gelände operierenden beweglichen Waffensystem und einem quasi ortsfesten Simulator.
Gefechtsfeldsimulatoren zum realitätsnahen Trainieren bestimm¬ ter taktischer Situationen unter Zuhilfenahme von Computerdar¬ stellungen sind bekannt. Hier werden beispielsweise real im Gelände übende Truppen, deren Aufgaben und Bewegungen mit von einem Rechner simulierten Truppen- oder Gefechtsfahrzeugen ge¬ koppelt, um auf diese Weise Nachbarn oder Gegner darzustellen. Bei bekannten Einrichtungen können die real Übenden zwar die Wirkung befreundeter oder gegnerischer Truppen spüren, diese jedoch nicht visuell wahrnehmen und unterstützen oder bekämp- fen. Es war bisher nicht möglich, die simulierten Truppen für die Besatzung realer Waffensysteme sichtbar zu machen. Aus diesem Grunde war es bisher notwendig, Gefechte mit realen und simulierten Truppen voneinander zu trennen, wodurch wesentli- che Einschränkungen bei der Anlage und Durchführung von Übun¬ gen gegeben sind.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Gefechtssimu- lation mit einem real in einer Umgebung bzw. Gelände operie¬ renden beweglichen Waffensystem und einem quasi ortsfesten Si¬ mulator anzugeben, das bzw. die es gestattet, den übenden re¬ alen Truppen visuell den jeweiligen Standort und die Aktivitä¬ ten simulierter Truppen darzulegen, so daß sich die Effizienz und die Realitätsnähe von auf dieser Basis durchgeführten Ge¬ fechtsfeldübungen oder dergleichen erhöht.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt mit einem Verfah¬ ren nach den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie einer Vor- richtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 9, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestal¬ tungen und Weiterbildungen umfassen.
Der wesentlichste Grundgedanke der Erfindung besteht darin, daß ein simuliertes Ziel-Objektbild erzeugt wird, welches in vorhandene Optiken oder optronische Sichtgeräte der realen Waffensysteme realer Truppen eingeblendet wird, so daß diese realen Truppen in der Lage sind, die Aktivitäten der simulier¬ ten Truppen wirklichkeitsnah zu erfahren und zu verfolgen. In Ausgestaltung des Grundgedankens der Erfindung wird das Ziel- Objektbild entfernungs-, dimensions-, läge- und ereignisrich¬ tig als Zielsilhouette in der Optik des Realfahrzeuges bzw. des realen Waffensystems dargestellt.
Gemäß einem weiteren Grundgedanken der Erfindung wird aufgrund der Tatsache, daß die exakte Positionierung des virtuellen Zieles entscheidend für eine hochgenaue Ermittlung des Stand¬ ortes und der Richtung der Beobachtungs- und Zielmittel ab- hängt, eine hochgenaue Positions- und Azimut-Elevations- Richtungsvermessung des Waffensystems, vorzugsweise durch den Einsatz eines kreuzkorrelierten Differential-GPS und ergänzen¬ der oder alternativer Erfassung der Azimut-Elevationsrichtung aus einem Kreiselsystem vorgenommen.
Durch die derart erfolgende laufende hochgenaue Bestimmung von Position und Richtung des frei operierenden Waffensystems und Ermittlung des Waffenwinkels oder einer Visierlinie eines Sicht- bzw. Zielgerätes im Raum und die entsprechende laufende telemetrische Übertragung und Aktualisierung von Position, Schußereignis und Ausfallsignal vom Simulator zum operierenden Waffensystem sowie Übertragung der Position und Richtung des operierenden Waffensystems einschließlich des ermittelten Waf- fenwinkels oder der Visierlinie eines Sicht- bzw. Zielgerätes im Raum, eines Schußereignisses sowie eines Ausfallsignals zum Simulator ist ein im Waffensystem vorhandener Bordcomputer un¬ ter Nutzung von Position und Richtung des Waffensystems in der Lage, das simulierte Ziel-Objektbild zu erzeugen und, wie be- reits erwähnt, in die waffensysteminterne Optik oder die vor¬ handene optronische Sichteinrichtung einzublenden.
Die Anzeige des Zielobjektes erfolgt in dimensionsrichtiger Größe abhängig von der Objektentfernung und der Sichtlinie zum Beobachter, d.h. zum Waffensystem. Darüber hinaus erfolgt eine Horizontalbewegung des Objektes im Okular einer beispielsweise verwendeten Optik, je nach Objektrichtung, bezogen auf die Blickrichtung der Optik. Ebenso wird die Vertikalbewegung des Objektes im Okular in Abhängigkeit von der Vertikalbewegung der Optik gewährleistet.
Dadurch, daß gemäß einem weiteren Grundgedanken der Erfindung ständig optische Sichtbedingungen bzw. Sichtlinien zwischen beweglichem Waffensystem und Simulator berechnet werden, ist es möglich, das Ziel-Objektbild in Abhängigkeit von den realen Sichtverhältnissen, der Geländestruktur und Wetterbedingungen zu erzeugen. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist durch die gegenseitige Übertragung von Position, Schußereignis und Aus¬ fallsignal bzw. -information eine gegenseitige Bekämpfung nach Art eines Duells trainierbar. Hierbei ist eine vollständige beidseitige Duellsituation beim gegenseitigen Kampf zwischen einem simulierten und einem realen Waffensystem unter Ausnut¬ zung der Informationen zur Schuß- und zur Trefferübermittlung möglich.
Die Darstellung des Zielausfalles erfolgt auf der Seite des Simulators durch Variation des dort dargestellten taktischen Symbols und in der Optik bzw. in der optronischen Sichtein¬ richtung des Waffensystems im Realfahrzeug durch videoseitige Veränderung des dargestellten Objektbildes.
Die für eine optimale Gefechtssimulation notwendige Berechnung von Sichtlinien erfolgt anhand eines digitalisierten Gelände¬ modells und ist extern auf Seiten des Simulators durchführbar, wobei eine Übertragung der Sichtberechnungen zum realen Waf- fensystem mittels telemetrischer Einrichtungen erfolgt. Alter¬ nativ kann die Sichtlinienberechnung auch im operierenden be¬ weglichen Waffensystem bordintern durchgeführt werden, wobei dann in vorteilhafter Weise Verzögerungen bei der Datenüber¬ tragung mittels Funk ausgeschlossen sind und sich insgesamt die Genauigkeit und Schnelligkeit, bezogen auf den konkreten Sichtwinkel der jeweiligen Optik des realen Waffensystems er¬ höhen läßt.
Erfindungsgemäß erfolgt die hochgenaue Bestimmung von Position und Richtung des frei operierenden Waffensystems und die Er¬ mittlung des Waffenwinkels oder eine Visierlinie eines Sicht¬ bzw. Zielgerätes im Raum entweder durch den Einsatz eines kreuzkorrelierten Differential-GPS oder durch eine Kombination des letzteren mit einer Erfassung der Azimut- und Elevations- richtung der Waffe mittels eines Kreiselsystems, z.B. durch Datenübernahme aus dem Feuerleitsystem. In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung werden zwei GPS-Empfänger längs der Rohrseelenachse einer Waffe des beweg¬ lichen Waffensystems angeordnet. Die so ermittelten Daten ein¬ schließlich der alternativ oder ergänzend ermittelten Eleva- tionsrichtung der Waffe werden zum Bordcomputer des Waffensy¬ stems übertragen, der dann nach an sich bekannten Algorithmen eine Positions- und Richtungsbestimmung in Azimut und Eleva- tion vornimmt. In dem Falle, wo zeitweise aufgrund Empfangs¬ störungen des GPS-Systems Daten ausfallen, besteht erfindungs- gemäß die Möglichkeit einer Interpolation und/oder der Kombi¬ nation des absoluten Meßsystems mit einem inkrementalen Meßsy¬ stem, z.B. Beschleunigungssensoren zur Erfassung der Bewegung und der momentanen Lage des Waffensystems.
Das erfindungsgemäße Einblenden des oder der simulierten Ob¬ jekte läge-, großen- und positionsrichtig sowie in Abhängig¬ keit der Durchführung der Sichtbarkeitsberechnung erfolgt vor dem realen Hintergrund des im Gelände oder dergleichen operie¬ renden Waffensystems, wobei der Hintergrund-Geländeblick über die waffensysteminterne Optik bzw. die optronische Sichtein¬ richtung erhalten bleibt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Einblen¬ dung eines erzeugten Video-Monitorbildes, welches das Ziel- Objektbild darstellt, in den Strahlengang einer Waffenoptik, z.B. eines Periskopes, vorgenommen. Es ist sichergestellt, daß eine vollständige Überdeckung der im Okular sichtbaren Flächen durch das Monitorbild erfolgt, so daß das simulierte Ziel- Objektbild über die gesamte im Okular sichtbare Fläche beweg- bar ist.
Alternativ besteht die Möglichkeit, insbesondere bei optroni¬ schen Sichtsystemen, die Videosignale des Ziel-Objektbildes mit der Abbildung des realen Hintergrundes zu verknüpfen und auf dem bordinternen Sichtsystem, z.B. einem Monitor, darzu¬ stellen. Zur Verbesserung der Darstellbarkeit des Ziel-Objektbildes, insbesondere bei kritischen Sichtverhältnissen, bezogen auf den realen Hintergrund, wird in einer Ausführungsform der Er¬ findung vorgeschlagen, eine Anpassung der Helligkeit des Ziel- Objektbildes auf dem Monitor, d.h. sichtbar im Okular, in Ab¬ hängigkeit von der Umgebungshelligkeit, vorzunehmen.
Für die exakte Darstellung des Ziel-Objektbildes wird erfin¬ dungsgemäß ein Bordcomputer eingesetzt, welcher neben der eigentlichen Berechnung der Parameter für die Einblendung des Symbols und der Symbolausgabe (Ziel-Objektbild) die Aufgabe der Kommunikation mit einer Recheneinheit zur Auswertung der GPS-Daten und der Kommunikation mit der bidirektionalen Daten- übertragungstelemetrieeinheit hat, die die Verbindung zum Si- mulator hält.
Bei einer speziellen Ausführungsform der Erfindung, die bei dem beweglichen Waffensystem von einem Kampfpanzer ausgeht, werden die Turmrichtung des Realfahrzeuges, die Position des Realfahrzeuges, die Elevation der Blickrichtung, die der Ele- vation des Rohres der Waffe entspricht, die Höhe des Realfahr¬ zeuges über Normalnull, die Position des simulierten Fahrzeu¬ ges (Simulator) , die Höhe des simulierten Fahrzeuges über Nor¬ malnull, die Entfernung zwischen Realfahrzeug und simuliertem Fahrzeug, der Winkel, unter dem das Realfahrzeug das simu¬ lierte Fahrzeug sieht und die Sichtverbindung zwischen Real¬ fahrzeug und simuliertem Fahrzeug ausgewertet.
Die Turmrichtung und die Position des Realfahrzeuges sowie die Elevation der Blickrichtung und die Höhe des Realfahrzeuges über Normalnull werden von der Recheneinrichtung geliefert, die die GPS-Daten auswertet. Eine Darstellung des Ziel-Objekt¬ bildes in der Optik des Waffensystems, d.h. des Realfahrzeu¬ ges, ist erfindungsgemäß dann gegeben, wenn eine Sichtverbin- düng aufgrund der vollzogenen Sichtberechnung besteht, der
Turmwinkel bei der Ausführungsform Kampfpanzer innerhalb von z.B. ± 4° dem Winkel entspricht, unter dem das reale Fahrzeug das simulierte Fahrzeug sieht und der Elevationswinkel inner- halb von z.B. ± 4° dem Winkel entspricht, unter dem das reale Fahrzeug das simulierte Fahrzeug sieht.
Erfindungsgemäß erfolgt die Kommunikation zwischen Simulator und beweglichem Waffensystem über der erwähnten bidirektiona¬ len Datenübertragungstelemetrieeinheiten, die dem Senden und Empfangen von Position, Schußereignissen, Ausfallsignalen und SichtInformationen dienen.
Alles in allem gelingt es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der zugehörigen Vorrichtung eine sogenannte Live Simula¬ tion mit einer Virtual Simulation zu verknüpfen. Bei der Live Simulation befinden sich Besatzungen in realen Fahrzeugen, Schiffen oder dergleichen und bewegen sich im realen Gelände bzw. in einer realen Umgebung. Das Gelände selbst ist instru¬ mentiert. Der Simulationsanteil beschränkt sich im wesentli¬ chen auf die Simulation der Waffenwirkung.
Bei der Virtual Simulation befinden sich die Besatzungen in oder vor einem Simulator, der realitätsnah ein Waffensystem repräsentiert. Das Gefechtsfeld selbst ist synthetisch. Meh¬ rere Simulatoren können gekoppelt sein, wobei die Besatzungen gegeneinander oder gemeinsam gegen einen rechnergenerierten Feind kämpfen. Bei der vorerwähnten erfindungsgemäßen Kopplung von Live Simulation mit Virtual Simulation wird ein zusätzli¬ cher Austausch und Abgleich von Informationen, wie z.B. Zu¬ stand des Realfahrzeuges, Position des Realfahrzeuges im realen Gelände, Schußmeldung des Realfahrzeuges, Zustand des simulierten Fahrzeuges, Position des simulierten Fahrzeuges im digitalen Gelände, Beginn und Ende der theoretischen Sicht vom Realfahrzeug zum simulierten Fahrzeug, Richtung und Bewegungs¬ verhalten der Wanne des Realfahrzeuges und Schußmeldung des simulierten Fahrzeuges vorgenommen. Durch diese Daten, die eine Minimalkonfiguration darstellen, wird es möglich, daß sowohl das simulierte Fahrzeug über die Aktivitäten des Real¬ fahrzeuges informiert ist, als auch eine Information in umge¬ kehrter Richtung erfolgt, so daß das reale Waffensystem, d.h. das Realfahrzeug, ständig Daten über das simulierte Fahrzeug erhält, das darüber hinaus optisch vor realem Hintergrund in Erscheinung tritt.
Die Kopplung von Live Simulation mit Virtual Simulation gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren und der zugehörigen Vorrich¬ tung führt einerseits zu Kosteneinsparungen und andererseits zum Erhalt der notwendigen Akzeptanz durch die größere Reali¬ tätsnähe.
Insbesondere von Vorteil ist die ergänzende simulierte Dar¬ stellung von Nachbarn und Gegnern vor realem Hintergrund, so daß eine Einschränkung der Szenariengestaltung nicht notwendig ist.
Da eine Kopplung von Simulationssystemen unterschiedlicher Hierarchieebenen möglich ist, kann darüber hinaus Leitungs¬ und Hilfspersonal eingespart werden oder es können gleichzei¬ tig Auszubildende mehrerer Führungsebenen trainiert werden.
Die Erfindung soll nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
Hierbei zeigen:
Figur 1 ein Blockschaltbild der Vorrichtung zur Durchführung des Gefechtssimulationsverfahrens in einer ersten Aus- führungsform;
Figur 2 eine erweiterte Vorrichtung zur Gefechtssimulation ge¬ mäß einer zweiten Ausführungsform;
Figur 3 ein Blockschaltbild zur Ermittlung der hochgenauen Positions- und Winkelbestimmung am real im Gelände operierenden beweglichen Waffensystem; Figur 4a und 4b Darstellungsformen von Aktivitäten und Ereig¬ nissen bei einem Duell zwischen Simulator (Rot) und realem Waffensystem (Blau) ;
Figur 5 einen Blick durch die waffensysteminterne Optik des operierenden Waffensystems vor realem Hintergrund.
Mit Hilfe der Figur 1, welche ein Blockschaltbild der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung darstellt, soll zunächst ein erstes Ausführungsbeispiel erläutert werden.
Die Vorrichtung gemäß erstem Ausführungsbeispiel besteht im wesentlichen aus zwei Komponenten, nämlich dem Bereich Simula¬ tion 1, und dem Bereich Fahrzeug, welcher die stationäre Fahr- zeugbasis 2 und den mobilen Anteil 3 des Fahrzeuges umfaßt.
Zwischen dem Simulationsbereich 1 und der stationären Fahr¬ zeugbasis 2 werden die Daten in einem vorgegebenen Protokoll auf einer Lichtleiterstrecke übertragen, wobei die Fahrzeugba- sis 2 und der mobile Anteil 3 des Fahrzeuges über eine Funk¬ strecke, d.h. telemetrisch, miteinander kommunizieren.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist ein Per¬ sonalcomputer als Simulationsrechner 4 vorgesehen, welcher die entsprechenden Softwareanteile der Simulation, die zur Dar¬ stellung der Lage und zur Ansteuerung des Sichtrechners 5 not¬ wendig sind, enthält. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel be¬ findet sich der Sichtrechner 5 im Bereich Simulation 1, wobei die Ergebnisse des Sichtlinienrechners 5 über den Simulations- rechner 4 auf die Fahrzeugbasis 2 gelangen und von dort über ein Modem zur bidirektionalen Datenübertragungstelemetrieein- heit 6 gelangen, die sowohl in der Fahrzeugbasis 2 als auch im mobilen Teil des Fahrzeuges 3 vorhanden ist und somit dem im Gelände operierenden beweglichen Waffensystem zur Verfügung stehen.
Alternativ kann bei entsprechend leistungsfähigen bidirektio¬ nalen Datenübertragungstelemetrieeinheiten 6 auch das Ergebnis der Simulation aus dem Simulationsrechner 4 zum mobilen Teil 3 gesendet werden. Ein zentraler Rechner 7 bearbeitet die über Funk, d.h. über die bidirektionalen Datenübertragungsteleme- trieeinheiten 6, gelieferten Daten, ermittelt Sichtbarkeitsda- ten und liefert das Ergebnis an das Fahrzeug zurück, damit dort die Einblendung eines simulierten Ziel-Objektbildes mög¬ lich wird.
An sich bekannte Sprechfunkeinheiten 8 dienen der Abwicklung des Funkverkehrs zwischen Fahrzeugbasis 2 und dem mobilen Teil 3. Eine ortsfeste GPS-Station 9, deren Position mit hoher Ge¬ nauigkeit bestimmt wurde, dient als Referenzquelle für ein an sich bekanntes satellitengestütztes Positionsbestimmungsver¬ fahren DGPS.
Die relevanten Daten der Referenz GPS-Station 9 werden über ein entsprechendes Modem und unter Zuhilfenahme einer Funk¬ strecke zu einem Empfänger 10 im mobilen Teil 3 übertragen. Die beispielsweise längs der Rohrseelenachse an der Waffenmün- düng und am Waffenschild einer Waffe angeordneten GPS-Antennen des GPS-Empfängers 11 dienen der Bestimmung von Azimut und Elevation der Waffe und der Position des Waffensystems im Zu¬ sammenwirken mit den GPS-Referenzdaten. Mit einem ersten Bordrechner 12 wird dann auf der Grundlage der DGPS-Informa- tionen eine hochgenaue Positions- und Richtungsvermessung im Azimut des Waffensystems und eine Erfassung der Elevations- richtung vorgenommen.
Beim verwendeten Positionsbestimmungssystem handelt es sich um ein kreuzkorreliertes Differential-GPS, das eine exakte Be¬ stimmung der Koordinaten des Standortes im Bereich von ca. 3 cm in Echtzeit ermöglicht.
Durch die Anordnung der GPS-Empfänger 11 längs der Rohrseelen- achse am Turm des mobilen Teiles 3 ist eine exakte Bestimmung der Beobachtungs- und Schußrichtung im Bereich von ca. 7,5 Strich in Echtzeit möglich. Zusätzlich kann eine Erfassung der Elevationsrichtung der Waffe anhand eines Inklinometers erfolgen (siehe Figur 2) und der Azimut aus einer fahrzeuginternen Navigationsanlage bzw. aus einem Kreiselsystem gewonnen werden. Letztere Daten gelan- gen dann auf den ersten Bordrechner 12 (Figur 2) .
Die vom ersten Bordrechner 12 ermittelten Positions- und Rich¬ tungsdaten werden auf einen zweiten Bordrechner 13 geführt, der wiederum mit der am mobilen Teil 3 angeordneten bidirek- tionalen Datenübertragungstelemetrieeinheit 6 in Verbindung steht.
Die Aufgabe des zweiten Bordrechners 13 besteht in der Berech¬ nung und Darstellung des simulierten Zieles unter Berücksich- tigung der Sichtbarkeit, der Größe, der Richtung und des mög¬ lichen Zielausfalles bei Treffer. Ausgangsseitig des zweiten Bordrechners 13 wird ein VGA-Signal erhalten, das auf einen Monitor 14 gelangt, der ein Ziel-Objektbild in den Strahlen¬ gang einer im mobilen Teil vorhandenen Optik (Kommandanten- periskop) einblendet. Darüber hinaus ist eine sogenannte
Schußtaste 15 vorgesehen, mit der die Simulation einer Waffen¬ betätigung seitens des mobilen Teiles 3 möglich wird. Die Schußinformation gelangt über den zweiten Bordrechner 13 und die bidirektionalen Datenübertragungstelemetrieeinheiten 6 zu- rück auf den Simulator 1.
Gemäß einem weiteren, zweiten Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist zusätzlich zu den in Figur 1 bereits erläuterten Komponen¬ ten, die dieselben Bezugszeichen aufweisen, eine rechnerbe- triebene Datenstrecke "PDU for DIS" 20 und 21 vorgesehen, die über ein Lichtleitkabel kommuniziert. (PDU for DIS = Protocol Data Unit for Distributed Interactive Simulation) . Über die PDU-for-DIS-Strecke können weitere Simulatoren 1 bzw. weitere bewegliche reale Waffensysteme zur Durchführung umfassender Übungen angeschlossen werden.
Ein Betriebsdatenerfassungssystem 22 steht mit dem Rechner 7, der in der Fahrzeugbasis 2 angeordnet ist, in Verbindung und erhält seinerseits über eine Funkstrecke 23, 24 Daten zur Auf¬ arbeitung des Azimut-Winkels einer Fahrzeugnavigationsanlage 25. Die Komponenten 26 und 27 gehören zur Standardausstattung eines experimentellen Gefechtsübungssystems und dienen der Po- sitionserfassung unabhängig von den GPS-Empfängern 11.
Das bei der Erläuterung des Ausführungsbeispiels nach Figur 1 bereits erwähnte Inklinometer 28 dient der Bestimmung des Ele- vationswinkels der Waffe bzw. bei der Betriebsart "Kommandant führt Hauptwaffe" auch der Bestimmung der Visierlinie eines nicht gezeigten Sicht- bzw. Zielgerätes.
Wie aus der Beschreibung des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 2 ersichtlich, können zur Umsetzung des Simulationsverfahrens auch bereits im operierenden Waffensystem vorhandene Komponen¬ ten zur Erhöhung der Genauigkeit der Positions- und Richtungs¬ bestimmung eingesetzt werden. Darüber hinaus ist insbesondere durch die Nutzung der Ausgangssignale der Fahrzeugnavigations¬ anlage 25 die Möglichkeit gegeben, beim Ausfall der GPS-Emp- fänger 11 eine sinnvolle Interpretation durchzuführen, so daß die Betriebsfähigkeit des Systems insgesamt erhalten bleibt.
Unter Zuhilfenahme der Figur 3 soll nunmehr der prinzipielle Aufbau zur hochgenauen Positions- und Winkelbestimmung in Echtzeit erläutert werden.
Fahrzeugseitig, d.h. im operierenden Waffensystem, ist eine Fahrzeugnavigationsanlage 30 (entspricht 25 gemäß Figur 2) vorgesehen, die über eine standardisierte Schnittstelle mit dem bereits erwähnten Bordrechner 34 zusammenwirkt.
Die vorzugsweise maximal beabstandet längs der Rohrseelenachse des Waffensystems angeordneten GPS-Antennen 31, 32 liefern Ausgangssignale, die in Verbindung mit Referenzsignalen vom stationären GPS-Empfänger 33 den Bordrechner 34 in die Lage versetzen, die Position, die Höhe, den Azimut und auch die Elevation des Waffensystems zu bestimmen. Die in der Figur 3 gezeigte Übertragungsstrecke 35 entspricht der zu den Figuren 1 und 2 erläuterten Kommunikationsverbindung zwischen dem Basis-GPS 9 und dem im mobilen Teil 3 angeordneten Empfänger 10.
Die Positions- und Winkeldaten werden dann auf einen zweiten Bordrechner 36 geführt, welcher dem Bordrechner 13 nach den Figuren 1 und 2 entspricht. Dieser zweite Bordrechner 36 wie¬ derum stellt ein Videosignal zur Zieleinblendung bereit.
Es sind also auf dem realen Fahrzeug, d.h. dem beweglichen Waffensystem, zwei GPS-Empfänger 31 und 32 angebracht, die Korrekturdaten aus dem Basis-GPS 33 über eine Telemetrie- strecke erhalten. Der Standort des Basis-GPS 33 ist exakt ver¬ messen und bekannt. Die GPS-Empfänger 31 und 32 geben ihre Da- ten über die erwähnte, vorzugsweise V24-Schnittstelle zu dem im Fahrzeug angeordneten ersten Bordrechner 34 weiter. An die¬ sen ersten Bordrechner 34 ist darüber hinaus die Fahrzeugnavi¬ gationsanlage 30, z.B. über eine V24-Schnittstelle angeschlos¬ sen. Die Fahrzeugnavigationsanlage 30 bestimmt landgebunden die Position in UTM (Universal Transversal Mercator Projection) und den Winkel, bezogen auf Gitter Nord.
Mit Hilfe der Figuren 4a und 4b soll erläutert werden, wie mit dem gegenseitigen Datenaustausch zwischen Waffensystem und Simulator (System Blau und System Rot) eine gegenseitige Auf¬ klärung und Bekämpfung im Rahmen einer Gefechtsübung möglich ist, und wie die entsprechenden Ereignisse dargestellt werden.
Gemäß Figur 4a löst nach Zielaufklärung das reale, im Gelände operierende Waffensystem mittels Schußtaste 15 (Figur 1 und
Figur 2) ein Schußereignis aus, welches durch am Fahrzeug an¬ gebrachte Pyrotechnik signalisiert wird.
Im Falle eines Treffers wird im Simulator das Fahrzeug, wel- ches durch ein taktisches Symbol gekennzeichnet ist, entfernt oder mit einem entsprechenden X-Symbol versehen. Im Simulator wird das vom realen Waffensystem ausgelöste Schußereignis durch ein Blinken des taktischen Symbols und durch eine Dar¬ stellung einer Schußlinie illuminiert.
Durch Datenrückübertragung zum realen Waffensystem "Blau" kann im Falle eines Treffers des simulierten Fahrzeuges eine Verän¬ derung der Darstellung, d.h. der Einblendung des Monitorbil¬ des, in die waffensysteminterne Optik erfolgen. So kann ein sogenanntes Schrottsymbol erscheinen oder es ist möglich, die Silhouette des Gegners nach Explosionsdarstellung verschwinden zu lassen.
Im umgekehrten Fall, d.h. bei Auslösung eines Schußereignisses seitens des Simulators, blinkt im letzteren das taktische Sym¬ bol auf und es wird eine entsprechende Schußlinie in Richtung auf das Ziel dargestellt.
Bei einem Treffer wird das taktische Symbol des realen Fahr¬ zeuges im Simulator verändert, d.h. mit einem X versehen oder anderweitig als vernichtet gekennzeichnet. Das Auslösen eines Schusses kann im realen Waffensystem durch Aufleuchten oder
Blinken des simulierten Ziel-Objektbildes im Monitor, d.h. in der waffensysteminternen Optik, dargestellt werden.
Für den Gefechtsfeldbeobachter wird ein Treffer, ausgelöst vom simulierten Objekt, durch eine Rundumleuchte, die am realen
Waffensystem angeordnet ist, sowie durch einen Signalton deut¬ lich. Darüber hinaus können Treffer und Ausfallereignisse über den Rechner 7 (Figur 2) erfaßt und zur späteren Auswertung be¬ rücksichtigt werden.
Mit Hilfe der Figur 5 soll gemäß einer Ausführungsform gezeigt werden, wie sich das Bild im Okular einer waffensysteminternen Optik bei ca. 8-facher Vergrößerung darstellt.
Das eingeblendete, simulierte Ziel-Objektbild simuliert einen Kampfpanzer Leopard und befindet sich in etwa 500 m Entfernung in Querab-Position. Der Kontrast der Zieleinblendung zum Gelände ist abhängig von der Helligkeit des Geländes und somit von der Tageszeit und dem Sonnenstand und kann durch Vorschalten von Filtern vor das Objektiv der waffensysteminternen Optik oder durch elektroni- sehe Mittel angepaßt und optimiert werden.
Die Zieldarstellung wird dem gegebenen Öffnungswinkel, beim gezeigten Beispiel 8°, angepaßt. Ein Ziel wird nur dann einge¬ blendet, wenn eine Sichtlinienberechnung ergeben hat, daß Sicht zum Ziel vorhanden ist. Die Azimut-Position des Zieles im Bild kann im Sekundentakt ermittelt und dargestellt werden. Ebenso erfolgt eine Zielpositionierung in Elevation im Sekun¬ dentakt. Die Schrittgröße für die Höhe des Zieles über NN liegt bei ca. 0,2 m. Für die Schrittgröße, die durch GPS- Winkel vorgegeben wird, ist nur die Auflösung des Monitors, der das Ziel darstellt, maßgebend.
Durch Ermittlung der Entfernung erfolgt eine um einen entspre¬ chenden Faktor geänderte Größendarstellung des Zieles.
Wie anhand der Figuren 4a und 4b erläutert, wird der Zielzu¬ stand zunächst in Form eines intakten Zieles bzw. in Form eines ausgefallenen Zieles, durch Symbol ohne Turm darge¬ stellt, wobei ein schießendes Ziel frontal blinkend erscheint. Es liegt im Sinne der vorliegenden Ausführungsbeispiele, daß vielfältige Variationen der Zieldarstellung, z.B. für die Simulation von Gefechten zu Lande, zu Wasser und in der Luft, möglich sind.
Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, das reale optische Ab¬ bild des Hintergrundes neben der simulierten Zieldarstellung durch eine Leuchtspurgeschoßbahn oder ähnliches im Feuerzu¬ stand des realen Waffensystems zu ergänzen, wodurch sich die Realitätsnähe der Simulation noch erhöht. Wie bereits erläu- tert, wird das simulierte Ziel-Objektbild in die waffen- systeminterne Optik eingeblendet. Dies ist beispielsweise mit¬ tels eines speziellen Adapters möglich, welcher einen Farbmo¬ nitor aufweist, der unmittelbar oder über eine Videoschnitt- stelle vom Bordrechner das entsprechende Videosignal erhält. Um Eingriffe in die Waffenoptik weitestgehend zu vermeiden, wird der Farbmonitor einschließlich einer Abbildungsoptik, die gegebenenfalls einen Umlenkspiegel aufweist, außerhalb ange- ordnet und lediglich durch eine werkseitig vorgesehene Öffnung derart in den Strahlengang der Waffenoptik eingebunden, indem auf beispielsweise einen halbdurchlässigen Spiegel zurückge¬ griffen wird.
Der Farbmonitor kann ein Kathodenstrahl- oder ein LCD-Display sein, wobei im letzteren Fall auch das unmittelbare Anordnen des LCD-Displays im Strahlengang oder vor dem Okular der Waf¬ fenoptik erfolgen kann. Wenn die Waffenoptik optronische Bau¬ gruppen, z.B. basierend auf einem Kamerasystem im sichtbaren und/oder infraroten Bereich, aufweist, dann besteht die Mög¬ lichkeit des elektronischen Einblendens des Ziel-Objektbildes in die von der optronischen Anordnung erfaßten Geländeab¬ schnitte.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Gefechtssimulation mit mindestens einem real in einer Umgebung bzw. Gelände operierenden beweglichen Waffensystem und einem quasi ortsfesten Simulator g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Schritte: laufende hochgenaue Bestimmung von Position und Richtung des frei operierenden Waffensystems und Ermittlung des Waffenwin¬ kels oder einer Visierlinie eines Sicht- bzw. Zielgerätes im Raum,* laufende telemetrische Übertragung und Aktualisierung von Po¬ sition, Schußereignis und Ausfallsignal vom Simulator zum ope¬ rierenden Waffensystem sowie Übertragung der Position und Richtung des operierenden Waffensystems einschließlich des er¬ mittelten Waffenwinkels oder der Visierlinie eines Sicht- bzw. Zielgerätes, eines Schußereignisses sowie eines Ausfallsignals zum Simulator;
Aufbereiten der vom Simulator übertragenen und durch das Waf¬ fensystem empfangenen Daten durch einen Bordrechner unter Nut¬ zung von Position und Richtung des Waffensystems sowie des Waffenwinkels oder der Visierlinie eines Sicht- bzw. Zielgerä¬ tes im Raum;
Erzeugen eines simulierten Ziel-Objektbildes und Einblenden desselben in eine vorhandene waffensysteminterne Optik oder eine optronische Sichteinrichtung vor realem Hintergrund nach Bestimmung einer berechneten optischen Sichtinformation zwi¬ schen simuliertem und realem Objekt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die optische Sichtinformation durch Bestimmung von Sicht- linien mittels eines externen, eine Geländeprofil-Datenbank aufweisenden Rechner erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Berechnung der Sichtinformationen durch Bestimmung der Sichtlinien mittels des Bordrechners des Waffensystems unter Nutzung eines Geländeprofils erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur hochgenauen Bestimmung von Position und Richtung des frei operierenden Waffensystems und der Ermittlung des Waffen¬ winkels oder der Visierlinie eines Sicht- bzw. Zielgerätes im Raum ein kreuzkorreliertes differentielles GPS-Verfahren ein¬ gesetzt wird, wobei zur Erhöhung der Genauigkeit der Erfassung des Elevationswinkels auf Daten aus einer winkelmessenden Kreiselanordnung des Waffensystems zurückgegriffen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Waffenwinkel als Richtung der Waffe nach Höhe und Seite bestimmt ist.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Einblenden des oder der simulierten Objekte lagen-, großen- und positionsrichtig sowie nach Durchführung der
Sichtbarkeitsberechnung oder Teilsichtbarkeitsberechnung vor dem realen Hintergrund des im Gelände oder dergleichen operie¬ renden Waffensystems erfolgt, wobei der Hintergrundgelände¬ blick über die waffensysteminterne Optik oder eine optronische Sichteinrichtung erhalten bleibt.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der telemetrische Datenaustausch zwischen ein oder mehre- ren im Gelände operierenden Waffensystemen und dem mindestens einen Simulator unter Nutzung eines standardisierten Übertra¬ gungsprotokolls erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß auf der Basis des gegenseitigen Datenaustausches zwischen Waffensystem und Simulator eine gegenseitige Aufklärung und Duell-Bekämpfung im Rahmen einer Gefechtsübung erfolgt.
9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen computergestützten Objektsimulator; eine mit dem Objektsimulator verbundene erste bidirektionale Datenübertragungstelernetrieeinheit; einen im frei operierendem Waffensystem angeordneten Bordrech¬ ner, der mit einer bordeigenen zweiten bidirektionalen Daten- übertragungstelemetrieeinheit zum Senden und Empfangen von Po¬ sitionen, Schußereignissen, Ausfallsignalen und Sichtinforma¬ tionen zusammenwirkt; eine auf oder an der Waffe des Waffensystems vorgesehene An¬ ordnung von zwei beabstandeten GPS-Empfangssystemen sowohl zur Bestimmung der Richtung der Waffe als auch der Position des
Waffensystems, wobei die GPS-Empfangsdaten, gegebenenfalls un¬ terstützt durch Positionsdaten aus einem Fahrzeugnavigations- system, auf den Bordrechner gelangen; einen mit der waffensysteminternen Optik oder der optronischen Sichteinrichtung verbundenen Monitor zur Videodarstellung und Einblendung des simulierten Zielobjektes vor realem Hinter¬ grund auf der Basis der vom Bordrechner aufbereiteten Daten.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Ableitung von Winkeldaten, insbesondere Elevationsda- ten der Waffe oder der Visierlinie des Sicht- bzw. Zielgerätes des frei operierenden Waffensystems eine winkelmessende Krei¬ selanordnung vorgesehen ist .
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Einheit zur Berechnung von Sichtlinien zwischen simu¬ liertem Objekt und beweglichem Waffensystem auf der Basis di¬ gitalisierter Geländedaten vorgesehen ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die GPS-Antennen maximal beabstandet längs der Rohrseelen¬ achse der Waffe des Waffensystems angeordnet sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die erste der GPS-Antennen an der Rohrmündung und die zweite der GPS-Antennen in Verlängerung der Rohrseelenachse am Turm oder am Waffenschild der jeweiligen Waffe des Waffensy- stems angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine vorhandene Basis-DGPS-Station eine genauigkeitserhö- hende Einrichtung zur Auswertung der GPS-Trägerphasen auf¬ weist .
15. Vorrichtung nach Anspruch 9, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen Adapter zur direkten Einblendung des simulierten Ziel- Objekt-Videobildes in den Strahlengang einer waffensystemin¬ ternen Optik, wobei der Adapter einen Kathodenstrahl- oder LCD-Farbmonitor aufweist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Ziel-Objekt-Videobild direkt an die Videosignale einer waffensysteminternen optronischen Sichteinrichtung eingebunden ist .
17. Vorrichtung nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Adapter weiterhin eine Abbildungsoptik und einen halbdurchlässigen Spiegel aufweist, welcher in den optischen Strahlengang der waffensysteminternen Optik hineinreicht.
PCT/EP1997/000335 1996-01-26 1997-01-24 Verfahren und vorrichtung zur gefechtssimulation mit mindestens einem real in einer umgebung bzw. gelände operierenden beweglichen waffensystem und einem quasi ortsfesten simulator WO1997027444A1 (de)

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DE19606685.9 1996-02-22

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19806911A1 (de) * 1998-02-19 1999-09-02 Oerlikon Contraves Gmbh Verfahren zur Überwachung der Ausichtung einer Artilleriewaffe
DE102015105070A1 (de) 2014-06-11 2015-12-17 Rheinmetall Defence Electronics Gmbh Vorrichtung und System zur Darstellung von Treffern von Geschossen und/oder Raketen sowie Verfahren dazu
US11310027B2 (en) * 2018-08-31 2022-04-19 Safran Data Systems Method of date-stamping telemetry signals
EP3019968B1 (de) 2013-07-12 2022-11-23 Bae Systems Hägglunds Aktiebolag System und verfahren zum verarbeiten von taktischen informationen in kampffahrzeugen

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2536847A1 (fr) * 1982-11-30 1984-06-01 Thomson Csf Simulateur d'entrainement au tir au canon de petit calibre sur cibles simulees
EP0118604A2 (de) * 1982-11-16 1984-09-19 Brunswick Corporation Visueller Zielsimulator für Übungen im Freien
US4585418A (en) * 1982-11-19 1986-04-29 Honeywell Gmbh Method for simulation of a visual field of view
FR2593595A1 (fr) * 1986-01-28 1987-07-31 Barr & Stroud Ltd Systeme d'entrainement d'artillerie
EP0234542A2 (de) * 1986-02-25 1987-09-02 Siemens Aktiengesellschaft Flugzielsimulationseinrichtung
DE4026207A1 (de) * 1990-08-18 1992-02-20 Telefunken Systemtechnik Verfahren zur darstellung der gefechtsfelddaten von mindestens zwei an einer militaerischen uebung teilnehmenden fahrzeugen
US5256066A (en) * 1991-03-14 1993-10-26 Larussa Joseph Hybridized target acquisition trainer
US5382958A (en) * 1992-12-17 1995-01-17 Motorola, Inc. Time transfer position location method and apparatus

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0118604A2 (de) * 1982-11-16 1984-09-19 Brunswick Corporation Visueller Zielsimulator für Übungen im Freien
US4585418A (en) * 1982-11-19 1986-04-29 Honeywell Gmbh Method for simulation of a visual field of view
FR2536847A1 (fr) * 1982-11-30 1984-06-01 Thomson Csf Simulateur d'entrainement au tir au canon de petit calibre sur cibles simulees
FR2593595A1 (fr) * 1986-01-28 1987-07-31 Barr & Stroud Ltd Systeme d'entrainement d'artillerie
EP0234542A2 (de) * 1986-02-25 1987-09-02 Siemens Aktiengesellschaft Flugzielsimulationseinrichtung
DE4026207A1 (de) * 1990-08-18 1992-02-20 Telefunken Systemtechnik Verfahren zur darstellung der gefechtsfelddaten von mindestens zwei an einer militaerischen uebung teilnehmenden fahrzeugen
US5256066A (en) * 1991-03-14 1993-10-26 Larussa Joseph Hybridized target acquisition trainer
US5382958A (en) * 1992-12-17 1995-01-17 Motorola, Inc. Time transfer position location method and apparatus

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BURDICK C. D. ET AL.: "SEAMLESS SIMULATION MIXING LIVE AND VIRTUAL SIMULATIONS", PROCEEDINGS OF THE WINTER SIMULATION CONFERENCE, 12 December 1993 (1993-12-12) - 15 December 1993 (1993-12-15), LOS ANGELES, CA., US, pages 996 - 1002, XP000479609 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19806911A1 (de) * 1998-02-19 1999-09-02 Oerlikon Contraves Gmbh Verfahren zur Überwachung der Ausichtung einer Artilleriewaffe
DE19806911C2 (de) * 1998-02-19 2000-08-31 Oerlikon Contraves Gmbh Verfahren zur Überwachung der Ausichtung einer Artilleriewaffe
EP3019968B1 (de) 2013-07-12 2022-11-23 Bae Systems Hägglunds Aktiebolag System und verfahren zum verarbeiten von taktischen informationen in kampffahrzeugen
DE102015105070A1 (de) 2014-06-11 2015-12-17 Rheinmetall Defence Electronics Gmbh Vorrichtung und System zur Darstellung von Treffern von Geschossen und/oder Raketen sowie Verfahren dazu
US11310027B2 (en) * 2018-08-31 2022-04-19 Safran Data Systems Method of date-stamping telemetry signals

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