WO2012168190A1 - Verfahren zur bestimmung der mündungsaustrittsgeschwindigkeit eines projektils - Google Patents

Verfahren zur bestimmung der mündungsaustrittsgeschwindigkeit eines projektils Download PDF

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WO2012168190A1
WO2012168190A1 PCT/EP2012/060511 EP2012060511W WO2012168190A1 WO 2012168190 A1 WO2012168190 A1 WO 2012168190A1 EP 2012060511 W EP2012060511 W EP 2012060511W WO 2012168190 A1 WO2012168190 A1 WO 2012168190A1
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shot
projectile
correction
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Inventor
Marc Bertholet
Original Assignee
Rheinmetall Air Defence Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C17/00—Fuze-setting apparatus
    • F42C17/04—Fuze-setting apparatus for electric fuzes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P21/00—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups
    • G01P21/02—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups of speedometers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
    • G01P3/64—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance
    • G01P3/66—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance using electric or magnetic means
    • G01P3/665—Devices characterised by the determination of the time taken to traverse a fixed distance using electric or magnetic means for projectile velocity measurements

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the muzzle exit velocity of a projectile, and in particular to a method for determining the muzzle velocity of Air Burst Ammunition (ABM).
  • ABSM Air Burst Ammunition
  • the muzzle (exit) velocity of a projectile is usually referred to in the shooting system with V 0 and also called V 0 -speed. This is the speed at which a projectile fired by a tube weapon moves on its trajectory as it exits the weapon barrel relative to the weapon barrel.
  • Air Burst Ammunition is an ammo type that disassembles during the flight phase without the need to hit a target or approach a target. For this purpose, a disintegrating charge is ignited within this ammunition and exploded by a suitable mechanism. Due to the natural dispersion of the orifice velocities of ABM, it is of particular importance for this type of ammunition to determine the exit velocity at the mouth (V 0 ) with sufficient accuracy.
  • V 0 measurement describes, for example, EP 0 108 979.
  • two coils are used, which are arranged at a known mutual distance, in the direction of flight of the projectile seen after the outlet cross section of the gun barrel. These coils or their mutual distance form a Basis of measurement.
  • the projectile can be programmed into the projectile after calculation of the corresponding disassembly time via a programming unit downstream of the projectile trajectory, whereupon the projectile is disassembled at the desired location by the disassembly charge.
  • a programming unit downstream of the projectile trajectory whereupon the projectile is disassembled at the desired location by the disassembly charge.
  • a disadvantage of these methods is that interferences, such as the crosstalk between the two coils and hot, ionized combustion gases, etc. ultimately lead to a damping of the signal amplitude and a strong noise of the signal curve.
  • the induced voltage has a smaller amplitude and the evaluation of such a "small" signal, which at the same time is very noisy, is inaccurate, which directly implies that in a noisy curve the determination of excellent points (zero crossings, maxima, etc.) is difficult or impossible
  • these uncertainties are directly involved in muzzle velocity calculations, which leads to an error in the decomposition time and thus the accuracy of the projectile.
  • the invention has the object to provide a method for optimal measurement of the muzzle velocity of a projectile.
  • the basic idea of the invention is to determine the V 0 for each individual shot with the usual methods, for example with two measuring coils, and to program the breaking time when passing through the programming coil, but in addition to the following or further shot (Post - Processing) to perform a deeper analysis of the trace (s) to obtain a more precise value for the V 0 .
  • This refined value can now (weighted) enter into the following shot by providing the measured V 0 value of the second (or further) shot with a correction factor resulting from the comprehensive data analysis of the first (and / or previous) shot results and this correction factor is weighted. This allows a more precise determination of the V 0 value.
  • This procedure is repeated for third and further shots, so that the measuring precision increases with increasing salvo length ever more.
  • the respective correction value (s) is preferably stored in a memory and is available as a correction value for a new single shot or for new salvo even before the first shot.
  • a fast and optimized signal analysis in the post-processing, which is characterized in that the signals are manipulated.
  • the noisy measurement signal of a coil which is originally in the time domain as a signal (t)
  • suitable and also already known methods eg fast Fourier transform FFT
  • FFT fast Fourier transform
  • f frequency domain signal
  • the directly measured V 0 value of a shot is now compared with the value determined by the post-processing. Thereby a case distinction takes place. If the two values differ only slightly from each other, no correction takes place for the subsequent shot. If the two values deviate from each other within a middle range, the measured V 0 value is corrected with a weighting parameter by the correction value determined in the post-processing. On the other hand, if the two values deviate very much from each other, a fundamental error in the measuring electronics must be inferred and the system receives an error message.
  • the measured V 0 value and / or the value from the post-processing is subjected to a plausibility check.
  • an interval for a V 0 value is used, which results from the respectively used, known type of ammunition and the weapon used. Only if the two values lie within the plausibility interval, the method according to the invention is used, otherwise the post-processing is discarded and an error message is generated.
  • the associated advantages include the fact that the plausibility check of the Vo measured values and, if necessary, a correction of the V 0 measured values results in an increase in the hit probability.
  • functional or error tests of the measuring base are possible.
  • the method is used to improve the reliability of statements by greatly improved database, it is considered the whole curve instead of excellent points. It is not Incorporation of a measuring base with ammunition more necessary, which also contributes to the cost reduction. In addition, it is an adaptive algorithm, whereby a subsequent error analysis of a base by recording the correction parameters in a gun computer is feasible.
  • FIG. 5 shows a post-processing in addition to the programming in FIG. 4.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a measuring and programming device 100 according to the prior art.
  • An attached to the mouth of the gun barrel 13 support tube 20 consists of three parts 21, 22, 23. Between the first part 21 and the second and third part 22, 23 are arranged annular coils 24, 25 for measuring the projectile velocity. On the third part 23 - also called programming part - a held in a bobbin 26 transmitting coil 27 is attached. The type of attachment of the support tube 20 and the three parts 21, 22, 23 with each other is not shown and described. For the supply of the toroidal lines 28, 29 are provided. Soft iron bars 30 are arranged on the circumference of the support tube 20 for the purpose of shielding magnetic fields which disturb the measurement.
  • the projectile 18 has a receiving coil 31, which is connected via a filter 32 and a counter 33 with a time fuse 34.
  • a pulse is generated in quick succession in each toroidal coil.
  • These pulses are fed to an evaluation circuit (not shown) in which the projectile velocity is calculated from the time interval of the pulses and a distance D between the toroidal coils 24, 25.
  • a disassembly time is calculated, which is transmitted inductively to the receiving coil 31 in a suitable form during passage of the projectile 18 through the transmitting coil 27 for the purpose of setting the counter 32.
  • Fig. 2 shows a signal response to a measuring coil as a function of the relative projectile position according to the prior art.
  • three sub-figures are each shown with a projectile 18 at the exit from the barrel in three different positions or at three consecutive times, and in the right half of the figure, the curve of the voltage as a function of time in the passage of Projectile 18 through a spool le.
  • the projectile 18 For x ⁇ 0, the projectile 18 is located, seen in the direction of movement, to the left of the center of the coil 12 and enters the coil 12 at the speed Vo.
  • the projectile 18 is located to the right of the center of the coil 12 and the induced voltage U (t) decreases continuously with increasing x and reaches a minimum value. If the projectile 18 continues to move out of the coil 12, the induced voltage U (t) increases again and strives for large values of x towards 0 volt.
  • Fig. 3 shows in a block diagram representation of the programming according to the prior art again.
  • the V 0 and the disassembly time is determined from the signals of the two coils 24, 25 and imprinted on the projectile 18 via the coil 27.
  • the fast signal analysis (in the post-processing) is characterized in that the noisy measurement signal of a coil, which is originally present in the time domain as a signal (t), by means of suitable and already known methods (eg fast Fourier transform FFT), for example in the frequency domain signal (f) is transferred. Subsequently, certain frequency components are then filtered out or scaled. It has been shown that especially the low frequency components in the signal result from the recoil or recoil of the weapon and do not describe the projectile velocity. Furthermore, particularly noisy frequency components are also suppressed. And finally, it is possible to dispense with the particularly high-frequency components, since they usually have only a low signal amplitude and thus information quality.
  • FFT fast Fourier transform
  • the directly measured V 0 value of a shot is now compared with the value determined by the post-processing. Thereby a case distinction takes place. If the two values deviate only slightly from one another, for example less than 2 m / sec, then the measured V 0 value is rated as sufficiently good and no correction is made for the subsequent shot. On the other hand, if the two values deviate very sharply from one another, for example more than 20 m / sec, then a fundamental error in the measuring electronics must be inferred and the system receives an error message. If the two values deviate from each other within a middle range, the measured V 0 value is corrected with a weighting parameter by the correction value determined in the post-processing.
  • step 5 shows the sequence of the post-processing of the two coil signals and the calculation of V 0 . This corresponds to step 6 "evaluation unit calculates V * o, i " from FIG. 4.

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Verfahren, in dem zusätzlich zur herkömmlichen Ermittlung der Mündungsaustrittsgeschwindigkeit (V0) bis zum folgenden oder weiteren Schuss (Post- Processing) eine tiefere Analyse der Messkurve(n) vorgenommen wird, um einen präziseren Wert für die Geschwindigkeit (V0) zu erhalten. Dieser präzisierte Wert kann nun (gewichtet) in den folgenden Schuss eingehen, indem der gemessene Geschwindigkeitswert (V0) des zweiten (oder weiteren) Schusses mit einem Korrekturfaktor versehen wird, der sich aus der umfassenden Datenanalyse des ersten (und / oder des vorherigen) Schusses ergibt. Zugleich wird dieser Korrekturfaktor gewichtet. Um einen entsprechenden Wert in der Kürze der Zeit zu erhalten, wird eine schnelle und optimierte Signalanalyse (im Post- Processing) durchgeführt, die sich dadurch auszeichnet, dass die Signale manipuliert werden.

Description

BESCHREIBUNG
Verfahren zur Bestimmung der Mündungsaustrittsgeschwindigkeit eines Projektils
Die Erfindung beschäftig sich mit einem Verfahren zur Bestimmung der Mündungsaustrittsgeschwindigkeit eines Projektils und insbesondere mit einem Verfahren zur Bestimmung der Mündungsgeschwindigkeit von Air Burst Munition (ABM).
Die Mündungs(austritts)geschwindigkeit eines Projektils wird im Schiesswesen üblicherweise mit V0 bezeichnet und auch V0-Geschindigkeit genannt. Es handelt sich hierbei um diejenige Geschwindigkeit, mit der sich ein von einer Rohrwaffe abgeschossenes Projektil beim Austritt aus dem Waffenrohr relativ zum Waffenrohr auf seiner Trajektorie bewegt.
Air Burst Munition ist ein Munitionstyp, der sich in der Flugphase zerlegt, ohne dass ein Auftreffen auf ein Zielobjekt bzw. eine Annäherung an ein Zielobjekt notwendig wäre. Dazu wird durch einen geeigneten Mechanismus eine Zerlegeladung innerhalb dieser Munition gezündet und zur Explosion gebracht. Aufgrund der natürlichen Streuung der Mündungsgeschwindigkeiten von ABM ist es für diesen Munitionstyp von besonderer Bedeutung, die Austrittsgeschwindigkeit an der Mündung (V0) mit hinreichender Genauigkeit zu bestimmen.
Zur Messung der tatsächlichen V0-Geschwindigkeit eines einzelnen realen Geschosses sind verschiedene Vorrichtungen und Verfahren bekannt. Eine solche V0-Messung beschreibt beispielsweise die EP 0 108 979. Hier werden zwei Spulen benutzt, die in einem bekannten gegenseitigen Abstand angeordnet sind, und zwar in Flugrichtung des Projektils gesehen nach dem Austrittsquerschnitt des Waffenrohres. Diese Spulen bzw. ihr gegenseitiger Abstand bilden eine Messbasisstrecke.
Wird die V0 des einzelnen Projektils an der Mündung des Geschützes bestimmt, so kann dem Projektil nach Berechnung der entsprechenden Zerlegezeit dieser Wert über eine bezüglich der Projektilflugbahn nachgelagerte Programmiereinheit einprogrammiert werden, woraufhin das Projektil am gewünschten Ort durch die Zerlegeladung zerlegt wird. Ein derartiges System ist beispielsweise bekannt aus EP 0 802 390, EP 0 802 392 und EP 0 802 391.
Weiterhin sind Lösungen bekannt, die das Spannungssignal beim Projektildurchtritt nur durch eine Spule zur V0-Ermittlung verwenden. Aus der GB 2 200 215 ist eine Vorrichtung zur Durchführung einer V0-Messung bekannt, bei der nur eine einzige Spule eingesetzt wird. Wie bei der oben beschriebenen Zweispulen-Vorrichtung wird beim Durchtritt des Projektils durch die Spule eine sich zeitlich verändernde induzierte Spannung abgegriffen, aus deren zeitlichem Verlauf sich die Mündungsgeschwindigkeit berechnen lässt. Auch die EP 1 482 331 beschreibt die Verwendung einer einzigen Spule, die vom Waffenrohr eine gewisse Distanz beabstandet ist, wodurch dessen Einfluss auf das Messsignal verringert wird. Bei der US 2,301 ,194 durchläuft das Projektil ebenfalls eine stromdurchflossene Spule.
Nachteilig an diesen Methoden ist, dass Störeinflüsse, wie des Übersprechens zwischen den zwei Spulen und heisse, ionisierte Verbrennungsgase etc. letztendlich zu einer Dämpfung der Signalamplitude und einem starken Verrauschen der Signalkurve führen. Die induzierte Spannung hat eine kleinere Amplitude und die Auswertung eines solch „kleinen" Signals, welches gleichzeitig stark verrauscht ist, ist ungenau. Daraus ergibt sich direkt, dass in einer verrauschten Kurve die Ermittlung ausgezeichneter Punkte (Nulldurchgänge, Maxima etc.) erschwert ist bzw. mit relativ grossen Unsicherheiten versehen ist. Letztendlich gehen diese Unsicherheiten aber direkt in die Berechnung der Mündungsgeschwindigkeit ein, was zu einem Fehler in der Zerlegungszeit und damit der Treffgenauigkeit des Projektils führt.
Hier stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren zur optimalen Messung der Mündungsgeschwindigkeit eines Projektils anzugeben.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.
Der grundlegende Gedanke der Erfindung besteht darin, für jeden einzelnen Schuss zwar weiterhin die V0 mit den üblichen Verfahren, beispielsweise mit zwei Messspulen, zu bestimmen und die Zerlegungszeit beim Durchtritt durch die Programmierspule zu programmieren, aber zusätzlich bis zum folgenden oder weiteren Schuss (Post- Processing) eine tiefere Analyse der Messkurve(n) vorzunehmen, um einen präziseren Wert für die V0 zu erhalten. Dieser präzisierte Wert kann nun (gewichtet) in den folgenden Schuss eingehen, indem der gemessene V0-Wert des zweiten (oder weiteren) Schusses mit einem Korrekturfaktor versehen wird, der sich aus der umfassenden Datenanalyse des ersten (und / oder des vorherigen) Schusses ergibt und dieser Korrekturfaktor gewichtet wird. Dadurch gelingt eine präzisere Bestimmung des V0-Werts. Dieses Vorgehen wird für dritte und weitere Schüsse wiederholt, sodass die Messpräzision mit zunehmender Salvenlänge sich immer weiter erhöht. Der / die jeweilige(n) Korrekturwert(e) wird bevorzugt in einem Speicher abgelegt und ist für einen neuen Einzelschuss bzw. für neue Salve bereits vor dem ersten Schuss als Korrekturwert verfügbar.
Um einen entsprechenden Wert in der Kürze der Zeit zu erhalten, wird eine schnelle und optimierte Signalanalyse (im Post- Processing) durchgeführt, die sich dadurch auszeichnet, dass die Signale manipuliert werden. So wird beispielsweise das verrauschte Messsignal einer Spule, welches ursprünglich in der Zeitdomäne als Signal (t) vorliegt, mittels geeigneter und auch bereits bekannter Methoden (z.B. Fast-Fourier-Transformation FFT) beispielsweise in die Frequenzdomäne Signal(f) überführt. Anschliessend werden dann aber bestimmte Frequenzanteile herausgefiltert bzw. skaliert. - Es hat sich gezeigt, dass besonders die tiefen Frequenzanteile im Signal vom Rücklauf bzw. Rückstoss der Waffe herrühren und nicht die Projektilgeschwindigkeit beschreiben. - Des Weiteren werden besonders stark verrauschte Frequenzanteile unterdrückt, die besonders hochfrequenten Anteile ausgeblendet bzw. ignoriert (d.h., es wird auf diese verzichtet), da sie zumeist nur eine geringe Signalamplitude und damit geringe Informationsgüte besitzen. Frequenzanteile, die unempfindlich gegen das Übersprechen von Signalen der einen Messspule auf die andere Messspule sind, werden hingegen verstärkt. Dadurch wird in bestimmten Frequenzbereichen der Signal- Rausch-Abstand verbessert. Die so Frequenz manipulierten und damit Daten reduzierten Signale beider Spulen werden in der Frequenzdomäne miteinander multipliziert, entsprechend einer Faltung in der Zeitdomäne. Nach dieser Bandfilterung und der Berechnung der Cross-Kovarianz Cxy(f) erfolgt die Rücktransformation in die Zeitdomäne, wo das Maximum der Cross-Kovarianz Cxy(t) an der Stelle t = Tmax liegt und sich anschliessend der Wert für Vo aus dem Quotienten des bekannten Spulenabstandes D und Tmax ergibt.
Der direkt gemessene V0-Wert eines Schusses wird nunmehr mit dem durch das Post- Processing ermittelten Wert verglichen. Dabei findet eine Fallunterscheidung statt. Weichen die beiden Werte nur gering voneinander ab, findet keine Korrektur für den nachfolgenden Schuss statt. Weichen die beiden Werte innerhalb eines mittleren Bereichs voneinander ab, so wird der gemessene V0-Wert mit einem Wichtungsparameter durch den im Post- Processing ermittelten Korrekturwert korrigiert. Weichen die beiden Werte hingegen sehr stark voneinander ab, muss auf einen grundsätzlichen Fehler in der Messelektronik geschlossen werden und das System erhält eine Fehlermeldung.
In Weiterführung wird der gemessene V0-Wert und/oder der Wert aus dem Post- Processing einem Plausibilitätscheck unterworfen. Dabei wird ein Intervall für einen V0-Wert herangezogen, der sich aus dem jeweils verwendeten, bekannten Munitionstyp sowie der verwendeten Waffe ergibt. Nur wenn die beiden Werte innerhalb des Plausibilitätsintervalls liegen, wird das erfindungsgemässe Verfahren angewendet, ansonsten wird das Post- Processing verworfen und eine Fehlermeldung erzeugt.
Die damit verbundenen Vorteile liegen unter anderem darin, dass mit dem Plausibilitätscheck der Vo-Messwerte und nötigenfalls einer Korrektur der V0-Messwerte eine Erhöhung der Trefferwahrscheinlichkeit erreicht wird. Zudem sind Funktions- bzw. Fehlertest der Messbasis (Mechanik & Elektronik) möglich.
Das Verfahren dient zur Verbesserung der Aussagesicherheit durch stark verbesserte Datenbasis, es wird die ganze Kurve statt ausgezeichneter Punkte berücksichtigt. Es ist kein Einschiessen von einer Messbase mit Munition mehr nötig, was auch zur Kostensenkung beiträgt. Zudem handelt es sich um einen adaptiven Algorithmus, wobei auch eine nachträgliche Fehlerauswertung einer Basis durch Aufzeichnung der Korrekturparameter in einem Geschützrechner machbar ist.
Anhand eines Ausführungsbeispiels mit Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt:
Fig. 1 eine Messanordnung nach dem Stand der Technik,
Fig. 2 eine Messablauf nach dem Stand der Technik,
Fig. 3 einen Programmierablauf nach dem Stand der Technik,
Fig. 4 eine Blockbilddarstellung des nunmehrigen Mess- und Programmierablaufs,
Fig. 5 ein Post- Processing in Ergänzung zur Programmierung in Fig. 4.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Mess- und Programmiervorrichtung 100 nach dem Stand der Technik. Ein an der Mündung des Geschützrohres 13 befestigtes Tragrohr 20 besteht aus drei Teilen 21 , 22, 23. Zwischen dem ersten Teil 21 und dem zweiten bzw. dritten Teil 22, 23 sind Ringspulen 24, 25 für die Messung der Geschossgeschwindigkeit angeordnet. Am dritten Teil 23 - auch Programmierteil genannt - ist eine in einem Spulenkörper 26 gehaltene Sendespule 27 befestigt. Die Art der Befestigung des Tragrohres 20 und der drei Teile 21 , 22, 23 miteinander ist nicht weiter dargestellt und beschrieben. Für die Speisung der Ringspulen sind Leitungen 28, 29 vorgesehen. Am Umfang des Tragrohres 20 sind zwecks Abschirmung von die Messung störenden Magnetfeldern Weicheisenstäbe 30 angeordnet. Das Geschoss 18 weist eine Empfangsspule 31 auf, die über ein Filter 32 und einen Zähler 33 mit einem Zeitzünder 34 verbunden ist. Beim Durchgangs des Geschosses 18 durch die beiden Ringspulen 24, 25, wird kurz hintereinander in jeder Ringspule ein Impuls erzeugt. Diese Impulse werden einer Auswerteschaltung (nicht dargestellt) zugeführt, in welcher aus dem zeitlichen Abstand der Impulse und einem Abstand D zwischen den Ringspulen 24, 25 die Geschossgeschwindigkeit errechnet wird. Unter Berücksichtigung der Geschossgeschwindigkeit wird eine Zerlegungszeit errechnet, die in geeigneter Form beim Durchgang des Geschosses 18 durch die Sendespule 27 zum Zwecke der Einstellung des Zählers 32 induktiv auf die Empfangsspule 31 übertragen wird.
Fig. 2 zeigt eine Signalantwort an einer Messspule in Abhängigkeit von der relativen Projektilposition nach dem Stand der Technik. In der linken Hälfte der Figur sind drei Teilfiguren mit je einem Projektil 18 beim Austritt aus dem Waffenrohr in drei verschiedenen Lagen bzw. zu drei aufeinander folgenden Zeitpunkten dargestellt, und in der rechten Hälfte der Figur der Verlauf der Spannung als Funktion der Zeit beim Durchtritt des Projektils 18 durch eine Spu- le. Für X = 0 gilt: Das Projektil 18 befindet sich, in Bewegungsrichtung gesehen, in der Mitte der Spule 12 bzw. der mittlere Querschnitt des Projektils 18 liegt, in Bewegungsrichtung gesehen, im mittleren Querschnitt der Spule 12 und die in der Spule 12 induzierte Spannung U(t) ist Null. Dies ist zum Zeitpunkt t = ta der Fall. Für x < 0 gilt: Das Projektil 18 befindet sich, in Bewegungsrichtung gesehen, links von der Mitte der Spule 12 und taucht mit der Geschwindigkeit Vo in die Spule 12 ein. Die induzierte Spannung U(t) nimmt mit zunehmendem x kontinuierlich zu und erreicht einen Maximalwert. Dann nimmt die Spannung U(t) wieder ab und hat einen Nulldurchgang bei x = 0, wenn sich das Projektil 18 in der Mitte der Spule 12 befindet. Für x > 0 gilt: Das Projektil 18 befindet sich rechts von der Mitte der Spule 12 und die induzierte Spannung U(t) nimmt mit zunehmendem x kontinuierlich ab und erreicht einen Minimalwert. Bewegt sich das Projektil 18 weiter aus der Spule 12 heraus, so nimmt die induzierte Spannung U(t) wieder zu und strebt für grosse Werte von x gegen 0 Volt.
Fig. 3 gibt in einer Blockbilddarstellung die Programmierung nach dem Stand der Technik wieder. Dabei wird aus den Signalen der beiden Spulen 24, 25 die V0 und die Zerlegungszeit ermittelt und über die Spule 27 dem Geschoss oder Projektil 18 aufgeprägt.
Zu diesen bekannten Schritten kommen nunmehr die weiteren Schritte nach der vorliegenden Lehre hinzu (Fig. 4). Nachdem eine nicht näher dargestellte Auswerteeinheit die Geschwindigkeit V0 und Zerlegungszeit Zi ermittelt hat, überprüft diese, ob bereits Korrekturwerte vorliegen. Ist dies der Fall, wird die Zerlegungszeit Zi entsprechend korrigiert.
Die schnelle Signalanalyse (im Post- Processing) zeichnet sich dadurch aus, dass das verrauschte Messsignal einer Spule, welches ursprünglich in der Zeitdomäne als Signal(t) vorliegt, mittels geeigneter und bereits bekannter Methoden (z.B. Fast-Fourier-Transformation FFT) beispielsweise in die Frequenzdomäne Signal( f) überführt wird. Anschliessend werden dann bestimmte Frequenzanteile herausgefiltert bzw. skaliert. - Es hat sich gezeigt, dass besonders die tiefen Frequenzanteile im Signal vom Rücklauf bzw. Rückstoss der Waffe herrühren und nicht die Projektilgeschwindigkeit beschreiben. Des Weiteren werden besonders stark verrauschte Frequenzanteile zudem unterdrückt. Und schliesslich kann auf die besonders hochfrequenten Anteile verzichtet werden, da sie zumeist nur eine geringe Signalamplitude und damit Informationsgüte besitzen. Frequenzanteile, die unempfindlich gegen das Übersprechen von Signalen der einen Messspule auf die andere Messspule sind, werden hingegen verstärkt. - Dadurch wird in bestimmten Frequenzbereichen der Signal- Rausch-Abstand verbessert. Die so Frequenz manipulierten und damit Daten reduzierten Signale beider Spulen werden in der Frequenzdomäne miteinander multipliziert, entsprechend einer Faltung in der Zeitdomäne. Nach dieser Bandfilterung und der Berechnung der Cross-Kovarianz Cxy(f) erfolgt die Rücktransformation in die Zeitdomäne, wo das Maximum der Cross-Kovarianz Cxy(t) an der Stelle t = Tmax liegt und sich anschliessend der Wert für Vo aus dem Quotienten aus dem bekannten Spulenabstand D und Tmax ergibt.
Der direkt gemessene V0-Wert eines Schusses wird nunmehr mit dem durch das Post- Processing ermittelten Wert verglichen. Dabei findet eine Fallunterscheidung statt. Weichen die beiden Werte nur gering voneinander ab, beispielsweise weniger als 2 m/sec, so wird der gemessene V0-Wert als ausreichend gut bewertet und es findet keine Korrektur für den nachfolgenden Schuss statt. Weichen die beiden Werte hingegen sehr stark voneinander ab, beispielsweise mehr als 20 m/sec, so muss auf einen grundsätzlichen Fehler in der Messelektronik geschlossen werden und das System erhält eine Fehlermeldung. Weichen die beiden Werte innerhalb eines mittleren Bereichs voneinander ab, so wird der gemessene V0-Wert mit einem Wichtungsparameter durch den im Post- Processing ermittelten Korrekturwert korrigiert.
Fig. 5 zeigt den Ablauf des Post- Processing der beiden Spulensignale und die Berechnung der V0. Dies entspricht dem Schritt 6„Auswerteinheit errechnet V*o,i ..." aus Fig. 4.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Verfahren zur Bestimmung der Mündungsaustrittsgeschwindigkeit (V0) eines Projektils (18) mit folgenden Schritten:
• Messen der Mündungsaustrittsgeschwindigkeit (V0) mit Hilfe von elektrischen Signalen,
• Analyse der gemessenen Signale bis zum folgenden oder weiteren Schuss,
• Bestimmung eines Korrekturfaktors, der sich aus der Datenanalyse der gemessenen Signale des vorherigen Schusses ergibt,
• Wichten des Korrekturfaktors,
• Korrektur der gemessene Mündungsaustrittsgeschwindigkeitswert (V0) des folgenden Schusses mit dem gewichteten Korrekturfaktor.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Analyse der Signale, die ursprünglich in der Zeitdomäne als Signal ( t) vorliegen, die Signale in eine Frequenzdomäne überführt und in der bestimmte Frequenzanteile gefiltert werden, wobei die in Frequenz und Daten reduziertes Signal in der Frequenzdomäne entsprechend der Faltung in der Zeitdomäne multipliziert werden, diese dann in die Zeitdomäne zurück transferiert werden, um daraus einen Wert für die Mündungsaustrittsgeschwindigkeit (V0) zu ermitteln.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der direkt gemessene Mündungsaustrittsgeschwindigkeitswert (V0) mit dem ermittelten Wert verglichen wird, wobei eine Fallunterscheidung stattfindet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer geringen Abweichung, beispielsweise weniger als 2 m/sec, keine Korrektur für den nachfolgenden Schuss stattfindet.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Abweichung der beiden Werte innerhalb eines mittleren Bereichs der gemessene Mün- dungsgeschwindigkeitswert (V0) mit einem Wichtungsparameter durch den ermittelten Korrekturwert korrigiert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer starken Abweichung, beispielsweise mehr als 20 m/sec eine Fehlermeldung ausgegeben wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der / die jeweilige(n) Korrekturwert(e) bevorzugt in einem Speicher abgelegt und für einen neuen Einzelschuss bzw. für neue Salve bereits vor dem ersten Schuss als Korrekturwert verfügbar ist/ sind.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der gemessene Mündungsgeschwindigkeitswert (V0) und/oder der Wert aus Analyse einem Plausibilitätscheck unterworfen wird derart, dass ein Intervall für einen Mündungsgeschwindigkeitswert herangezogen wird, der sich aus dem jeweils verwendeten, bekannten Munitionstyp sowie der verwendeten Waffe ergibt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die Werte innerhalb des Plausibilitätsintervalls liegen, die Analyse angewendet wird.
PCT/EP2012/060511 2011-06-07 2012-06-04 Verfahren zur bestimmung der mündungsaustrittsgeschwindigkeit eines projektils WO2012168190A1 (de)

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