WO2015058743A1 - Verfahren zur steuerung einer richtbaren waffe eines fahrzeugs bei schiessübungen - Google Patents

Verfahren zur steuerung einer richtbaren waffe eines fahrzeugs bei schiessübungen Download PDF

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WO2015058743A1
WO2015058743A1 PCT/DE2014/100377 DE2014100377W WO2015058743A1 WO 2015058743 A1 WO2015058743 A1 WO 2015058743A1 DE 2014100377 W DE2014100377 W DE 2014100377W WO 2015058743 A1 WO2015058743 A1 WO 2015058743A1
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WO
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shooting
weapon
vehicle
sector
orientation
Prior art date
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PCT/DE2014/100377
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English (en)
French (fr)
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Manfred Sperber
Gerd Henning
Eric ULLRICH
Original Assignee
Krauss-Maffei Wegmann Gmbh & Co. Kg
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Publication date
Application filed by Krauss-Maffei Wegmann Gmbh & Co. Kg filed Critical Krauss-Maffei Wegmann Gmbh & Co. Kg
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Priority to BR112016008798-4A priority patent/BR112016008798B1/pt
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
    • F41G3/00—Aiming or laying means
    • F41G3/26—Teaching or practice apparatus for gun-aiming or gun-laying
    • 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
    • F41A17/00—Safety arrangements, e.g. safeties
    • F41A17/08—Safety arrangements, e.g. safeties for inhibiting firing in a specified direction, e.g. at a friendly person or at a protected area
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H7/00—Armoured or armed vehicles
    • F41H7/02—Land vehicles with enclosing armour, e.g. tanks

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a directional weapon of a vehicle in shooting practice, wherein the orientation of a shooting sector in which can be shot, is set.
  • the invention can be used in particular in military vehicles.
  • Military vehicles usually have a z. B. as a trough formed vehicle housing and a weapon, which can be directed against the vehicle housing in azimuth and elevation.
  • Such weapons For example, they may be arranged on a tower of the vehicle which is rotatable relative to the vehicle housing.
  • FR 2 712 675 A1 discloses a control method for a directable weapon of a vehicle, in which the weapon is aimed at several boundary points of the shooting sector before the start of the shooting exercise in order to determine the shooting sector.
  • the aiming position of the weapon is continuously compared with the shooting sector. The weapon is only released when it is directed into the shooting sector, and otherwise blocked.
  • the invention provides the assistance in enabling movements of the vehicle during the shooting exercise.
  • the object is achieved by maintaining the fixed orientation when the vehicle is moving.
  • the orientation of the shooting sector in space is maintained.
  • the orientation of the shooting sector is not defined with respect to the vehicle housing, but with respect to the environment. This makes it possible for the vehicle to be moved during the shooting exercise without changing the orientation of the shooting range.
  • the orientation of the shooting sector is determined, in which the weapon is directed to boundary points of the shooting sector. This can be done before or at the beginning of the exercise. This results in the advantage that the shooting sector can be specified by the vehicle. It is not necessary to set the firing sector from a separate unit from the vehicle, for example a control center.
  • An autonomous method for controlling the weapon during firing exercises is provided.
  • the weapon is set to determine the shooting sector before or at the beginning of the shooting exercise in azimuth and / or elevation, so that the shooting sector can be determined in azimuth and / or elevation. You can do this
  • an azimuth angle and an elevation angle are defined and stored in a control device.
  • the orientation of the firing sector is then maintained in azimuth and / or elevation.
  • the directional position of the weapon is determined relative to a vehicle-independent spatial coordinate system. This has the advantage that the directional position of the weapon is defined independently of the orientation of the vehicle or the orientation of the vehicle housing. In this respect, the aiming position of the weapon relative to the surroundings of the vehicle is determined.
  • the directional position of the weapon is determined independently of a sensor of the weapon.
  • additional sensors can be arranged on the vehicle, via which the directional position of the weapon is detected to release the weapon for target practice. In this way, a weapon sensorless determination of the directional position of the weapon can be made possible.
  • two independent sensor systems for determining the directing position in the vehicle can be arranged. This makes it possible in addition to be able to check the sensors of the weapon by a second sensor system.
  • the additional sensors are identically to the sensors required for controlling the servomotors to direct the weapon.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the directional position of the weapon is determined by inertial sensors.
  • inertial sensors are characterized by a particularly high availability.
  • the inertial sensors can be designed as yaw rate sensors, acceleration sensors and / or magnetic field sensors.
  • the inertial sensors can be configured as microelectromechanical systems (MEMS).
  • the directional position is determined by an inertial measuring unit, which has a plurality of, in particular orthogonally arranged, rotation rate sensors and / or a plurality of, in particular orthogonally arranged, acceleration sensors and / or a plurality of, in particular orthogonally arranged, magnetic field sensors.
  • an inertial measuring unit which has a plurality of, in particular orthogonally arranged, rotation rate sensors and / or a plurality of, in particular orthogonally arranged, acceleration sensors and / or a plurality of, in particular orthogonally arranged, magnetic field sensors.
  • several inertial measuring units can be used to determine the directional position, the measured values of which are combined with one another.
  • the straightening position can be independent of the shooting track and independent of possible targets.
  • the inertial sensors are aligned together with the weapon, so that the orientation of the inertial sensors coincides with the directional position of the weapon.
  • the pointing position of the weapon can be detected directly by the inertial sensors.
  • the inertial sensors are arranged on a weapon cradle or on a tower of the vehicle.
  • the inertial sensors are arranged within a directional tower of the vehicle.
  • a protected against hostile threats and weather conditions arrangement of inertial sensors can be made possible.
  • the sensors are arranged interference-proof. It is not possible for an enemy to recognize the inertial sensors from the outside and to disturb or influence them.
  • the interference immunity can be further increased.
  • a satellite navigation receiver can be used to determine the directional position of the weapon.
  • the navigation receiver generally has a lower availability than an inertial sensor.
  • the satellite navigation receiver is additionally used for determining the pointing position, since inertial sensors often show drift phenomena which reduce the accuracy of the determination of the directional position of the weapon.
  • the satellite navigation receiver compensates for the drift of the inertial sensors.
  • the satellite navigation receiver can also be used to determine vehicle position. It is advantageous if the directional position of the weapon is compared to its release during the shooting exercise with the shooting sector. It can then be a release of the weapon depending on whether the weapon is directed in the shooting sector or not. Preferably, the weapon is released when the directional position of the weapon is within the shooting sector.
  • the weapon can be blocked if the pointing position of the weapon is outside the shooting sector. It is advantageous if the determination of the orientation of the shooting range and the release of the weapon by a vehicle-mounted device, so that a self-sufficient operation of the control is ensured.
  • the size of the shooting sector is adapted to the directional position of the weapon and / or the directional speed of the weapon. This allows delays, which are caused by the inertial sensors and / or the data processing logic connected downstream of the inertial sensors, to be taken into account.
  • the shooting sector can be reduced in size if the pointing position of the weapon is within the shooting sector is located and / or if the directional speed exceeds a threshold greater than or equal to zero, so that the release of the weapon in a directional movement out of the shooting sector is not withdrawn too late.
  • the firing sector may be smaller than if the weapon is aimed outside the firing sector.
  • a further advantageous embodiment provides that a shooting track is subdivided into partial areas and the orientation of the shooting sector is defined and maintained in each partial area. Due to the shape of the shooting lane, it may be necessary to redefine the orientation of the shooting sector during movement of the vehicle along a shooting lane, so that it can be ensured that release of the weapon takes place only if the orientation of the shooting sector corresponds to the orientation of the shooting lane , The adaptation of the orientation of the shooting sector can preferably take place automatically. So it can be ensured, for example, on large shooting ranges that the weapon is only released when it is within the given shooting sector. Thus, changes in direction of the shooting lane can be included in the firing clearance.
  • the orientation of the shooting sector is determined when crossing the vehicle of a position line arranged in a partial area.
  • the position of the vehicle determined by means of the satellite navigation receiver can be compared with georeferenced boundary points stored in the control device and with position lines.
  • boundary points along the shooting range track course are arranged, which define the respective sections of the shooting lane.
  • position lines can be defined, which preferably lie before the boundary points at which the orientation should be redefined. This will ensure that redefinition is carried out in a timely manner
  • the firing sector includes an azimuth angle which is maintained when the vehicle is moving.
  • the azimuth angle may be included by the boundary lines spanning the firing sector.
  • a center line running through the azimuth angle can determine the orientation of the shooting sector. This orientation is maintained even during the movement of the vehicle in a partial area.
  • the firing sector may include an azimuth angle which is changed as the vehicle moves, but the orientation is also maintained.
  • the orientation of the shooting sector can be determined by the boundary points. This is maintained during the movement of the vehicle in a partial area. Since the boundary points serve as landmarks, it is necessary to maintain the orientation that the azimuth angle of the shooting sector changes during the movement of the vehicle.
  • the determination of the orientation can be defined when entering a new sub-area and maintained in this. Thus, it can be ensured in a simple manner that a release of the weapon takes place only if the orientation of the shooting sector corresponds to the orientation of the shooting lane. In this context, it is preferable if the shooting sector is set above boundary points and the boundary points are maintained when moving the vehicle.
  • the boundary points can be designed as Sch mangiegiebegrenzungshur. Further details and advantages of the invention will be explained below with reference to the embodiment shown in the drawings. Hereby shows:
  • 1 is a schematic plan view of an exercise area
  • FIG. 2 is a schematic plan view of a vehicle and a firing sector in a first position of the vehicle (a), during rotation of the vehicle (b) and during movement of the vehicle (c),
  • FIG. 3 shows a schematic side view of the vehicle and the shooting sector with different pointing positions of the weapon and inclinations of the vehicle
  • FIG. 4 shows a schematic side view of the vehicle and the shooting sector for illustrating required safety areas
  • FIG. 5 shows a control device for fixing the shooting sector
  • 6 is a side sectional view of a tower of the vehicle
  • FIG. 8 is a schematic plan view of a first embodiment of determining the orientation of the shooting sector in a training area
  • FIG. 9 is a schematic plan view of a second embodiment of determining the orientation of the shooting sector in one
  • FIG. 1 an exercise area 15 for performing target practice is shown.
  • the training area 15 is designed in the manner of a military training area and has a control center 18, with which located on the practice area 15 vehicles 1 are in radio contact.
  • a shooting lane 16 is set up, on which shots can be delivered.
  • targets 17 are arranged on the shooting lane, which form training objectives for shooting practice. In order to train different shooting distances, the vehicle should be able to drive on the shooting range.
  • FIGS. 2 to 4 show a military vehicle 1 designed as a main battle tank, which has a chassis designed as an armored trough 2 with a chain carriage 5 and a tower 3 rotatably mounted relative to the chassis 2.
  • a weapon 4 is arranged, which can be directed by rotation of the tower 3 in azimuth.
  • the weapon 4 is formed formerlyrichtbar relative to the tower 3, so that the weapon 4 can also be directed in elevation.
  • the operation of the weapon 4 via a fire control, which has a sensor for determining the directional position of the weapon 4. This sensor determines the directional position R of the weapon in azimuth and elevation.
  • the measured values determined by the weapon sensors form the basis for the control of servomotors for aligning the weapon 4 in azimuth and elevation.
  • an independent of the fire control system control device is provided on the vehicle 1, with which the inventive method for controlling the directional weapon 4 of the vehicle 1 is executed.
  • the control device is used in shooting practice to train crew members in dealing with the vehicle 1 and / or the weapon 4.
  • a shooting sector S is set before the start of the shooting exercise in which are shot may.
  • the orientation of the shooting sector S is determined in such a way that it coincides with the orientation of a shooting lane 16.
  • the shooting sector S is designed essentially in the manner of a crooked pyramid.
  • the shooting sector S is delimited in azimuth by two boundary lines, each starting from a vehicle-fixed boundary point D and intersecting predetermined boundary points A and B.
  • the vehicle-fixed boundary point D forms the vertex and the boundary lines form the legs of an azimuth angle ⁇ .
  • the shooting sector S is limited on the one hand by a horizontal, which runs through the vehicle-fixed boundary point D, and on the other by an outgoing from the vehicle-fixed boundary point D straight, which a third predetermined Boundary point C intersects.
  • the horizontal and the boundary line through the boundary point C include an elevation angle ⁇ .
  • the fixed orientation of the shooting sector S is maintained during movement of the vehicle 1.
  • the shooting sector S is moved with the movement of the vehicle 1 with the vehicle 1 in such a way that the orientation of the shooting sector S in relation to the shooting track 16 is maintained.
  • the fixed orientation of the shooting sector S is maintained during a rotation of the vehicle 1.
  • the vehicle 1 can be moved, as shown in Fig. 2c, wherein the orientation of the shooting sector S remains unchanged. Therefore, a renewed definition of the shooting sector S is also not required in the method of the vehicle 1.
  • FIGS. 2b and 2c show various examples of movements of the vehicle 1 in which the orientation of the vehicle 1 is changed in azimuth, wherein the orientation of the shooting sector S does not change in azimuth and elevation.
  • the orientation of the shooting sector S is maintained even with changes in the orientation of the vehicle 1 in elevation, as shown in the illustrations in Fig. 3.
  • Such changes in orientation of the vehicle 1 may arise, for example, when driving on uneven terrain and express in a tilting of the vehicle relative to the horizontal.
  • the shooting sec- Tor S moved so that the fixed orientation of the shooting sector S is maintained in azimuth and elevation.
  • the release of the weapon 4 is always carried out when the directional position R of the weapon 4 is within the shooting sector S.
  • the directing position R of the weapon 4 during the shooting exercise is compared continuously or before delivery of a shot with the shooting sector S.
  • a release of the weapon 4 takes place at a directing position R, as shown in FIG. 2 a, 3 a or 4.
  • a release of the weapon 4 does not take place when the aiming position R of the weapon is outside the shooting sector S, e.g. shown in Fig. 2b, Fig. 3b or Fig. 3c.
  • the weapon 4 can be blocked when the weapon 4 is directed outside the shooting sector S and the blocking are canceled when the weapon 4 is directed into the shooting sector S.
  • the determination of the shooting sector S and in particular its orientation is carried out exclusively by vehicle-mounted devices 6, 7, 8.
  • a control by the separate from the vehicle 1 control center 18 is not required. In this respect, it is a self-sufficient control method for shooting practice.
  • Boundary points A, B, C of the shooting sector S directed to define the limits and thus the angles ⁇ , ⁇ of the shooting sector S.
  • an operating device 8 of the control device is used, which is shown in Fig. 5.
  • the operating device 8 has a plurality of control elements 9, 10, 11, 12 designed as buttons, via which limit points A, B, C of the shooting sector S can be defined.
  • the weapon 4 is directed via the fire control system of the vehicle 1 to a boundary point A at the left boundary region of the shooting lane 16.
  • the straightening position R of the weapon 4 is checked via a target optics.
  • the operating element 10 is actuated, whereby the instantaneous directional position R of the weapon 4 is temporarily stored as the left boundary of the shooting sector S.
  • the weapon 4 is directed via the fire control system to a boundary point B in the right boundary region of the shooting lane 16. Now, the control element 11 is actuated, whereby the instantaneous directional position R of the weapon 4 is temporarily stored as the right boundary of the shooting sector S.
  • the weapon 4 is directed to a maximum allowable for the respective shooting lane 16 elevation ⁇ . In this position, the weapon 4 is directed to an elevation limit point C.
  • the operating element 9 is actuated, whereby the instantaneous directional position R of the weapon 4 is temporarily stored as the upper limit of the shooting sector S.
  • the determination of the shooting sector S is completed by actuating the key 12.
  • the buffered values for the right, left and upper limits of the shooting sector S are adopted as new boundaries of the shooting sector S.
  • the azimuth angle ⁇ and the elevation angle ⁇ are also stored in the control device.
  • the directional position R of the weapon 4 is determined both for determining the shooting sector S and for comparison with the fixed shooting sector S during the shooting exercise relative to a vehicle-independent space coordinate system with the spatial directions x, y, and z, cf. FIGS. 2a and 4.
  • the aiming position R of the weapon 4 is always relative to the surroundings of the vehicle. 1, which has the advantage that the shooting sector S is determined relative to a vehicle-independent space coordinate system x, y, z.
  • the shooting sector S is defined independently of the orientation of the vehicle 1.
  • the detection of the directional position R for the definition of the shooting sector S and the subsequent comparison with the shooting sector S is independent of the sensor system of the fire control.
  • inertial measurement units 6 independent of the fire control system are provided for determining the orientation R.
  • the inertial measuring units 6 each include a plurality of inertial sensors 13, which are designed as yaw rate sensors, acceleration sensors and magnetic field sensors.
  • the inertial sensors 13 are part of an inertial navigation system (INS), via which the directional position R is determined in a vehicle-independent coordinate system.
  • INS inertial navigation system
  • the orientation R is determined by three orthogonally arranged rotation rate sensors as well as three orthogonally arranged acceleration sensors and three orthogonally arranged magnetic field sensors.
  • the inertial sensors 13 are arranged in the interior of the tower 3 on the weapon cradle, so that they are directed together with the weapon 4 in azimuth and elevation, cf. FIG. 6 and FIG. 7. In this way it can be ensured that the orientation of the inertial sensors 13 coincides with the directional position R of the weapon 4. Due to the arrangement in the interior of the tower 3, the inertial sensors 13 are protected against external influences and in particular against interference. It is not directly apparent to an opponent at which position the inertial sensors 13 are arranged so that interference or interference can be prevented. Also, by the use of inertial sensors 13, it is possible to minimize sources of error, such as may occur due to occlusions, distractions or the like.
  • two identical inertial measuring units 6 are arranged on the vehicle 1, so that in case of failure of one of the two units 6, the determination of the directional position R can be made via the respective other unit 6. If both inertial measuring units 6 are functional, the measured values of both units 6 can be interpolated in order to increase the accuracy of the measurement.
  • a satellite navigation receiver 7 which e.g. can be designed as a GPS receiver or another satellite navigation system. Via the satellite navigation receiver 7 additional position data of the weapon 4 can be determined, which are used to compensate for drift phenomena of the inertial sensors.
  • the inertial sensors 13 and also the data processing logic downstream of the inertial sensors 13 each have signal delays which are to be taken into account in the control method.
  • the size of the shooting sector S is adapted to the directional position R of the weapon 4 and / or to the current directional movement of the weapon 4, which is explained with reference to the representations in FIGS. 2 a and 4 shall be.
  • the firing sector S is reduced, which is represented in FIGS. 2a and 4 by the boundary points A ", B" and C " the danger is encountered that without adaptation the firing of the weapon 4 would be blocked only at the points A ', B' and thus belatedly with a rapid directional movement out of the firing sector S. stand is to be considered in advance, in the safety planning of the shooting sector S.
  • Large shooting lanes 16 are often divided into several areas in which a vehicle 1 may be during a shooting exercise. These areas are defined by different staggered depth points Ai, Bi, A 2 , B 2 , A 3 , B 3 .
  • the illustration in FIG. 8 shows a first region, which extends from the beginning of the shooting lane 16 up to the first boundary points Ai, Bi.
  • a second region is then between the first boundary points A ⁇ Bt and the second boundary points A 2 , B 2 .
  • other areas can be defined.
  • the position data of the satellite navigation receiver 7 can be determined Vehicle 1 with stored in the control georeferenced boundary points Ai, Bi, A 2 , B 2 , A3, B 3 and the position lines 20, 20 ', 20 "are compared. If it is determined during the comparison that the vehicle 1 leaves a subarea and enters a new subarea, it is necessary to redetermine the orientation of the shooting sector S, S ', S ", which in turn is maintained in this subarea Orientation can be determined in different ways. A first possibility is shown in FIG.
  • a first shooting sector S is set when passing over the first position line 20 in its orientation. This means that the azimuth angle ⁇ remains the same over the entire subregion and the shooting sector S defines the orientation along the center line between the two boundary lines enclosing the angle ⁇ . If the vehicle 1 now moves along an arbitrary travel curve, this orientation of the shooting sector S is maintained until the vehicle 1 crosses the next position line 20 'and is thus indicated that the vehicle 1 is located in a new subarea of the shooting lane 16.
  • the position lines 20, 20 ', 20 are each arranged at a sufficient distance in front of the associated boundary points A ⁇ Bi, A 2 , B 2 , A 3 , B 3 , so that it can be ensured that a redefinition of the orientation of the shooting sector S, S ', S "is timely and a shooting out of the shooting lane 16 is not possible.
  • the position line 20 ' By crossing the position line 20 ', by comparing the vehicle position determined by the satellite navigation receiver 7 and the stored georeferenced boundary points Ai, Bi, A 2 , B 2 , A 3 , B 3 and the position lines 20, 20', 20 ". in the control device it can be established that the vehicle 1 is now located in a new subarea of the shooting lane 16 and therefore a redefinition of the shooting sector S is required. Accordingly, the orientation of the shooting sector S is recalculated so that the orientation then corresponds to the shooting sector S ' Consequently, even when crossing further position lines 20 ", the shooting sector S 'is adapted so that it can be ensured that release of the weapon 4 takes place only when there is no danger.
  • a second, alternative possibility of determining the orientation of the shooting sector S, S ', S " is shown in Fig. 9.
  • the orientation of the shooting sector S, S', S" is not defined by a center line between the boundary lines but rather by the Limit points ⁇ , ⁇ , A2, B 2 , A3, B3 itself.
  • the orientation of a first shooting sector S is determined in a known manner, while the vehicle 1 is on the position line 20. If the vehicle 1 now moves along a travel curve on the shooting lane 16, the angle ⁇ of the shooting sector S changes, but the orientation which is defined above the limit points A1 is maintained.
  • the orientation of the shooting sector S is newly determined, similar to that already described with reference to FIG. 8, and then maintained during movement of the vehicle 1 in the new partial area.
  • the now deployed shooting sector S ' uses the boundary points A2, B2 as orientation boundary points, so that the orientation of the shooting sector S' is set via these.
  • the firing sector S, S ', S " is determined via the boundary points Ai, Bi, A 2 , B 2 , A 3 , B 3 , the limit points A1, B ⁇ A 2 , B 2 , A 3 , B 3 at
  • the orientation of the shooting sector S, S ', S " is maintained, but the azimuth angle ⁇ changes.
  • the orientation of the shooting vector S, S ', S "is maintained, but the azimuth angle ⁇ of the shooting sector S, S', S" is dynamically adjusted within each subarea, so that a reliable firing clearance can also be achieved here.
  • the fixed orientation is maintained during movement of the vehicle 1. This makes it possible that the vehicle 1 can be moved during the shooting exercise, without the orientation of the shooting range S is changed.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer richtbaren Waffe (4) eines Fahrzeugs (1) bei Schießübungen, wobei die Orientierung eines Schießsektors (S), in welchen geschossen werden darf, festgelegt wird und wobei die festgelegte Orientierung bei Bewegung des Fahrzeugs (1) beibehalten wird.

Description

Verfahren zur Steuerung einer richtbaren Waffe eines Fahrzeugs bei
Schießübungen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer richtbaren Waffe eines Fahrzeugs bei Schießübungen, wobei die Orientierung eines Schießsektors, in welchem geschossen werden darf, festgelegt wird.
Die Erfindung kann insbesondere bei militärischen Fahrzeugen eingesetzt werden. Militärische Fahrzeuge weisen üblicherweise ein z. B. als Wanne ausgebildetes Fahrzeuggehäuse und eine Waffe auf, welche gegenüber dem Fahr- zeuggehäuse in Azimut und Elevation gerichtet werden kann. Derartige Waffen können beispielsweise an einem gegenüber dem Fahrzeuggehäuse drehbaren Turm des Fahrzeugs angeordnet sein.
Zur Ausbildung von Besatzungsmitgliedern solcher Fahrzeuge werden auf Übungsgeländen, wie beispielsweise Truppenübungsplätzen, Schießübungen durchgeführt, bei welchen Schüsse mit scharfer Munition abgegeben werden. Um die Gefährdung anderer sich auf dem Übungsgelände befindender Personen und sowie' anderer Fahrzeuge zu verringern und zu verhindern, dass Schüsse in einen außerhalb des Übungsgeländes liegenden Bereich abgegeben werden, werden vor der eigentlichen Schießübung fahrzeugbezogene Schießsektoren festgelegt, in welche während der Schießübung geschossen werden darf. Über ein Steuerungsverfahren kann die Schussabgabe dann freigegeben werden, wenn die Waffe in den Schießsektor gerichtet ist und blockiert werden, wenn sie außerhalb des Schießsektors gerichtet ist.
Aus der FR 2 712 675 A1 ist ein Steuerungsverfahren für eine richtbare Waffe eines Fahrzeugs bekannt, bei welchem die Waffe vor Beginn der Schießübung auf mehrere Grenzpunkte des Schießsektors gerichtet wird, um den Schießsektor festzulegen. Während der Schießübung wird die Richtstellung der Waffe kontinuierlich mit dem Schießsektor verglichen. Die Waffe wird nur dann freigegeben, wenn sie in den Schießsektor gerichtet ist, und ansonsten blockiert.
Zwar kann auf diese Weise wirkungsvoll verhindert werden, dass Schüsse in den Bereich außerhalb des Schießsektors abgegeben werden, jedoch hat es sich bei diesem Verfahren als nachteilig herausgestellt, dass die Richtstellung der Waffe über Drehgeber ermittelt wird und somit in Bezug auf das Fahrzeuggehäuse definiert ist. Dies hat zur Folge, dass sich der Schießbereich bei einer Drehung des Fahrzeugs mit dem Fahrzeug mitdrehen würde und nicht mehr die ursprünglich definierte Orientierung aufwiese. Es sind daher keine Fahrten mit dem Fahrzeug während der Schießübung möglich, was die Möglichkeiten zur Ausbildung der Besatzungsmitglieder einschränkt.
Vor diesem Hintergrund stellt sich die Erfindung die A u f g a b e , Bewegungen des Fahrzeugs während der Schießübung zu ermöglichen.
Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art wird die Aufgabe dadurch g e l ö s t , dass die festgelegte Orientierung bei Bewegung des Fahrzeugs beibehalten wird.
Bei Bewegungen des Fahrzeugs wird die Orientierung des Schießsektors im Raum beibehalten. Insofern wird die Orientierung des Schießsektors nicht gegenüber dem Fahrzeuggehäuse, sondern gegenüber der Umgebung definiert. Hierdurch wird es möglich, dass das Fahrzeug während der Schießübung be- wegt werden kann, ohne dass die Orientierung des Schießbereichs verändert wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Orientierung des Schießsektors festgelegt, in dem die Waffe auf Grenzpunkte des Schieß- Sektors gerichtet wird. Dies kann vor oder zu Beginn der Übung erfolgen. Es ergibt sich der Vorteil, dass der Schießsektor vom Fahrzeug aus vorgegeben werden kann. Es ist nicht erforderlich, den Schießsektor von einer von dem Fahrzeug getrennte Einheit, beispielsweise einer Leitstelle aus, festzulegen. Es wird ein autonomes Verfahren zur Steuerung der Waffe bei Schießübungen be- reitgestellt.
Bevorzugt wird die Waffe zur Festlegung des Schießsektors vor oder zu Beginn der Schießübung in Azimut und/oder Elevation gerichtet, so dass der Schießsektor in Azimut und/oder Elevation festgelegt werden kann. Hierzu können bevorzugt ein Azimutwinkel und ein Elevationswinkel definiert und in einer Steuervorrichtung hinterlegt werden. Während der Schießübung wird die Orientierung des Schießsektors dann in Azimut und/oder Elevation beibehalten. Vorteilhaft ist es, wenn die Richtstellung der Waffe relativ zu einem fahrzeugunabhängigen Raumkoordinatensystem bestimmt wird. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die Richtstellung der Waffe unabhängig von der Orientierung des Fahrzeugs bzw. der Orientierung des Fahrzeuggehäuses definiert ist. Insofern wird die Richtstellung der Waffe relativ zu der Umgebung des Fahrzeugs be- stimmt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Richtstellung der Waffe unabhängig von einer Sensorik der Waffe bestimmt wird. Neben der ohnehin vorhandenen Sen- sorik der Waffe, welche zur Steuerung der Richtbewegungen der Waffe dient, können zusätzliche Sensoren an dem Fahrzeug angeordnet sein, über welche die Richtstellung der Waffe zur Freigabe der Waffe für Schießübungen erfasst wird. Auf diese Weise kann eine waffensensoriklose Bestimmung der Richtstellung der Waffe ermöglicht werden. Es können somit zwei voneinander unabhängige Sensoriken zur Bestimmung der Richtstellung in dem Fahrzeug ange- ordnet sein. Hierdurch wird es zusätzlich möglich, die Sensoren der Waffe durch ein zweites Sensorsystem überprüfen zu können.
Grundsätzlich ist es möglich, die zusätzlichen Sensoren identisch mit den für die Steuerung der Stellmotoren zum Richten der Waffe erforderlichen Senso- ren auszubilden. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht jedoch vor, dass die Richtstellung der Waffe durch Inertialsensoren bestimmt wird. Derartige Inertialsensoren zeichnen sich durch eine besonders hohe Verfügbarkeit aus. Die Inertialsensoren können als Drehratensensoren, Beschleunigungssensoren und /oder Magnetfeldsensoren ausgebildet sein. Die Inertialsensoren können als mikroelektromechanische Systeme (MEMS) ausgestaltet sein. Besonders bevorzugt wird die Richtstellung durch eine inertiale Messeinheit ermittelt, welche mehrere, insbesondere orthogonal angeordnete, Drehratensensoren und/oder mehrere, insbesondere orthogonal angeordnete, Beschleu- nigungssensoren und/oder mehrere, insbesondere orthogonal angeordnete, Magnetfeldsensoren aufweist. Um die Messgenauigkeit zu erhöhen, können zur Ermittlung der Richtstellung mehrere inertiale Messeinheiten verwendet werden, deren Messwerte miteinander kombiniert werden. Durch die Verwendung einer inertialen Messeinheit kann die Richtstellung unabhängig von der Schieß- bahn und unabhängig von möglichen Zielen erfolgen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Inertialsensoren zusammen mit der Waffe gerichtet werden, so dass die Orientierung der Inertialsensoren mit der Richtstellung der Waffe zusammenfällt. Die Richtstellung der Waffe kann durch die Inertial- sensoren unmittelbar erfasst werden. Konstruktiv kann vorgesehen sein, dass die Inertialsensoren auf einer Waffenwiege oder an einem Turm des Fahrzeugs angeordnet sind.
Ferner hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Inertialsensoren inner- halb eines richtbaren Turms des Fahrzeugs angeordnet sind. Auf diese Weise kann eine vor feindlichen Bedrohungen und Witterungseinflüssen geschützte Anordnung der Inertialsensoren ermöglicht werden. Auch kann hierdurch erreicht werden, dass die Sensoren störsicher angeordnet sind. Es ist einem Feind nicht möglich, die Inertialsensoren von außen zu erkennen und diese zu stören oder zu beeinflussen. Die Störsicherheit kann dadurch weiter erhöht werden.
Alternativ oder zusätzlich kann zur Bestimmung der Richtstellung der Waffe ein Satellitennavigations-Empfänger verwendet werden. Ein solcher Satelliten- navigations- Empfänger weist in der Regel eine geringere Verfügbarkeit als ein Inertialsensor auf. Bevorzugt wird der Satellitennavigations-Empfänger zusätzlich zur Bestimmung der Richtstellung verwendet, da Inertialsensoren oftmals Driftphänomene zeigen, welche die Genauigkeit der Bestimmung der Richtstel- lung der Waffe reduzieren. Durch den Satellitennavigations-Empfänger kann der Drift der Inertialsensoren kompensiert werden. Der Satellitennavigations- Empfänger kann ebenfalls zur Ermittlung der Fahrzeugposition verwendet werden. Es ist vorteilhaft, wenn die Richtstellung der Waffe zu deren Freigabe während der Schießübung mit dem Schießsektor verglichen wird. Es kann dann eine Freigabe der Waffe abhängig davon erfolgen, ob die Waffe in den Schießsektor gerichtet ist oder nicht. Bevorzugt wird die Waffe freigegeben, wenn sich die Richtstellung der Waffe innerhalb des Schießsektors befindet. Alternativ kann die Waffe blockiert werden, wenn sich die Richtstellung der Waffe außerhalb des Schießsektors befindet. Vorteilhaft ist es, wenn die Festlegung der Orientierung des Schießbereichs und die Freigabe der Waffe durch eine fahrzeugfeste Vorrichtung erfolgt, so dass eine autarke Funktionsweise der Steuerung sichergestellt wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die Größe des Schießsektors an die Richtstellung der Waffe und /oder die Richtgeschwindigkeit der Waffe angepasst. Hierdurch können Verzögerungen, welche durch die Inertialsensoren und/oder die den Inertialsensoren nachgeschaltete Datenverarbeitungslogik hervorgerufen werden, berücksichtigt werden. Der Schießsektor kann verkleinert werden, wenn sich die Richtstellung der Waffe innerhalb des Schießsektors befindet und/oder wenn die Richtgeschwindigkeit einen Schwellenwert größer/gleich Null überschreitet, so dass die Freigabe der Waffe bei einer Richtbewegung aus dem Schießsektor heraus nicht zu spät zurückgenommen wird. Der Schießsektor kann also, wenn die Waffe innerhalb des Schießsektors gerichtet ist, kleiner sein als wenn die Waffe außerhalb des Schießsektors gerichtet ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass eine Schießbahn in Teilbereiche unterteilt und die Orientierung des Schießsektors in jedem Teil- bereich festgelegt und beibehalten wird. Aufgrund der Form der Schießbahn kann es erforderlich sein, die Orientierung des Schießsektors während der Bewegung des Fahrzeugs entlang einer Schießbahn neu festzulegen, so dass sicher gestellt werden kann, dass eine Freigabe der Waffe nur erfolgt, wenn die Orientierung des Schießsektors der Orientierung der Schießbahn entspricht. Die Anpassung der Orientierung des Schießsektors kann dabei bevorzugt automatisch erfolgen. So kann auch beispielsweise auf großen Schießbahnen sichergestellt werden, dass die Waffe nur freigegeben wird, wenn sich diese innerhalb des vorgegebenen Schießsektors befindet. So können Richtungsänderungen der Schießbahn bei der Schussfreigabe mit einbezogen werden.
In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn die Orientierung des Schießsektors beim Überqueren des Fahrzeugs einer in einem Teilbereich angeordneten Positionslinie festgelegt wird. Zur Neufestlegung der Orientierung des Schießsektors an die Schießbahn kann die mittels des Satellitennavigations- Empfängers ermittelte Position des Fahrzeugs mit in der Steuervorrichtung hinterlegten georeferenzierten Grenzpunkten sowie von Positionslinien verglichen werden. So kann festgestellt werden, ob sich das Fahrzeug in einem neuen Teilbereich befindet und daher eine Neufestlegung der Orientierung des Schießsektors erforderlich ist. Hierzu können Grenzpunkte entlang des Schieß- bahnverlaufs angeordnet werden, welche die jeweiligen Teilbereiche der Schießbahn definieren. In einem Abstand zu den Grenzpunkten können Positionslinien festgelegt werden, welche bevorzugt vor den Grenzpunkten liegen, an denen die Neufestlegung der Orientierung erfolgen soll. So kann sicherge- stellt werden, dass eine Neufestlegung rechtzeitig erfolgt, wodurch die
Schießsicherheit weiter erhöht werden kann. Durch die kontinuierliche Neufestlegung des Schießsektors in den verschiedenen Teilbereichen der Schießbahn kann erreicht werden, dass der Schießsektor eine Orientierung aufweist, welche der Orientierung der Schießbahn entspricht.
Es ist ferner von Vorteil, wenn der Schießsektor einen Azimutwinkel einschließt, welcher bei Bewegung des Fahrzeugs beibehalten wird. Der Azimutwinkel kann von den Grenzlinien eingeschlossen werden, welche den Schießsektor aufspannen. Eine durch den Azimutwinkel verlaufende Mittellinie kann dabei die Orientierung des Schießsektors festlegen. Diese Orientierung wird auch während der Bewegung des Fahrzeugs in einem Teilbereich beibehalten.
Alternativ kann der Schießsektor einen Azimutwinkel einschließen, welcher bei Bewegung des Fahrzeugs verändert wird, wobei die Orientierung jedoch eben- falls beibehalten wird. Die Orientierung des Schießsektors kann dabei durch die Grenzpunkte festgelegt werden. Diese wird während der Bewegung des Fahrzeugs in einem Teilbereich beibehalten. Da die Grenzpunkte als Orientierungspunkte dienen, ist es zur Beibehaltung der Orientierung notwendig, dass sich der Azimutwinkel des Schießsektors während der Bewegung des Fahrzeugs verändert. Die Festlegung der Orientierung kann beim Eintritt in einen neuen Teilbereich festgelegt und in diesem beibehalten werden. So kann auf einfache Weise sichergestellt werden, dass eine Freigabe der Waffe nur dann erfolgt, wenn die Orientierung des Schießsektors der Orientierung der Schießbahn entspricht. In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, wenn der Schießsektor über Grenzpunkte festgelegt wird und die Grenzpunkte bei Bewegung des Fahrzeugs beibehalten werden. Die Orientierung des Schießsektors wird dabei weiterhin beibehalten, da diese ebenfalls über die Grenzpunkte festgelegt wird. Inso- weit wird lediglich der Azimutwinkels des Schießsektors verändert. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass der Schießsektor die gesamte Schießbahn zwischen den Grenzpunkten abdeckt. Bevorzugt können die Grenzpunkte dabei als Schießbahnbegrenzungspunkte ausgebildet sein. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nachfolgend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert werden. Hierin zeigt:
Fig. 1 in einer schematischen Draufsicht ein Übungsgelände,
Fig. 2 in einer schematischen Draufsicht ein Fahrzeug und einen Schießsektor in einer ersten Stellung des Fahrzeugs (a), bei Drehung des Fahrzeugs (b) und bei Bewegung des Fahrzeugs (c),
Fig. 3 eine schematische Seitenansicht des Fahrzeugs und des Schießsektors mit unterschiedlichen Richtstellungen der Waffe und Neigungen des Fahrzeugs,
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht des Fahrzeugs und den Schießsektors zur Veranschaulichung erforderlicher Sicherheitsbereiche,
Fig. 5 eine Steuerungsvorrichtung zur Festlegung des Schießsektors, Fig. 6 eine seitliche Schnittdarstellung eines Turms des Fahrzeugs, eine Draufsicht auf den Turm nach Fig. 6, Fig. 8 eine schematische Draufsicht einer ersten Ausführungsvariante der Festlegung der Orientierung des Schießsektors in einem Übungsgelände, und
Fig. 9 eine schematische Draufsicht einer zweiten Ausführungsvariante der Festlegung der Orientierung des Schießsektors in einem
Übungsgelände.
In der Fig. 1 ist ein Übungsgelände 15 zur Durchführung von Schießübungen dargestellt. Das Übungsgelände 15 ist nach Art eines Truppenübungsplatzes ausgestaltet und weist eine Leitstelle 18 auf, mit welcher auf dem Übungsgelände 15 befindliche Fahrzeuge 1 in Funkkontakt stehen. Auf dem Übungsgelände 15 ist eine Schießbahn 16 eingerichtet, auf welcher Schüsse abgegeben werden können. Zu Übungszwecken sind auf der Schießbahn 16 mehrere Zielobjekte 17 angeordnet, welche Übungsziele für Schießübungen bilden. Um un- terschiedliche Schieß-Entfernungen zu trainieren, sollte das Fahrzeug auf der Schießbahn fahren können.
In den Fig. 2 bis Fig. 4 ist ein als Kampfpanzer ausgebildetes militärisches Fahrzeug 1 dargestellt, welches ein als gepanzerte Wanne 2 ausgebildetes Fahrgestell mit einem Kettenfahrwerk 5 sowie einen gegenüber dem Fahrgestell 2 drehbar gelagerten Turm 3 aufweist. An dem Turm 3 ist eine Waffe 4 angeordnet, welche durch Drehung des Turms 3 in Azimut gerichtet werden kann. Ferner ist die Waffe 4 gegenüber dem Turm 3 höhenrichtbar ausgebildet, so dass die Waffe 4 zusätzlich auch in Elevation gerichtet werden kann. Die Betätigung der Waffe 4 erfolgt über eine Feuerleitanlage, welche eine Sensorik zur Ermittlung der Richtstellung der Waffe 4 aufweist. Diese Sensorik ermittelt die Richtstellung R der Waffe in Azimut und Elevation. Die durch die Waffensensoren ermittelten Messwerte bilden die Grundlage für die Steuerung von Stellmotoren zum Richten der Waffe 4 in Azimut und Elevation.
Zudem ist an dem Fahrzeug 1 eine von der Feuerleitanlage unabhängige Steuervorrichtung vorgesehen, mit welcher das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung der richtbaren Waffe 4 des Fahrzeugs 1 ausgeführt wird. Die Steuervorrichtung wird bei Schießübungen verwendet, um Besatzungsmitglieder im Umgang mit dem Fahrzeug 1 und/oder der Waffe 4 zu trainieren.
Um beim Training zu verhindern, dass Schüsse in den Bereich außerhalb der in Fig. 1 gezeigten Schießbahn 16, wie etwa auf außerhalb des Übungsgeländes 15 gelegene Objekte 19, abgegeben werden können, wird vor Beginn der Schießübung ein Schießsektor S festgelegt, in welchen geschossen werden darf. Die Orientierung des Schießsektors S wird dabei derart festgelegt, dass sie mit der Orientierung einer Schießbahn 16 übereinstimmt. Der Schießsektor S ist im Wesentlichen nach Art einer schiefen Pyramide ausgebildet. Wie der Darstellung in Fig. 2a zu entnehmen ist, wird der Schießsektor S in Azimut durch zwei Grenzlinien begrenzt, welche jeweils von einem fahrzeugfesten Grenzpunkt D ausgehen und vorgegebene Grenzpunkte A und B schneiden. Der fahrzeugfeste Grenzpunkt D bildet dabei den Scheitelpunkt und die Grenzli- nien bilden die Schenkel eines Azimutwinkels σ. In Elevation wird der Schießsektor S zum einen durch eine Horizontale begrenzt, welche durch den fahrzeugfesten Grenzpunkt D verläuft, und zum anderen durch eine vom fahrzeugfesten Grenzpunkt D ausgehende Gerade, welche einen dritten vorgegebenen Grenzpunkt C schneidet. Die Horizontale und die Grenzlinie durch den Grenzpunkt C schließen dabei einen Elevationswinkel α ein.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist zudem vorgesehen, dass die festge- legte Orientierung des Schießsektors S bei Bewegung des Fahrzeugs 1 beibehalten wird. Insofern wird der Schießsektor S bei Bewegung des Fahrzeugs 1 derart mit dem Fahrzeug 1 mitbewegt, dass die Orientierung des Schießsektors S in Relation zur Schießbahn 16 beibehalten wird. Hierdurch wird es möglich, das Fahrzeug 1 während der Schießübung, wie in Fig. 2b dargestellt, ge- genüber der ursprünglichen Stellung zu drehen, ohne dass der Schießsektor S erneut auf die Schießbahn 16 festgelegt werden müsste. Die festgelegte Orientierung des Schießsektors S bleibt bei einer Drehung des Fahrzeugs 1 erhalten. Ferner kann das Fahrzeug 1 verfahren werden, wie es in Fig. 2c dargestellt ist, wobei die Orientierung des Schießsektors S unverändert bleibt. Auch beim Ver- fahren des Fahrzeugs 1 ist daher eine erneute Festlegung des Schießsektors S nicht erforderlich. Das Fahrzeug 1 kann damit auch auf einer Kurvenbahn näher an das Ziel 17 heranfahren, um zu Trainingszwecken die Entfernung zum Ziel 17 zu verändern. Die Fig. 2b und Fig. 2c zeigen verschiedene Beispiele von Bewegungen des Fahrzeugs 1 , bei denen die Orientierung des Fahrzeugs 1 in Azimut verändert wird, wobei sich die Orientierung des Schießsektors S in Azimut und Elevation nicht verändert. Die Orientierung des Schießsektors S wird jedoch auch bei Veränderungen der Orientierung des Fahrzeugs 1 in Elevation beibehalten, wie den Darstellungen in Fig. 3 zu entnehmen ist. Solche Orientierungsänderungen des Fahrzeugs 1 können sich beispielsweise beim Befahren von unebenem Gelände ergeben und in einem Kippen des Fahrzeugs gegenüber der Horizontalen äußern. Auch bei Bewegungen des Fahrzeugs 1 in Elevation wird der Schießsek- tor S derart mitbewegt, dass die festgelegte Orientierung des Schießsektors S in Azimut und Elevation beibehalten wird.
Die Freigabe der Waffe 4 erfolgt immer dann, wenn sich die Richtstellung R der Waffe 4 innerhalb des Schießsektors S befindet. Hierzu wird die Richtstellung R der Waffe 4 während der Schießübung kontinuierlich oder vor Abgabe eines Schusses mit dem Schießsektor S verglichen. Beispielsweise erfolgt eine Freigabe der Waffe 4 bei einer Richtstellung R wie sie in der Fig. 2a, Fig. 3a oder Fig. 4 gezeigt ist. Eine Freigabe der Waffe 4 erfolgt nicht, wenn sich die Richtstellung R der Waffe außerhalb des Schießsektors S befindet, wie z.B. in Fig. 2b, Fig. 3b oder Fig. 3c gezeigt.
Alternativ kann die Waffe 4 blockiert werden, wenn die Waffe 4 außerhalb des Schießsektor S gerichtet ist und die Blockierung aufgehoben werden, wenn die Waffe 4 in den Schießsektor S gerichtet ist.
Bevor auf Einzelheiten der Bewegung des Schießsektors S zusammen mit dem Fahrzeug 1 eingegangen wird, soll zunächst beschrieben werden, wie der Schießsektor S festgelegt wird.
Die Festlegung des Schießsektors S und insbesondere seiner Orientierung erfolgt ausschließlich durch fahrzeugfeste Vorrichtungen 6, 7, 8. Eine Steuerung durch die von dem Fahrzeug 1 getrennte Leitstelle 18 ist nicht erforderlich. Insofern handelt es sich um ein autarkes Steuerungsverfahren für Schießübun- gen. Vor der eigentlichen Schießübung wird die Waffe 4 auf verschiedene
Grenzpunkte A, B, C des Schießsektors S gerichtet, um die Grenzen und damit auch die Winkel σ, α des Schießsektors S zu definieren. Hierbei kommt ein Bediengerät 8 der Steuervorrichtung zur Anwendung, welches in Fig. 5 dargestellt ist. Das Bediengerät 8 weist mehrere als Taster ausgebildete Bedienelemente 9, 10, 11 , 12 auf, über welche Grenzpunkte A, B, C des Schießsektors S definiert werden können. Zunächst wird die Waffe 4 über die Feuerleitanlage des Fahr- zeugs 1 auf einen Grenzpunkt A am linken Grenzbereich der Schießbahn 16 gerichtet. Die Richtstellung R der Waffe 4 wird über eine Zieloptik überprüft. Sodann wird das Bedienelement 10 betätigt, wodurch die momentane Richtstellung R der Waffe 4 als linke Grenze des Schießsektors S zwischengespeichert wird. In einem nächsten Schritt wird die Waffe 4 über die Feuerleitanla- ge auf einen Grenzpunkt B im rechten Grenzbereich der Schießbahn 16 gerichtet. Es wird nun das Bedienelement 11 betätigt, wodurch die momentane Richtstellung R der Waffe 4 als rechte Grenze des Schießsektors S zwischengespeichert wird. In einem weiteren Schritt wird die Waffe 4 auf eine für die jeweilige Schießbahn 16 maximal zulässige Elevation α gerichtet. In dieser Stellung ist die Waffe 4 auf einen Elevationsgrenzpunkt C gerichtet. In der maximalen Elevationsstellung der Waffe 4 wird das Bedienelement 9 betätigt, wodurch die momentane Richtstellung R der Waffe 4 als obere Grenze des Schießsektors S zwischengespeichert wird. Abgeschlossen wird die Festlegung des Schießsektors S durch Betätigung der Taste 12. Hierdurch werden die zwi- schengespeicherten Werte für die rechte, linke und obere Grenze des Schießsektors S als neue Grenzen des Schießsektors S übernommen. Auch der Azimutwinkel σ sowie der Elevationswinkel α werden in der Steuervorrichtung hinterlegt. Die Richtstellung R der Waffe 4 wird sowohl zur Festlegung des Schießsektors S als auch zum Vergleich mit dem festgelegten Schießsektor S während der Schießübung relativ zu einem fahrzeugunabhängigen Raumkoordinatensystem mit den Raumrichtungen x, y, und z bestimmt, vgl. Fig. 2a und Fig. 4. Somit ist die Richtstellung R der Waffe 4 stets relativ zu der Umgebung des Fahr- zeugs 1 bekannt, was den Vorteil mit sich bringt, dass der Schießsektor S relativ zu einem fahrzeugunabhängigen Raumkoordinatensystem x, y, z bestimmt wird. Insofern wird der Schießsektor S unabhängig von der Orientierung des Fahrzeugs 1 definiert.
Die Erfassung der Richtstellung R für die Festlegung des Schießsektors S und den anschließenden Vergleich mit dem Schießsektor S erfolgt unabhängig von der Sensorik der Feuerleitanlage. Bei dem Fahrzeug 1 sind von der Feuerleitanlage unabhängige inertiale Messeinheiten 6 zur Ermittlung der Richtstel- lung R vorgesehen. Die inertialen Messeinheiten 6 umfassen jeweils mehrere Inertialsensoren 13, welche als Drehratensensoren, Beschleunigungssensoren und Magnetfeldsensoren ausgebildet sind. Die Inertialsensoren 13 sind Teil eines inertialen Navigationssystems (INS), über welches die Richtstellung R in einem fahrzeugunabhängigen Koordinatensystem ermittelt wird. Die Richtstel- lung R wird durch drei orthogonal angeordnete Drehratensensoren sowie drei orthogonal angeordnete Beschleunigungssensoren und drei orthogonal angeordnete Magnetfeldsensoren ermittelt. Die Inertialsensoren 13 sind im Inneren des Turms 3 auf der Waffenwiege angeordnet, so dass diese zusammen mit der Waffe 4 in Azimut und Elevation gerichtet werden, vgl. Fig. 6 und Fig. 7. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Orientierung der Inertialsensoren 13 mit der Richtstellung R der Waffe 4 übereinstimmt. Durch die Anordnung im Inneren des Turms 3 sind die Inertialsensoren 13 vor äußeren Einwirkungen und insbesondere vor Störeinflüssen geschützt. Es ist für einen Gegner nicht direkt ersichtlich, an welcher Position die Inertialsensoren 13 angeordnet sind, so dass eine Störung oder Beeinflussung verhindert werden kann. Auch ist es durch die Verwendung von Inertialsensoren 13 möglich, Fehlerquellen, wie diese beispielsweise durch Verdeckungen, Ablenkungen oder dergleichen auftreten können, zu minimieren. Um das Ausfallrisiko des Steuerungssystems zu verringern, sind an dem Fahrzeug 1 zwei identische inertiale Messeinheiten 6 angeordnet, so dass beim Ausfall einer der beiden Einheiten 6 die Bestimmung der Richtstellung R über die jeweils andere Einheit 6 erfolgen kann. Sind beide inertiale Messeinheiten 6 funktionsfähig, können die Messwerte beider Einheiten 6 interpoliert werden, um die Genauigkeit der Messung zu erhöhen.
An dem Turm 3 ist zusätzlich ein Satellitennavigations-Empfänger 7 angeordnet, welcher z.B. als GPS-Empfänger oder ein anderes Satellitennavigations- System ausgebildet sein kann. Über den Satellitennavigations-Empfänger 7 können zusätzliche Positionsdaten der Waffe 4 ermittelt werden, welche zur Kompensation von Driftphänomenen der Inertialsensoren herangezogen werden. Die Inertialsensoren 13 und auch die den Inertialsensoren 13 nachgeschaltete Datenverarbeitungslogik weisen jeweils Signalverzögerungen auf, die bei dem Steuerungsverfahren zu berücksichtigen sind. Um diese Verzögerungen bei Richtbewegungen der Waffe zu kompensieren, wird die Größe des Schießsektors S an die Richtstellung R der Waffe 4 und /oder an die aktuelle Richtbewe- gung der Waffe 4 angepasst, was anhand der Darstellungen in Fig. 2a und Fig. 4 erläutert werden soll.
Wenn die Richtstellung R innerhalb des Schießsektors S liegt und/oder wenn die Waffe 4 gerichtet wird, wird der Schießsektor S verkleinert, was in der Fig. 2a und Fig. 4 durch die Grenzpunkte A", B" und C" dargestellt ist. Hierdurch wird der Gefahr begegnet, dass ohne Anpassung die Schussfreigabe der Waffe 4 bei einer schnellen Richtbewegung aus dem Schießsektor S heraus erst bei den Punkten A', B' und und somit verspätet blockiert würde. Dieser Um- stand ist bereits im Vorfeld, bei der Sicherheitsplanung des Schießsektors S, zu berücksichtigen.
Im umgekehrten Fall, also dann wenn sich die Richtstellung R der Waffe 4 au- ßerhalb des Schießsektors S befindet, erfolgt die Freigabe der Waffe 4 bei Einschwenken der Waffe 4 in den Schießbereich aufgrund der oben genannten Verzögerungen von sich aus verspätet, so dass der Schießsektor nicht verkleinert werden muss. Dieser Umstand ist bereits im Vorfeld, bei der Sicherheitsplanung des Schießsektors S, zu berücksichtigen.
Um die Sicherheit des Systems insbesondere bei großen Schießbahnen 16 weiter zu erhöhen, ist es von Vorteil, wenn die Orientierung des durch das System freigegebenen Schießsektors S während der Bewegung des Fahrzeugs 1 entlang der Schießbahn 16 an bestimmten Stellen neu festgelegt wird. Dieses Verfah- ren soll nachfolgend anhand der Darstellungen in den Fig. 8 und 9 näher beschrieben werden.
Große Schießbahnen 16 sind häufig in mehrere Bereiche unterteilt, in welchen sich ein Fahrzeug 1 während einer Schießübung befinden kann. Diese Bereiche werden durch unterschiedliche in der Tiefe gestaffelt angeordnete Grenzpunkte Ai, Bi, A2, B2, A3, B3 definiert. So zeigt beispielsweise die Darstellung in der Fig. 8 einen ersten Bereich, welcher vom Anfang der Schießbahn 16 bis hin zu den ersten Grenzpunkten Ai, Bi reicht. Ein zweiter Bereich liegt dann zwischen den ersten Grenzpunkten A^ Bt und den zweiten Grenzpunkten A2, B2. Auf ähnliche Weise können auch weitere Bereiche definiert werden.
Bei solch großen Schießbahnen 16 kann es vorkommen, dass bei Beibehaltung der einmalig zu Beginn des Schießtrainings festgelegten Orientierung des Schießsektors S die Waffe 4 den Sicherheitsbereich verlassen kann und somit eine Gefährdung entsteht. Um dies zu verhindern ist es erforderlich, die Orientierung des Schießsektors S, S' , S" kontinuierlich an den jeweiligen Bereich der Schießbahn 16 anzupassen. Dies kann beispielsweise mit einer automatischen Schießsektor-Anpassung realisiert werden.
Um feststellen zu können, in welchem Bereich sich das Fahrzeug 1 gerade befindet, können in den einzelnen Teilbereichen der Schießbahn 16 Positionslinien 20, 20', 20" definiert werden, an welchen eine Festlegung der Orientierung des Schießsektors S, S' , S" erfolgen soll. Wird eine solche Positionslinie 20, 20', 20" von dem Fahrzeug 1 überquert, wird der Schießsektor S, S' , S" neu festgelegt und initialisiert, so dass die Orientierung dann an den jeweiligen Teilbereich der Schießbahn 16 angepasst ist. Die Orientierung wird dann während der Bewegung des Fahrzeugs 1 in einem Teilbereich beibehalten. Die Position und Fahrbewegung des Fahrzeugs 1 kann dabei kontinuierlich mittels des Satellitennavigations-Empfängers 7 ermittelt und in der Steuervorrichtung hinterlegt werden. Um nun feststellen zu können, an welcher Stelle bzw. in welchem Teilbereich der Schießbahn 16 sich das Fahrzeug 1 befindet und ob eine Neufestlegung der Orientierung des Schießsektors S, S' , S" erforderlich ist, können die vom Satellitennavigations-Empfänger 7 ermittelten Positionsdaten des Fahrzeugs 1 mit in der Steuervorrichtung hinterlegten georeferen- zierten Grenzpunkte Ai, Bi, A2, B2, A3, B3 sowie den Positionslinien 20, 20', 20" verglichen werden. Wird bei dem Vergleich festgestellt, dass das Fahrzeug 1 einen Teilbereich verlässt und in einen neuen Teilbereich eintritt, ist es er- forderlich, die Orientierung des Schießsektors S, S', S" neu festzulegen, welche dann wiederum in diesem Teilbereich beibehalten wird. Die Orientierung kann dabei auf verschiedene Weisen festgelegt werden. Eine erste Möglichkeit ist in der Fig. 8 dargestellt und wurde auch bereits zu den vorstehend beschriebenen Figuren erläutert. Ein erster Schießsektor S wird beim Überfahren der ersten Positionslinie 20 in seiner Orientierung festgelegt. Dies bedeutet, dass der Azimutwinkel σ über den gesamten Teilbereich gleich bleibt und der Schießsektor S entlang der Mittellinie zwischen den beiden den Winkel σ einschließenden Grenzlinien die Orientierung festlegt. Bewegt sich das Fahrzeug 1 nun entlang einer beliebigen Fahrkurve, so wird diese Orientierung des Schießsektors S solange beibehalten, bis das Fahrzeug 1 die nächste Positionslinie 20' überquert und damit angezeigt wird, dass sich das Fahrzeug 1 in einem neuen Teilbereich der Schießbahn 16 befindet.
Die Positionslinien 20, 20' , 20" sind dabei jeweils in einem ausreichenden Abstand vor den zugehörigen Grenzpunkte A^ Bi , A2, B2, A3, B3 angeordnet, so dass sichergestellt werden kann, dass eine Neufestlegung der Orientierung des Schießsektors S, S', S" rechtzeitig erfolgt und ein Herausschießen aus der Schießbahn 16 nicht möglich ist.
Durch das Überqueren der Positionslinie 20' kann durch den Vergleich der von dem Satellitennavigations-Empfänger 7 ermittelten Fahrzeugposition und den hinterlegten georeferenzierten Grenzpunkte Ai , Bi, A2, B2, A3, B3 sowie den Positionslinien 20, 20' , 20" in der Steuervorrichtung festgestellt werden, dass sich das Fahrzeug 1 nunmehr in einem neuen Teilbereich der Schießbahn 16 befindet und daher eine Neufestlegung des Schießsektors S erforderlich ist. Entsprechend wird die Orientierung des Schießsektors S neu berechnet, so dass die Orientierung dann dem Schießsektor S' entspricht. Folglich wird auch beim Überqueren weiterer Positionslinien 20" der Schießsektor S' angepasst, so dass sichergestellt werden kann, dass eine Freigabe der Waffe 4 nur dann erfolgt, wenn keine Gefahr besteht. Eine zweite, alternative Möglichkeit der Festlegung der Orientierung des Schießsektors S, S', S" ist in Fig. 9 dargestellt. Dort wird die Orientierung des Schießsektors S, S', S" nicht über eine Mittellinie zwischen den Grenzlinien definiert sondern vielmehr über die Grenzpunkte Αι, Βι, A2, B2, A3, B3 selbst. Zu Beginn der Übung wird die Orientierung eines ersten Schießsektors S auf bekannte Weise festgelegt, während das Fahrzeug 1 auf der Positionslinie 20 steht. Bewegt sich das Fahrzeug 1 nun entlang einer Fahrkurve auf der Schießbahn 16, verändert sich der Winkel σ des Schießsektors S, die Orientierung, welche über die Grenzpunkte A1 , festgelegt ist, wird jedoch beibehalten.
Überquert das Fahrzeug 1 nun eine zweite Positionslinie 20' wird ähnlich wie bereits zu Fig. 8 beschrieben, die Orientierung des Schießsektors S neu festgelegt und dann bei Bewegung des Fahrzeugs 1 in dem neuen Teilbereich beibehalten. Der nun aufgespannte Schießsektor S' nutzt die Grenzpunkte A2, B2 als Orientierungsgrenzpunkte, so dass die Orientierung des Schießsektors S' über diese festgelegt wird. Der Schießsektor S, S', S" wird dabei über die Grenzpunkte Ai , Bi , A2, B2, A3, B3 festgelegt, wobei die Grenzpunkte A1 , B^ A2, B2, A3, B3 bei Bewegung des Fahrzeugs 1 als Festlegungspunkte beibehalten werden. Aufgrund dessen bleibt die Orientierung des Schießsektor S, S' , S" erhal- ten, allerdings ändert sich der Azimutwinkel σ. Auf diese Weise wird die Orientierung des Schießvektors S, S', S" beibehalten, der Azimutwinkel σ des Schießsektors S, S', S" wird jedoch dynamisch innerhalb eines jeden Teilbereichs angepasst, so dass auch hier eine sichere Schussfreigabe erreicht werden kann.
Bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren zur Steuerung einer richtbaren Waffe 4 eines Fahrzeugs 1 bei Schießübungen, bei welchem die Orientierung eines Schießsektors S, in welchem geschossen werden darf, festgelegt wird, wird die festgelegte Orientierung bei Bewegung des Fahrzeugs 1 beibehalten. Hierdurch wird es möglich, dass das Fahrzeug 1 während der Schießübung bewegt werden kann, ohne dass die Orientierung des Schießbereichs S verändert wird.
Bezugszeichen:
1 Fahrzeug
2 Wanne
3 Turm
4 Waffe
5 Kettenfahrwerk
6 Messeinheit
7 Satellitennavigations-Empfänger 8 Bediengerät
9, 10, 11 , 12 Taste
13 Inertialsensor
14 Freigabevorrichtung
15 Übungsgelände
16 Schießbahn
17 Ziel
18 Leitstelle
19 Objekt
20, 20', 20" Positionslinie
A, B, C Grenzpunkte
Ai , A2, A3 linke Grenzpunkte
Βι , B2, B3 rechte Grenzpunkte
D fahrzeugfester Punkt
R Richtstellung der Waffe
S, S', S" Schießsektor
y, z Raumrichtungen
α maximale Elevation
σ Azimutwinkel

Claims

Verfahren zur Steuerung einer richtbaren Waffe (4) eines Fahrzeugs (1 ) bei Schießübungen, wobei die Orientierung eines Schießsektors (S, S' , S"), in welchen geschossen werden darf, festgelegt wird,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
dass die festgelegte Orientierung bei Bewegung des Fahrzeugs (1 ) beibehalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Orientierung des Schießsektors (S, S', S") festgelegt wird, indem die Waffe (4) auf Grenzpunkte (A, B, C) des Schießsektors (S, S\ S") gerichtet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtstellung (R) der Waffe (4) relativ zu einem fahrzeugunabhängigen Raumkoordinatensystem bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtstellung (R) der Waffe (4) unabhängig von einer Sensorik der Waffe (4) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtstellung (R) der Waffe (4) durch Inertialsensoren (13) bestimmt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Inertialsensoren (13) zusammen mit der Waffe (4) gerichtet werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Inertialsensoren (13) an einem richtbaren Turm (3) des Fahrzeugs (1 ) angeordnet sind.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Richtstellung (R), insbesondere zusätzlich, ein Satellitennavigations-Empfänger (7) verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Richtstellung (R) der Waffe (4) zu deren Freigabe während der Schießübung mit dem Schießsektor (S, S' , S") verglichen wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Waffe (4) freigegeben wird, wenn sich die Richtstellung (R) der Waffe (4) innerhalb des Schießsektors (S, S', S") befindet.
1 1 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Größe des Schießsektors (S, S', S") an die Richtstellung (R) der Waffe (4) und/oder die Richtgeschwindigkeit der Waffe (4) angepasst wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegung der Orientierung und die Freigabe der Waffe (4) durch eine fahrzeugfeste Vorrichtung (14) erfolgt.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schießbahn (16) in Teilbereiche unterteilt ist und die Orientierung des Schießsektors (S, S' , S") in jedem Teilbereich fest- gelegt und beibehalten wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Orientierung des Schießsektors (S, S\ S") beim Überqueren des Fahrzeugs (1 ) einer in einem Teilbereich angeordneten Positionslinie (20, 20' , 20") festgelegt wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schießsektor (S, S', S") einen Azimutwinkel (σ) ein- schließt, welcher bei Bewegung des Fahrzeugs (1 ) beibehalten wird.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schießsektor (S, S', S") einen Azimutwinkel (σ) einschließt, welcher bei Bewegung des Fahrzeugs (1 ) verändert wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Schießsektor (S, S' , S") über Grenzpunkte (Ai , Bi , A2, B2, A3, B3) festgelegt wird und die Grenzpunkte (A1 ? Bi , A2, B2, A3, B3) bei Bewegung des Fahrzeugs (1 ) beibehalten werden.
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