WO2007045104A1 - Method and device for recording the point of impact of flying objects on a defined target area - Google Patents

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WO2007045104A1
WO2007045104A1 PCT/CH2005/000619 CH2005000619W WO2007045104A1 WO 2007045104 A1 WO2007045104 A1 WO 2007045104A1 CH 2005000619 W CH2005000619 W CH 2005000619W WO 2007045104 A1 WO2007045104 A1 WO 2007045104A1
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radars
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PCT/CH2005/000619
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Heinrich Schweizer
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Polytronic International Ltd.
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    • G01S13/878—Combination of several spaced transmitters or receivers of known location for determining the position of a transponder or a reflector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • G01S7/411—Identification of targets based on measurements of radar reflectivity
    • G01S7/412—Identification of targets based on measurements of radar reflectivity based on a comparison between measured values and known or stored values

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device therefor.
  • a Schiess- disc is known in which the disc has a plurality of mutually electrically insulated layers, which are each formed electrically conductive. During the passage of a projectile through such a Schiess- disk, the layers are electrically connected to each other for a short time and generate an electrical
  • Radar methods are also known for detecting the trajectory of flying objects, it being possible to determine its distance or even spatial position with respect to the receiver by emitting high-frequency electrical waves and receiving the waves reflected by the flying object. This process is very complex and must be carried out by means of very expensive and sensitive apparatus and is particularly well suited for large flying objects at long distances to the receiver.
  • a disadvantage is the detection of small objects that are often to capture only with great effort.
  • the object of the present invention was to provide a method for detecting the hit position of any To create flying objects, which is feasible by simple means.
  • a number of radars are arranged in the method for determining the hit position of flying objects on a defined hit field in at least one area around the hit field in such a way that at least two detection ranges of radar devices intersect at least in the core area of the hit field. overlap. Furthermore, at least the distance values of an object flying through the detection regions of the radar devices are detected, and the trajectory of the object is determined by superimposing these distance values and the known geometric arrangement of the radar devices with one another. Then, based on this determined trajectory, the resulting hit position in the hit field is calculated.
  • radar devices for detecting the flying objects, they can have virtually any, practically realizable speed.
  • projectiles both in the supersonic range, such as medium- or large-caliber pistols or bullets, as well as in the subsonic area, such as large shells or radio-controlled or ballistic missiles, detectable by this method and the target location can be accurately calculated.
  • This can be a Targeted area can be provided, which can be bombarded with different ammunition, and which is equipped with a single, universal target acquisition system.
  • it can be synonymous with others
  • Detecting missiles that have sufficient reflection of radar beams. At most, such missiles must be provided with a corresponding coating or other, high-reflection structure. For example, at least 3 or more radars are arranged along a straight line at regular intervals, and this line is aligned parallel to the hit field. By this arrangement, a particularly accurate hit evaluation on a planar target, such as a flat, rectangular target can be done.
  • the central axes of the detection areas of all radars are aligned parallel to each other.
  • the central axes of the detection areas of the radar devices are arranged aligned at an angle to the plane of the hit field, preferably at an angle between 20 ° and 70 °. This arrangement ensures that an object impinging on the hit field opens up the detection area traverses a trajectory that is at an angle to the central axis, which supports an exact detection and calculation of the distance of this object to the radar device.
  • the radars are operated as Doppler radars.
  • Such devices have a very good filter behavior with respect to interference respectively. Noise and can be used as robust, practically autonomous units.
  • the detected values of the object are buffered and only after leaving the detection range, the flight path is calculated in the form of the flight path vector.
  • the effective trajectory of the object can be detected very accurately by the detection range of the radar and thus a great accuracy of the calculated further trajectory can be achieved to the impact on the hit field.
  • This calculated trajectory will come very close to the actual trajectory of the object and thus forms a very good basis for the calculation of the hit position.
  • the speed of the object is also detected and buffered.
  • the size of the object is additionally detected. This can be in addition to the hit also an indication of the object, at least in relation to its size, leave.
  • the detected size of the object is compared with a stored catalog of object types with sizes of different objects and the closest object type is added to the hit location.
  • the hit position can be submitted together with the object type, which supports an exact hit evaluation, especially when using different objects, for example, different floors.
  • the calculated trajectory of the object is compared with stored trajectory types, and the type of trajectory which is closest to the measured trajectory is determined to be true. Thereafter, the distance associated with this trajectory type due to the geometrical conditions is transmitted to the respective radar device as a distance value of an evaluation device in which the relative position of the object with respect to the radar devices is calculated on the basis of the positions and distance values of at least two radar devices.
  • This can be done with comparatively simple and affordable radar devices reliable calculation of the hit position of the objects.
  • a further object of the present invention was to provide a device for determining the location of hits of flying objects.
  • FIG. 1 shows schematically the front view of a device according to the invention for detecting the hit location of a flying object on a rectangular hit field;
  • Fig. 2 shows schematically the side view of the device of Figure 1 with a flying object just before hitting the hit field.
  • FIG. 1 shows the front view of a target 1 on which the hit position of projectiles (not shown here) is to be determined.
  • Targets 1 are used, for example, in shooting ranges for light rifles or smaller to medium-sized shells. Such targets 1 often have optical features which serve the target detection, which are not shown here for the sake of clarity.
  • a number of radars 2 are now arranged along a row. These radars 2 have a fixed, defined position with each other as well as with respect to the target 1. Each radar 2 emits upward a radar lobe 3, the effective range of effect is shown in dashed lines in the figure. The radars 2 are now placed in such a dimensioned distance from each other, respectively. disposed at least two radar lobes 3 overlap each other at least in the core area in front of the target disk 1. This ensures that a projectile impinging on the target 1 flies through at least two radar lobes 3 and is therefore detected by at least two radar devices 2.
  • the radars 2 are connected to each other via a bus 4 and thus can exchange their data with each other and transmitted to a connection unit 5 and a computer unit ⁇ .
  • the data of the radar devices 2 are evaluated in the computer unit 6 and converted there into target coordinates, which represent the point of penetration of the projectile on the target disk 1.
  • FIG. 2 also shows the schematic side view of the arrangement according to FIG. It can be seen that the radar devices 2 can be arranged inclined forwards, for example, and thus have radar lobes 3 inclined forwards in the direction of the trajectory of the impinging projectile 7.
  • the target 1 is arranged behind the radar lobes 3, in a defined, known geometric distance to the radar devices 2.
  • the target 1 can be designed as fixed or movable in a base 8 fixed solid disk, or mark only by lateral posts the target area.
  • the radars 2 are stationary and operated with a time-constant transmission and reception diagram.
  • the trajectory 9 of the projectile 7 within the radar lobes 3 is now preferably calculated as follows:
  • the waves reflected by the flying projectile 7 are detected by each radar 2 and buffered. Only after completed resp. completed passage of the projectile 7, these values are added to a curve and the trajectory 9 of the
  • Missile 7 calculated from these values.
  • the resulting hit position on the target 1 is calculated.
  • the speed of the flying object can also be calculated by this detection and included in the calculation of the hit position.
  • This calculation can be done either by linear extension of the measured trajectory 9 of the projectile 7 in the area of the radar lobes 3 to the target 1 out, or it can be made with knowledge of the flight characteristics of the projectile 7 a correction of this linear trajectory. For small, very fast projectiles 7 and a short one Distance between the radar 2 and the target 1 brings the linear approach usually a sufficient accuracy, while larger and especially slower floors 7 resp. Objects, as well as a greater distance between radars 2 and target 1 a correction due to the known flight characteristics of the object 7 can be made in order to achieve a higher accuracy.
  • This method is designed to capture and accurately measure both very fast targets and slow targets. Also, there is no need that the target 1 must be located immediately behind the radar 2 and must necessarily have a vertical position. Thus, for example, the detection of the hit position of relatively slow objects on a horizontal target surface with arranged outside this target surface radar devices is conceivable.
  • such a device can be used to record the hit of tennis balls on the tennis court. This can be used to determine whether a ball within or outside of a certain sector of the tennis court is hit and thus remains in play or must be given out.
  • Objects can also use the radar 2 be to the type of projectile resp. Object due to its geometric extension to determine. This can for example be done by virtue of the determination of the length resp. the diameter of the object and comparison with an object catalog, the object can be assigned to a specific object type.
  • Targets can be bombarded with different objects, and in addition to the hit position and each of the object type can be listed in a target protocol. This allows very detailed score evaluations to be performed.

Abstract

The invention relates to a method and device for recording the point of impact (10) of flying objects (7) on a defined target area (1) wherein a number of radar devices (2) are arranged in at least one region around the target area (1), such that at least in the centre region of the target area (1) at least two detection regions (3) of radar devices (2) intersect or overlap respectively. Furthermore, at least the distance values for an object (7) flying through the detection regions (3) of the radar devices (2) are recorded and, by means of overlaying said distance values and the known geometrical arrangement of the radar devices (2) with relation to each other, the flight path of the object can be determined. The resulting point of impact in the target area (1) can be calculated from said determined flight path.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erfassung der Auftreffstelle von fliegenden Objekten auf einem definierten TrefferfeldMethod and device for detecting the point of impact of flying objects on a defined hit field
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur sowie eine Vorrichtung hierfür.The present invention relates to a method and a device therefor.
Zur Bestimmung der Koordinaten von auf eine Zielscheibe auftreffenden Objekten, wie beispielsweise Geschosse, ist eine Reihe von unterschiedlichen Verfahren bekannt.To determine the coordinates of objects impacting a target, such as projectiles, a number of different methods are known.
So ist beispielsweise aus der DE 1 902 292 eine Schiess- Scheibe bekannt, bei welcher die Scheibe mehrere, voneinander elektrisch isolierten Schichten, welche jeweils elektrisch leitend ausgebildet sind, aufweist. Beim Durchgang eines Geschosses durch eine solche Schiess- Scheibe werden die Schichten kurzzeitig elektrisch miteinander verbunden und erzeugen einen elektrischenFor example, from DE 1 902 292 a Schiess- disc is known in which the disc has a plurality of mutually electrically insulated layers, which are each formed electrically conductive. During the passage of a projectile through such a Schiess- disk, the layers are electrically connected to each other for a short time and generate an electrical
Impuls. Diese elektrischen Impulse werden nun ausgewertet und daraus die Trefferlage auf der Scheibe ermittelt.Pulse. These electrical impulses are now evaluated and from this the hit position on the disc is determined.
Der Nachteil dieser Einrichtung liegt darin, dass die Schichten durch den Beschuss mit den Geschossen beschädigt werden, was zu einer verhältnismässig kurzen Einsatzdauer und ggf. zu fehlerhaften Auswertungen führt, wenn die elektrische Isolierung der Schichten durch diese Beschädigungen teilweise aufgehoben werden. Auch eignen sich diese Einrichtungen praktisch ausschliesslich für metallische Geschosse, welche das Trefferfeld durchstossen.The disadvantage of this device is that the layers are damaged by the bombardment of the projectiles, which leads to a relatively short duration of use and possibly to erroneous evaluations, if the electrical insulation of the layers are partially offset by these damages. Also, these devices are practically only for metallic projectiles, which pierce the hit field.
Weiter ist beispielsweise aus der DE 28 07 101 ein weiteres Schiessziel bekannt, bei welchem in der Ebene des Schiessziels akustische Sensoren angeordnet sind, welche das Eintreffen des Mach 'sehen Kegels des eintreffenden Geschosses erfassen. Aufgrund der bekannten Lage der akustischen Sensoren in Bezug auf das Ziel lässt sich nun die relative Position des Geschosses in Bezug auf die akustischen Sensoren und somit dessen Eintreffposition auf das Schiessziel berechnen. Ein Vorteil dieser Einrichtung liegt darin, dass die Messung praktisch unabhängig von der Geschossgrösse erfolgen kann, eine gute Genauigkeit aufweist und dank einfachem Aufbau günstig hergestellt werden kann. Derartige akustische Verfahren haben allerdings den Nachteil, dass sie sehr empfindlich auf die herrschenden Temperaturverhältnisse reagieren. Weiter können mit diesen Verfahren lediglich die Trefferlagen von Geschossen genau erfasst werden, welche mit Überschall in das Schiessziel eintreffen.Further, for example, from DE 28 07 101 another shooting target is known, in which in the plane of the shooting target acoustic sensors are arranged, which capture the arrival of the Mach cone of the incoming projectile. Due to the known position of the acoustic sensors with respect to the target, it is now possible to calculate the relative position of the projectile in relation to the acoustic sensors and thus its position of incidence on the target. An advantage of this device is that the measurement can be made practically independent of the floor size, has a good accuracy and can be produced cheaply thanks to its simple structure. However, such acoustic methods have the disadvantage that they react very sensitively to the prevailing temperature conditions. Further, with these methods, only the hit positions of missiles can be accurately detected, which arrive supersonically in the shooting target.
Für die Erfassung der Flugbahn von fliegenden Objekten sind weiter Radarverfahren bekannt, wobei mittels Aussendung von hochfrequenten elektrischen Wellen und Empfang der vom fliegenden Objekt reflektierten Wellen dessen Distanz oder sogar räumliche Position in Bezug auf den Empfänger bestimmt werden kann. Dieses Verfahren ist sehr aufwändig und muss mittels sehr teuren und empfindlichen Apparaten durchgeführt werden und eignet sich besonders gut für grosse fliegende Objekte in grossen Entfernungen zum Empfänger. Ein Nachteil besteht bei der Erfassung von kleinen Objekten, die häufig nur mit sehr grossem Aufwand zu erfassen sind.Radar methods are also known for detecting the trajectory of flying objects, it being possible to determine its distance or even spatial position with respect to the receiver by emitting high-frequency electrical waves and receiving the waves reflected by the flying object. This process is very complex and must be carried out by means of very expensive and sensitive apparatus and is particularly well suited for large flying objects at long distances to the receiver. A disadvantage is the detection of small objects that are often to capture only with great effort.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand nun darin, ein Verfahren zur Erfassung der Trefferlage von beliebigen fliegenden Objekten zu schaffen, welches mit einfachen Mitteln durchführbar ist.The object of the present invention was to provide a method for detecting the hit position of any To create flying objects, which is feasible by simple means.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Verfahrens nach Anspruch 1 gelöst: Weitere, bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Merkmalen der weiteren Ansprüche 2 bis 9.This object is achieved according to the invention by the features of the method according to claim 1: Further, preferred embodiments result from the features of further claims 2 to 9.
Erfindungsgemäss werden beim Verfahren zur Ermittlung der Trefferlage von fliegenden Objekten auf einem definierten Trefferfeld in mindestens einem Bereich um das Trefferfeld herum eine Anzahl von Radargeräten derart angeordnet, dass sich zumindest im Kernbereich des Trefferfeldes jeweils mindestens zwei Erfassungsbereiche von Radargeräten überschneiden resp. überlappen. Weiter werden zumindest die Distanzwerte eines durch die Erfassungsbereiche der Radargeräte hindurch fliegenden Objektes erfasst und es wird durch Überlagerung dieser Distanzwerte und der bekannten geometrischen Anordnung der Radargeräte untereinander die Flugbahn des Objektes ermittelt. Danach wird aufgrund dieser ermittelten Flugbahn die daraus resultierende Trefferlage im Trefferfeld berechnet.According to the invention, a number of radars are arranged in the method for determining the hit position of flying objects on a defined hit field in at least one area around the hit field in such a way that at least two detection ranges of radar devices intersect at least in the core area of the hit field. overlap. Furthermore, at least the distance values of an object flying through the detection regions of the radar devices are detected, and the trajectory of the object is determined by superimposing these distance values and the known geometric arrangement of the radar devices with one another. Then, based on this determined trajectory, the resulting hit position in the hit field is calculated.
Durch die Verwendung von Radargeräten zur Erfassung der fliegenden Objekte können diese praktisch jede beliebige, praktisch realisierbare Geschwindigkeit aufweisen. So sind insbesondere Geschosse sowohl im Überschallbereich, wie beispielsweise mittel- oder grosskalibrige Pistolen oder Gewehrkugeln, wie auch im Unterschallbereich, wie beispielsweise grosse Granaten oder ferngesteuerte oder ballistische Raketen, durch dieses Verfahren erfassbar und die Ziellage genau berechenbar. Damit kann eine Ziellandschaft bereitgestellt werden, welche mit unterschiedlicher Munition beschossen werden kann, und welches mit einem einzigen, universellen Zielerfassungssystem ausgerüstet ist. Selbstverständlich lassen sich damit aber auch andereThrough the use of radar devices for detecting the flying objects, they can have virtually any, practically realizable speed. Thus, in particular projectiles both in the supersonic range, such as medium- or large-caliber pistols or bullets, as well as in the subsonic area, such as large shells or radio-controlled or ballistic missiles, detectable by this method and the target location can be accurately calculated. This can be a Targeted area can be provided, which can be bombarded with different ammunition, and which is equipped with a single, universal target acquisition system. Of course, it can be synonymous with others
Flugkörper erfassen, welche eine genügende Reflexion von Radar-Strahlen aufweisen. Allenfalls müssen derartige Flugkörper mit einer entsprechenden Beschichtung oder einer sonstigen, reflexionsstarken Struktur versehen sein. Beispielsweise werden mindestens 3 oder mehr Radargeräte entlang einer geraden Linie in regelmässigen Abständen angeordnet, und diese Linie wird parallel zum Trefferfeld ausgerichtet angeordnet. Durch diese Anordnung kann eine besonders genaue Trefferauswertung auf ein flächiges Ziel, wie beispielsweise eine flächige, rechteckige Zielscheibe erfolgen.Detecting missiles that have sufficient reflection of radar beams. At most, such missiles must be provided with a corresponding coating or other, high-reflection structure. For example, at least 3 or more radars are arranged along a straight line at regular intervals, and this line is aligned parallel to the hit field. By this arrangement, a particularly accurate hit evaluation on a planar target, such as a flat, rectangular target can be done.
Weiter werden beispielsweise die Mittelachsen der Erfassungsbereiche aller Radargeräte parallel zueinander ausgerichtet. Damit lassen sich die erfassten Werte der einzelnen Radargeräte einfach auswerten und dank der definierten und identischen geometrischen Relation insbesondere zum Trefferfeld eine sehr präzise Berechnung der Trefferlage des resp. der Geschosse realisieren.Further, for example, the central axes of the detection areas of all radars are aligned parallel to each other. Thus, the recorded values of the individual radar devices can be evaluated easily and thanks to the defined and identical geometric relation, in particular to the hit field, a very precise calculation of the hit position of the resp. realize the projectiles.
Weiter werden beispielsweise die Mittelachsen der Erfassungsbereiche der Radargeräte in einem Winkel zur Ebene des Trefferfeldes ausgerichtet angeordnet, vorzugsweise in einem Winkel zwischen 20° und 70°. Durch diese Anordnung ist gewährleistet, dass ein auf das Trefferfeld auftreffende Objekt den Erfassungsbereich auf einer zur Mittelachse in einem Winkel stehenden Flugbahn durchfliegt, was eine exakte Erfassung und Berechnung der Distanz diese Objektes zum Radargerät unterstützt.Further, for example, the central axes of the detection areas of the radar devices are arranged aligned at an angle to the plane of the hit field, preferably at an angle between 20 ° and 70 °. This arrangement ensures that an object impinging on the hit field opens up the detection area traverses a trajectory that is at an angle to the central axis, which supports an exact detection and calculation of the distance of this object to the radar device.
Beispielsweise werden die Radargeräte als Doppler- Radargeräte betrieben. Derartige Geräte weisen ein sehr gutes Filterverhalten in Bezug auf Störeinflüsse resp. Störsignale auf und lassen sich als robuste, praktisch autonome Einheiten einsetzen.For example, the radars are operated as Doppler radars. Such devices have a very good filter behavior with respect to interference respectively. Noise and can be used as robust, practically autonomous units.
Beispielsweise werden die erfassten Werte des Objektes zwischengespeichert und erst nach Verlassen des Erfassungsbereiches wird der Flugweg in Form des Flugwegvektors berechnet. Damit kann einerseits die effektive Flugbahn des Objektes durch den Erfassungsbereich der Radargeräte sehr genau erfasst werden und damit auch eine grosse Genauigkeit der berechneten weiteren Flugbahn bis zum Auftreffort auf dem Trefferfeld erzielt werden. Diese berechnete Flugbahn wird der effektiven Flugbahn des Objekts sehr nahe kommen und bildet damit eine sehr gute Basis für die Berechnung der Trefferlage. Neben der Richtung des Vektors wird auch die Geschwindigkeit des Objektes erfasst und zwischengespeichert.For example, the detected values of the object are buffered and only after leaving the detection range, the flight path is calculated in the form of the flight path vector. Thus, on the one hand the effective trajectory of the object can be detected very accurately by the detection range of the radar and thus a great accuracy of the calculated further trajectory can be achieved to the impact on the hit field. This calculated trajectory will come very close to the actual trajectory of the object and thus forms a very good basis for the calculation of the hit position. In addition to the direction of the vector, the speed of the object is also detected and buffered.
Beispielsweise wird zusätzlich die Grosse des Objektes, zumindest die Längenausdehnung des Objektes in Bezug auf das jeweilige Radargerät, erfasst. Damit lässt sich neben der Trefferlage auch ein Hinweis auf das Objekt, zumindest in Bezug auf seine Grosse, abgeben.For example, the size of the object, at least the length of the object in relation to the respective radar device, is additionally detected. This can be in addition to the hit also an indication of the object, at least in relation to its size, leave.
Beispielsweise wird die erfasste Grosse des Objektes mit einem gespeicherten Katalog von Objekttypen mit GrÖssenangaben von unterschiedlichen Objekten verglichen und der nächstliegende Objekttyp wird zu der Trefferlage hinzugefügt. Damit kann die Trefferlage zusammen mit dem Objekttyp abgegeben werden, was eine exakte Trefferauswertung gerade bei der Verwendung von unterschiedlichen Objekten, zum Beispiel unterschiedlichen Geschossen, unterstützt.For example, the detected size of the object is compared with a stored catalog of object types with sizes of different objects and the closest object type is added to the hit location. Thus, the hit position can be submitted together with the object type, which supports an exact hit evaluation, especially when using different objects, for example, different floors.
Beispielsweise wird die berechnete Flugbahn des Objektes mit gespeicherten Flugbahntypen verglichen, und es wird derjenige Flugbahntyp als zutreffend bestimmt, welcher der gemessenen Flugbahn am nächsten liegt. Danach wird die diesem Flugbahntyp aufgrund der geometrischen Verhältnisse zugeordnete Distanz zum jeweiligen Radargerät als Distanzwert einer Auswertungseinrichtung übermittelt, in welcher aufgrund der Positionen und Distanzwerte mindestens zweier Radargeräte die relative Position des Objektes in Bezug auf die Radargeräte berechnet wird. Damit kann mit verhältnismässig einfachen und günstigen Radargeräten eine zuverlässige Berechnung der Trefferlage der Objekte erfolgen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, eine Vorrichtung zur Ermittlung der Trefferlage von fliegenden Objekten zur Verfügung zu stellen.For example, the calculated trajectory of the object is compared with stored trajectory types, and the type of trajectory which is closest to the measured trajectory is determined to be true. Thereafter, the distance associated with this trajectory type due to the geometrical conditions is transmitted to the respective radar device as a distance value of an evaluation device in which the relative position of the object with respect to the radar devices is calculated on the basis of the positions and distance values of at least two radar devices. This can be done with comparatively simple and affordable radar devices reliable calculation of the hit position of the objects. A further object of the present invention was to provide a device for determining the location of hits of flying objects.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 10 gelöst. Bei dieser Vorrichtung sind erfindungsgemäss mehrereThis object is achieved according to the invention by a device having the features of claim 10. In this device according to the invention several
Radarsensoren in einer geometrisch definierten, festen Anordnung untereinander und in Bezug auf das Trefferfeld angeordnet und sie weist eine mit den Radarsensoren verbundene Auswerteelektronik auf. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachstehend anhand von Figuren noch näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 schematisch die Frontansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Erfassung der Trefferstelle eines fliegenden Objektes auf einem rechteckigen Trefferfeld; undRadar sensors arranged in a geometrically defined, fixed arrangement with each other and with respect to the hit field and it has a connected to the radar sensors evaluation. Embodiments of the present invention will be explained in more detail below with reference to figures. 1 shows schematically the front view of a device according to the invention for detecting the hit location of a flying object on a rectangular hit field; and
Fig. 2 schematisch die Seitenansicht der Vorrichtung nach Figur 1 mit einem fliegenden Objekt kurz vor dem Auftreffen auf das Trefferfeld.Fig. 2 shows schematically the side view of the device of Figure 1 with a flying object just before hitting the hit field.
Figur 1 zeigt die Frontansicht auf eine Zielscheibe 1, auf welcher die Trefferlage von Geschossen (hier nicht dargestellt) ermittelt werden sollen. DerartigeFIG. 1 shows the front view of a target 1 on which the hit position of projectiles (not shown here) is to be determined. such
Zielscheiben 1 werden beispielsweise in Schiessanlagen für leichte Gewehre oder kleinere bis mittelgrosse Granaten verwendet. Derartige Zielscheiben 1 weisen häufig optische Merkmale auf, welche der Zielerfassung dienen, die hier aber der besseren Übersicht halber nicht dargestellt sind.Targets 1 are used, for example, in shooting ranges for light rifles or smaller to medium-sized shells. Such targets 1 often have optical features which serve the target detection, which are not shown here for the sake of clarity.
Am unteren Rand der Zielscheibe 1 sind nun entlang einer Reihe eine Anzahl von Radargeräten 2 angeordnet. Diese Radargeräte 2 weisen eine feste, definierte Position untereinander wie auch in Bezug auf die Zielscheibe 1 auf. Jedes Radargeräte 2 emittiert nach oben eine Radarkeule 3, deren effektiver Wirkungsbereich in der Figur gestrichelt dargestellt ist. Die Radargeräte 2 sind nun in einem derart bemessenen Abstand zueinander aufgestellt resp. angeordnet, dass sich zumindest im Kernbereich vor der Zielscheibe 1 jeweils mindestens zwei Radarkeulen 3 überschneiden. Damit ist gewährleistet, dass ein auf die Zielscheibe 1 auftreffendes Geschoss mindestens durch zwei Radarkeulen 3 hindurch fliegt und damit von mindestens zwei Radargeräten 2 erfasst wird.At the bottom of the target 1, a number of radars 2 are now arranged along a row. These radars 2 have a fixed, defined position with each other as well as with respect to the target 1. Each radar 2 emits upward a radar lobe 3, the effective range of effect is shown in dashed lines in the figure. The radars 2 are now placed in such a dimensioned distance from each other, respectively. disposed at least two radar lobes 3 overlap each other at least in the core area in front of the target disk 1. This ensures that a projectile impinging on the target 1 flies through at least two radar lobes 3 and is therefore detected by at least two radar devices 2.
Die Radargeräte 2 sind untereinander über einen Bus 4 verbunden und können damit ihre Daten untereinander austauschen und an eine Verbindungseinheit 5 und eine Rechnereinheit β übertragen. Die Daten der Radargeräte 2 werden in der Rechnereinheit 6 ausgewertet und dort in Zielkoordinaten umgerechnet, welche den Durchschlagort des Geschosses auf der Zielscheibe 1 repräsentieren.The radars 2 are connected to each other via a bus 4 and thus can exchange their data with each other and transmitted to a connection unit 5 and a computer unit β. The data of the radar devices 2 are evaluated in the computer unit 6 and converted there into target coordinates, which represent the point of penetration of the projectile on the target disk 1.
Vorteilhaft werden als Radargeräte 2 handelsübliche Radarsensoren eingesetzt, welche jeweils eine eigeneAdvantageously used as radars 2 commercial radar sensors, each having its own
Datenverarbeitungseinrichtung aufweisen und ihre Daten über eine Kommunikationsleitung anderen Geräten zur Verfügung stellen können. Dabei arbeiten die Radarsensoren vorteilhaft nach dem Doppler-Prinzip. In Figur 2 ist noch die schematische Seitenansicht auf die Anordnung nach Figur 1 dargestellt. Hieraus ist ersichtlich, dass die Radargeräte 2 beispielsweise nach vorne geneigt angeordnet sein können, und damit nach vorne in Richtung der Flugbahn des auftreffenden Geschosses 7 geneigte Radarkeulen 3 aufweisen. Die Zielscheibe 1 ist dabei hinter den Radarkeulen 3 angeordnet, in einer definierten, bekannten geometrischen Entfernung zu den Radargeräten 2. Die Zielscheibe 1 kann dabei als fest oder beweglich in einem Sockel 8 befestigte Vollscheibe ausgebildet sein, oder lediglich durch seitliche Pfosten die Zielfläche markieren. Für die Ermittlung der Trefferlage des Geschosses 7 auf der Zielscheibe 1 werden die Radargeräte 2 ortsfest und mit einem zeitlich konstanten Sende- und Empfangsdiagramm betrieben. Die Flugbahn 9 des Geschosses 7 innerhalb der Radarkeulen 3 wird nun vorzugsweise folgendermassen berechnet:Have data processing device and can provide their data via a communication line to other devices. The radar sensors work advantageously according to the Doppler principle. FIG. 2 also shows the schematic side view of the arrangement according to FIG. It can be seen that the radar devices 2 can be arranged inclined forwards, for example, and thus have radar lobes 3 inclined forwards in the direction of the trajectory of the impinging projectile 7. The target 1 is arranged behind the radar lobes 3, in a defined, known geometric distance to the radar devices 2. The target 1 can be designed as fixed or movable in a base 8 fixed solid disk, or mark only by lateral posts the target area. For determining the hit position of the projectile 7 on the target disk 1, the radars 2 are stationary and operated with a time-constant transmission and reception diagram. The trajectory 9 of the projectile 7 within the radar lobes 3 is now preferably calculated as follows:
Die vom durchfliegenden Geschoss 7 reflektierten Wellen werden von jedem Radargerät 2 erfasst und zwischengespeichert. Erst nach erfolgtem resp. abgeschlossenem Durchflug des Geschosses 7 werden diese Werte zu einer Kurve ergänzt und die Flugbahn 9 desThe waves reflected by the flying projectile 7 are detected by each radar 2 and buffered. Only after completed resp. completed passage of the projectile 7, these values are added to a curve and the trajectory 9 of the
Geschosses 7 aus diesen Werten berechnet. Schliesslich wird aufgrund dieser Flugbahn 9, die nur im Bereich der Radarkeulen 3 erfasst und berechnet worden ist, die daraus resultierende Trefferlage auf der Zielscheibe 1 berechnet. Neben den geometrischen Werten der Flugbahn lässt sich durch diese Erfassung auch die Geschwindigkeit des Flugobjektes berechnen und für die Berechnung der Trefferlage miteinbeziehen.Missile 7 calculated from these values. Finally, due to this trajectory 9, which has been detected and calculated only in the area of the radar lobes 3, the resulting hit position on the target 1 is calculated. In addition to the geometric values of the trajectory, the speed of the flying object can also be calculated by this detection and included in the calculation of the hit position.
Diese Berechnung kann entweder durch lineare Verlängerung der gemessenen Flugbahn 9 des Geschosses 7 im Bereich der Radarkeulen 3 zur Zielscheibe 1 hin erfolgen, oder es kann bei Kenntnis der Flugeigenschaften des Geschosses 7 eine Korrektur dieser linearen Flugbahn 9 vorgenommen werden. Bei kleinen, sehr schnellen Geschossen 7 und einem kurzen Abstand zwischen den Radargeräten 2 und der Zielscheibe 1 bringt der lineare Ansatz in der Regel eine genügende Genauigkeit, während bei grosseren und insbesondere langsameren Geschossen 7 resp. Objekten, sowie eine grosseren Abstand zwischen Radargeräten 2 und Zielscheibe 1 eine Korrektur aufgrund der bekannten Flugeigenschaften des Objektes 7 vorgenommen werden kann, um eine höhere Genauigkeit zu erreichen.This calculation can be done either by linear extension of the measured trajectory 9 of the projectile 7 in the area of the radar lobes 3 to the target 1 out, or it can be made with knowledge of the flight characteristics of the projectile 7 a correction of this linear trajectory. For small, very fast projectiles 7 and a short one Distance between the radar 2 and the target 1 brings the linear approach usually a sufficient accuracy, while larger and especially slower floors 7 resp. Objects, as well as a greater distance between radars 2 and target 1 a correction due to the known flight characteristics of the object 7 can be made in order to achieve a higher accuracy.
Es hat sich gezeigt, dass die derart berechneten Trefferlagen sehr genau mit den effektiven Trefferlagen 10 auf der Zielscheibe 1 übereinstimmen.It has been shown that the positions of the hit calculated in this way coincide very precisely with the effective hit positions 10 on the target 1.
Ein Vorteil dieser Einrichtung resp. dieses Verfahrens liegt darin, dass damit sowohl sehr schnelle Ziele wie auch langsame Ziele erfasst und genau gemessen werden können. Auch besteht keine Notwendigkeit, dass die Zielscheibe 1 unmittelbar hinter den Radargeräten 2 angeordnet sein muss und zwingend eine vertikale Lage aufweisen muss. So ist beispielsweise auch die Erfassung der Trefferlage von verhältnismässig langsamen Objekten auf eine horizontale Zielfläche mit ausserhalb dieser Zielfläche angeordneten Radargeräten denkbar.An advantage of this device resp. This method is designed to capture and accurately measure both very fast targets and slow targets. Also, there is no need that the target 1 must be located immediately behind the radar 2 and must necessarily have a vertical position. Thus, for example, the detection of the hit position of relatively slow objects on a horizontal target surface with arranged outside this target surface radar devices is conceivable.
So lässt sich eine solche Einrichtung beispielsweise zur Erfassung der Trefferlage von Tennisbällen auf dem Tennisplatz einsetzen. Damit kann bestimmt werden, ob ein Ball innerhalb oder ausserhalb eines bestimmten Sektors des Tennisplatzes zum Auftreffen gelangt und damit im Spiel bleibt oder Aus gegeben werden muss.For example, such a device can be used to record the hit of tennis balls on the tennis court. This can be used to determine whether a ball within or outside of a certain sector of the tennis court is hit and thus remains in play or must be given out.
Neben der Erfassung der Trefferlage des Geschosse resp. Objekte können die Radargeräte 2 auch dazu verwendet werden, um den Typ des Geschosses resp. Objektes aufgrund seiner geometrischen Ausdehnung zu bestimmen. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass aufgrund der Bestimmung der Länge resp. des Durchmessers des Objektes und Vergleich mit einem Objektkatalog das Objekt einem bestimmten Objekttyp zugeordnet werden kann.In addition to recording the hit position of the projectiles resp. Objects can also use the radar 2 be to the type of projectile resp. Object due to its geometric extension to determine. This can for example be done by virtue of the determination of the length resp. the diameter of the object and comparison with an object catalog, the object can be assigned to a specific object type.
Damit ist es beispielsweise möglich, eine universelle Ziellandschaft zu gestalten, bei welchem dieselben Ziele resp. Zielscheiben mit unterschiedlichen Objekten beschossen werden können, und dabei neben der Trefferlage auch jeweils der Objekttyp in einem Zielprotokoll aufgeführt werden kann. Damit können sehr detaillierte Trefferauswertungen durchgeführt werden. This makes it possible, for example, to design a universal target landscape, in which the same goals resp. Targets can be bombarded with different objects, and in addition to the hit position and each of the object type can be listed in a target protocol. This allows very detailed score evaluations to be performed.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Ermittlung der Trefferlage (10) von fliegenden Objekten (7) auf einem definierten Trefferfeld (1) , dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem Bereich um das Trefferfeld (1) herum eine Anzahl von Radargeräten (2) derart angeordnet werden, dass sich zumindest im Kernbereich des Trefferfeldes (1) jeweils mindestens zwei Erfassungsbereiche (3) von Radargeräten (2) überschneiden resp. überlappen, und dass zumindest die Distanzwerte eines durch die Erfassungsbereiche (3) der Radargeräte (2) hindurch fliegenden Objektes (7) erfasst werden und durch Überlagerung dieser Distanzwerte und der bekannten geometrischen Anordnung der Radargeräte (2) untereinander die Flugbahn (9) des Objektes (7) ermittelt wird, und danach aufgrund dieser ermittelten Flugbahn (9) die daraus resultierende Trefferlage (10) im Trefferfeld (1) berechnet wird.1. A method for determining the hit position (10) of flying objects (7) on a defined hit field (1), characterized in that in at least one area around the hit field (1) around a number of radar devices (2) are arranged such at least two detection areas (3) of radar devices (2) overlap each other at least in the core area of the hit field (1). overlap, and that at least the distance values of an object (7) flying through the detection areas (3) of the radar devices (2) are detected and by superimposing these distance values and the known geometric arrangement of the radar devices (2) one another the trajectory (9) of the object (7) is determined, and then on the basis of this determined trajectory (9) the resulting hit position (10) in the hit field (1) is calculated.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 3 oder mehr Radargeräte (2) entlang einer geraden Linie in regelmässigen Abständen angeordnet werden, und diese Linie parallel zum Trefferfeld (1) ausgerichtet angeordnet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that at least 3 or more radars (2) are arranged along a straight line at regular intervals, and this line is arranged aligned parallel to the hit field (1).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachsen der3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the central axes of the
Erfassungsbereiche (3) aller Radargeräte (2) parallel zueinander ausgerichtet werden.Detection areas (3) of all radars (2) are aligned parallel to each other.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelachsen der Erfassungsbereiche (3) der Radargeräte (2) in einem Winkel zur Ebene des Trefferfeldes (1) ausgerichtet angeordnet werden, vorzugsweise in einem Winkel zwischen 20° und 70°.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the central axes of the Detection areas (3) of the radar (2) are arranged at an angle to the plane of the hit field (1) aligned, preferably at an angle between 20 ° and 70 °.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Radargeräte (2) als Doppier- Radargeräte betrieben werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the radar devices (2) are operated as Doppier- radars.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erfassten Werte des Objektes (7) zwischengespeichert werden und erst nach Verlassen des Erfassungsbereiches (3) der Flugweg in Form des Flugwegvektors berechnet wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the detected values of the object (7) are temporarily stored and only after leaving the detection range (3) the flight path is calculated in the form of the flight path vector.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich die Grosse des Objektes (7),. zumindest die Längenausdehnung des Objektes (7) in Bezug auf das jeweilige Radargerät (2) , erfasst wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that in addition the size of the object (7). at least the longitudinal extent of the object (7) with respect to the respective radar device (2), is detected.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Grosse des Objektes' (7) mit einem gespeicherten Katalog von Objekttypen mit Grössenangaben von unterschiedlichen Objekten (7) verglichen wird und der nächstliegende Objekttyp zu der Trefferlage (10) hinzugefügt wird.8. The method according to claim 7, characterized in that the detected size of the object ' (7) with a stored catalog of object types with sizes of different objects (7) is compared and the nearest object type to the hit location (10) is added.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die berechnete Flugbahn des Objektes (7) mit gespeicherten Flugbahntypen verglichen wird, und derjenige Flugbahntyp als zutreffend bestimmt wird, welcher der gemessenen Flugbahn am nächsten liegt, und der diesem Flugbahntyp aufgrund der geometrischen Verhältnisse zugeordnete Distanz zum jeweiligen Radargerät als Distanzwert einer Auswertungseinrichtung übermittelt wird, welche aufgrund der Positionen und Distanzwerte mindestens zweier Radargeräte die relative Position des Objektes in Bezug auf die Radargeräte berechnet.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the calculated trajectory of the object (7) is compared with stored trajectory types, and that trajectory type is determined to be true, which is closest to the measured trajectory and the trajectory type due the geometric relationships associated distance is transmitted to the respective radar device as a distance value of an evaluation device, which calculates, based on the positions and distance values of at least two radars, the relative position of the object with respect to the radars.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Ermittlung der Trefferlage von fliegenden Objekten auf einem definierten Trefferfeld (1) , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Radarsensoren (2) in einer geometrisch definierten, festen Anordnung untereinander und in Bezug auf das Trefferfeld (1) angeordnet sind und dass sie eine mit den Radarsensoren verbundene Auswerteelektronik aufweist. 10. Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 9 for determining the hit position of flying objects on a defined hit field (1), characterized in that a plurality of radar sensors (2) in a geometrically defined, fixed arrangement with each other and with respect to the hit field (1) are arranged and that it has an evaluation electronics connected to the radar sensors.
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