WO2024052457A1 - Vorrichtung zum bestimmen einer winkelabweichung, fahrzeug und verfahren zur bestimmung einer winkelabweichung - Google Patents

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WO2024052457A1
WO2024052457A1 PCT/EP2023/074571 EP2023074571W WO2024052457A1 WO 2024052457 A1 WO2024052457 A1 WO 2024052457A1 EP 2023074571 W EP2023074571 W EP 2023074571W WO 2024052457 A1 WO2024052457 A1 WO 2024052457A1
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barrel
light beam
ltx
neuromorphic
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PCT/EP2023/074571
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Robert Claeser
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Rheinmetall Electronics Gmbh
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    • G01S17/02—Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06—Systems determining position data of a target

Definitions

  • the present invention relates to a device for determining an angular deviation and a vehicle.
  • the present invention also relates to a method and a computer program product for determining an angular deviation.
  • an object of the present invention is to provide means to improve field adjustment of a barrel weapon.
  • a device for determining an angular deviation between a line of sight and a line of fire of a barrel weapon has: at least one clocked light source for generating at least one coherent light beam and for emitting the at least one generated coherent light beam, at least one neuromorphic camera for receiving at least the at least one emitted coherent light beam and for providing detection data at least from the received light beam, and a computing unit for determining the angular deviation based on a correction value indicative of the angular deviation, the computing unit being set up to determine the correction value depending on at least a specific basic calibration value and the detection data provided.
  • the proposed device uses the combination of a clocked light source, a neuromorphic camera, a computing unit, a control unit of the device and at least one actuator of the device to control the Barrel weapon a fully automatic field adjustment system for determining the angular deviation between a line of sight of a barrel weapon and a line of fire
  • This proposed device advantageously has increased accuracy and increased speed in determining the angular deviation, which in turn leads to a correction of an angular position of a muzzle of the barrel weapon by means of the control unit and the at least one actuator of the device, which is carried out by the Control unit is controlled, can be carried out more precisely and quickly.
  • the angular deviation can be determined between individual projectiles of the barrel weapon to be fired and, if necessary, a correction of the angular position of the muzzle of the barrel weapon can be made immediately after the angular deviation has been determined.
  • This also increases the probability of hitting the barrel weapon, since the field adjustment system can continuously determine the angular deviation of the barrel weapon, which in turn leads to increased efficiency when engaging a target object.
  • the increased accuracy results from the use of the at least one clocked light source for emitting a plurality of coherent light beams in combination with the neuromorphic camera for receiving the plurality of coherent light beams, the neuromorphic camera as a detector of received coherent light beams having a high detection resolution for structural reasons and thereby provides the detection data in increased resolution.
  • the neuromorphic camera is in particular set up to determine a center point and/or a pixel in the center point of a received light beam using suitable calculation methods, such as interpolation or correlation, at the sub-pixel level. This makes it possible to determine the angular deviation at the sub-pixel level, which leads to increased accuracy.
  • the increased speed results, on the one hand, from the high clock frequency of the clocked light source when generating and emitting the plurality of coherent light beams and the high temporal resolution of the neuromorphic camera for detecting the emitted plurality of coherent light beams and, on the other hand, from the fully automatic and continuous determination of the angular deviation by means of the processing the data from a clocked light source, neuromorphic camera and computing unit, where intervention by a human operator is not required.
  • the increased speed results from the ability of the neuromorphic camera to quickly detect and process the plurality of coherent light beams emitted by the clocked light source at a high clock frequency and a time-coordinated electronic circuit of the clocked light source.
  • the term "clocked” is understood in particular to mean that a coherent light beam is not emitted continuously, but rather in pulses, which means that the coherent light beam is emitted in time-limited pulses with a specific clock frequency.
  • the clocked light source is preferably a clocked laser source.
  • the term “coherent” is preferably understood to mean that a plurality of emitted light beams at the same frequency each have a fixed phase relationship to one another.
  • a neuromorphic camera is designed as an “event camera” or “silicon retina” or “dynamic vision sensor”.
  • a neuromorphic camera is an image sensor that responds to changes in the quantum (photon) flow of light from pixels.
  • a neuromorphic camera is designed to detect a change in the quantum flux of each pixel a detector matrix of the neuromorphic camera, preferably independently, and only report the change when it is detected by the neuromorphic camera.
  • a neuromorphic camera advantageously has no detection dead time when detecting received (coherent) light beams, since it has no electronic or mechanical shutter speed compared to conventional cameras and can therefore detect received light beams at any time.
  • the neuromorphic camera is further advantageously designed because it has a low latency, for example 1 ps (microsecond), which, in comparison to conventional cameras, which have a latency of over 16 ms (milliseconds), for example at refresh rates of 60 hertz per second , is significantly reduced.
  • a line of sight (LOS) of the barrel weapon corresponds in particular to the straight line between the firing point or the muzzle of the barrel weapon and a target object located in the distance.
  • a line of fire (LOF) of the barrel weapon corresponds in particular to the extension of the central axis of the weapon barrel of the barrel weapon.
  • the firing line is preferably the orientation in which the barrel weapon is aligned before firing.
  • the clocked light source, the neuromorphic camera and the computing unit are connected to one another in particular by wire and/or wirelessly, so that they can transmit electrical signals to one another and exchange data.
  • the device can also have more than one clocked light source for generating at least one coherent light beam and for emitting the generated coherent light beam.
  • the at least one clocked light source is set up in particular to generate the at least one coherent light beam and to emit it in the direction of the neuromorphic camera.
  • Indicative of the correction value means in particular that the angular deviation or at least a value or an angle of the angular deviation can be derived or calculated based on the specific correction value.
  • the respective unit for example the computing unit, can be implemented in terms of hardware and/or software.
  • the respective unit can be designed as a device or as part of a device, for example as a computer, as an FPGA (Field Programmable Gate Array) or as a microprocessor.
  • the respective unit can be designed as a computer program product, as a function, as a routine, as part of a program code or as an executable object.
  • the at least one clocked light source is designed as a surface emitter.
  • VCSEL Vertical Cavity Surface Emitting Laser
  • the VCSEL is arranged in a module.
  • the module preferably has optics which are arranged in the optical path of the VCSEL.
  • the VCSEL advantageously has a size of 1 mm 2 (square millimeter) and a low weight. The overall weight of the device is thus reduced.
  • the at least one clocked light source is set up to generate the at least one coherent light beam with a wavelength in the near-infrared range, in particular with a wavelength of 880 nm, 940 nm or 1550 nm.
  • the neuromorphic camera is further set up to receive or detect the at least one coherent light beam at least with a wavelength in the wavelength range of ultraviolet light (UV light), via the light visible to the human eye up to and including the NIR (near-infrared range).
  • the neuromorphic camera in particular includes at least one detector chip.
  • the detector chip is formed, for example, using silicon, quantum dots and/or indium gallium arsenide (inGaAs).
  • the range of UV light extends in particular from 100 nm (nanometers) to 380 nm, the range of light visible to the human eye from 380 nm to 780 nm, and the near-infrared range extends over a wavelength range from 780 nm to 3000 nm
  • the neuromorphic camera is therefore also set up to receive the at least one coherent light beam with a wavelength in a SWIR (short-wave infrared range), which is part of the NIR with a wavelength range of 780 nm to 1400 nm.
  • the at least one clocked light source is set up to generate the at least one coherent light beam at least with a wavelength in the wavelength range of UV light and/or in the range of light visible to the human eye.
  • the device is further characterized by: the barrel weapon with a weapon barrel, the weapon barrel having a muzzle.
  • the at least one clocked light source is set up to generate a plurality of coherent light beams and to emit them in a predetermined pattern.
  • Emitting the plurality of coherent light beams has the advantage that the probability is increased, even if a large angular deviation leads to one of the emitted coherent light beams no longer arriving in the neuromorphic camera, in particular after a reflection on a mirror of the device, that at least one other emitted coherent light beam from the majority is detected by the neuromorphic camera. This advantageously increases the reliability in determining the angular deviation of the device.
  • the at least one clocked light source is set up to generate a plurality of coherent light beams and to emit them in a predetermined pattern, in particular in the direction of the at least one neuromorphic camera or in the direction of the mirror.
  • the neuromorphic camera is set up to detect the emitted plurality of coherent light beams, in particular after reflection on the mirror, or when directly receiving the emitted plurality at the sub-pixel level.
  • the center and/or a pixel at the center of at least one received light beam can be determined with an accuracy at the sub-pixel level using suitable calculation methods, such as interpolation or correlation, in particular if the predetermined pattern of the received light beams is known.
  • This advantageously increases the spatial resolution when providing or generating the detection data, which in turn leads to increased accuracy in the detection of emitted coherent light beams.
  • the reception and exact detection of the majority of light rays using the neuromorphic camera in the neuromorphic camera advantageously leads to an increase in the measurement accuracy of the device.
  • the device is difficult to detect by a hostile entity.
  • the VCSEL emits its coherent light beams, particularly with short pulses, such as greater than or equal to 1 kHz, with a specific wavelength with a narrow bandwidth.
  • the short pulses with a low duty cycle in clocked operation also advantageously keep the waste heat and thus the heat signature of the device low. The probability of detection of the at least one light beam emitted by the at least one clocked light source by hostile entities is therefore reduced, since the clocking of the clocked light source is not known to them.
  • the predetermined pattern has a temporal pattern and/or a spatial pattern
  • the at least one clocked light source is set up to emit the plurality of coherent light beams with a predetermined clock frequency as a temporal pattern and/or is set up to emit to emit the plurality of coherent light rays as a spatial pattern in the form of a light pattern having the plurality of coherent light rays.
  • a clock frequency includes the number of clocks or cycles performed by the clocked light source per second.
  • the clocked light source is operated with a predetermined clock frequency of greater than or equal to 1 kHz (kilohertz).
  • a high temporal resolution corresponds in particular to an emission of the plurality of coherent light beams at the predetermined clock frequency by the clocked light source.
  • a high time commitment Solution preferably further corresponds to receiving and/or processing the plurality of coherent light beams at the predetermined clock frequency by the neuromorphic camera.
  • a light pattern is in particular a specific spatial arrangement of the plurality of coherent light rays, in which the respective coherent light rays are emitted at a certain distance from one another, so that a light pattern of coherent light rays results.
  • the at least one clocked light source is set up to emit the plurality of coherent light beams as a temporal pattern with a predetermined clock frequency, in particular in the direction of the at least one neuromorphic camera or in the direction of the mirror, and/or is set up to be a spatial one Pattern to emit the plurality of coherent light rays in the form of a light pattern having the plurality of coherent light rays, in particular in the direction of the at least one neuromorphic camera or in the direction of the mirror.
  • the at least one clocked light source has a first mode in which the at least one clocked light source is set up to generate and emit the coherent light beam, and a second mode in which the at least one clocked light source is set up to to generate the plurality of coherent light beams and to emit them in the predetermined pattern, wherein the at least one clocked light source has a switching unit which is designed to switch between the first and the second mode.
  • Unit is possible, depending on the movement dynamics or camouflage requirements, in particular especially if the device is attached to a vehicle or a trailer, to switch to the first or second mode.
  • the coherent light rays will miss the mirror or the neuromorphic camera and can therefore be more easily detected by opposing (hostile) entities (units).
  • the angular deviation can be detected in a first step with reduced accuracy.
  • a fine correction can be carried out after the plurality of coherent light rays emitted in the second mode have arrived on the mirror and then on the detector matrix of the neuromorphic camera or directly on the detector matrix of the neuromorphic camera. This increases the accuracy and thus the reliability of the device when determining the angular deviation.
  • this embodiment makes it possible, in particular even with a stronger, not yet recorded and corrected field adjustment with only one coherent light beam, to first send it in the first mode in the direction of the mirror or the neuromorphic camera and then in the second mode by means of the to make a fine correction to the emitted plurality of coherent light beams.
  • a plurality of coherent light beams can be emitted directly in the second mode with an expected larger angular deviation.
  • the expected larger angular deviation requires in particular a broader distribution of the emitted signals coherent light beams due to the high kinetic dynamics of the vehicle and/or the barrel weapon.
  • the device is further characterized by: a control unit which is set up to control at least one actuator of the barrel weapon for correcting the orientation of the barrel weapon in azimuth and/or elevation depending on the specific correction value.
  • control unit is connected at least to the clocked light source, the neuromorphic camera and the computing unit for transmitting data and/or electrical signals.
  • control unit is set up to control one or more actuators of the barrel weapon to correct the orientation of the barrel weapon in azimuth and/or elevation depending on a specific absolute value of the correction value.
  • control unit is designed as a fire control computer, wherein the fire control computer is set up to control the barrel weapon in such a way that the barrel weapon fires one projectile or a plurality of projectiles.
  • An actuator is designed in particular as a motor for moving and/or adjusting the barrel weapon in azimuth and/or elevation.
  • the engine is preferably controlled by the fire control computer.
  • the at least one neuromorphic is selected from the at least one neuromorphic group.
  • the camera is also set up to record the trajectory of the weapon fired by the barrel weapon. fired projectile to obtain current calibration data, the computing unit being set up to update the at least one specific base calibration value at least as a function of the current calibration data.
  • the at least one neuromorphic camera is further set up to track a respective trajectory of a respective bullet fired by the barrel weapon from the plurality of bullets fired by the barrel weapon to obtain respective current calibration data, the computing unit being set up for this purpose , after each projectile fired by the barrel weapon, to update the at least one specific base calibration value depending on the respective calibration data received.
  • the neuromorphic camera fulfills several tasks as a detector:
  • the neuromorphic camera is further set up to provide detection data based on received coherent light beams before a projectile is fired and to make these available to the computing unit, so that the computing unit is set up to do so before, during and/or after the release of a projectile by the barrel weapon to determine the correction value.
  • the neuromorphic camera is set up to track the trajectory of the bullet fired by the barrel weapon or a respective trajectory of a respective bullet fired by the barrel weapon from the plurality of bullets fired by the barrel weapon to obtain current calibration data .
  • the neuromorphic camera is set up as a detector to detect objects designed as target objects, such as drones. Tracking includes, in particular, determining an impact point of the fired projectile in or near a target object, which is designed, for example, as an enemy tank, an enemy watercraft or an enemy aircraft.
  • the neuromorphic camera can then be set up to evaluate the impact point with regard to determining the probability of a hit.
  • the neuromorphic camera as a detector is also set up to record the time of impact of the bullet and the consequences of the impact or if the target object is missed.
  • the at least one specific base calibration value comprises at least one reference position, which is indicative of a specific reference angular position of the muzzle of the weapon barrel of the barrel weapon
  • the detection data provided include at least a specific entry position of the light beam received from the at least one neuromorphic camera in the neuromorphic camera , wherein the specific entry position is indicative of a specific angular position of the muzzle of the weapon barrel of the barrel weapon, the computing unit being set up to determine the correction value by applying a mathematical operation to the at least one reference position and the specific entry position.
  • the computing unit is set up to determine the angular deviation between the line of sight and the firing line of the barrel weapon.
  • the computing unit is preferably set up to determine the angle or the angular position of the muzzle of the weapon barrel of the barrel weapon before and after each projectile fired from the barrel weapon or when a bullet emerges from the barrel weapon.
  • the specific angular position of the mouth includes in particular an azimuth angle and an elevation angle.
  • Indicative of the specific reference angular position means in particular that the specific reference angular position of the muzzle of the weapon barrel of the barrel weapon can be derived or calculated based on the reference position.
  • the specific reference angular position indicates in particular an angular position of the muzzle of the weapon barrel of the barrel weapon in azimuth and elevation, at which the angular deviation between LOS and LOF of the barrel weapon is zero.
  • the specific reference angular position can be formed statically using one-time, fixed values or can also be dynamically updated based on current calibration data.
  • the computing unit is set up to update the specific reference angular position of the specific base calibration value depending on current calibration data.
  • the specific reference angular position includes further values and calibration data, which can be included in the determination of the correction value either through the specific reference angular position or can be integrated directly into the mathematical operation as further parameters in determining the correction value, in particular the target object distance, air temperature and air pressure, type of ammunition and Powder temperature (ballistic data), wind conditions, curvature of the earth, gravity, general system errors, own vehicle speed, tilting when the projectile exits, target speed estimation, humidity and/or the Coriolis effect.
  • the neuromorphic camera is in particular set up to transmit the detection data provided at least to the computing unit.
  • providing the detection data to the neuromorphic camera includes generating the detection data at least from the received light beam or from the light beam reflected and received by the mirror (received reflected light beam).
  • Indicative of the specific angular position of the muzzle means in particular that the specific angular position of the muzzle of the weapon barrel of the barrel weapon can be derived or calculated at a specific point in time based on the specific entry position of the received or received reflected light beam.
  • the specific time preferably includes a time before, during and/or after a projectile is fired from the barrel weapon.
  • the specific entry position is preferably the position at which rather, at least one coherent light beam received by the neuromorphic camera enters the neuromorphic camera in the detector matrix of the neuromorphic camera or a coherent light beam reflected from the mirror and received by the neuromorphic camera enters the detector matrix of the neuromorphic camera.
  • an offset or a correction value between these two positions can then be determined by applying a mathematical operation.
  • the specific angular deviation can then be corrected using the correction value, which indicates a deviation between the angular position of the muzzle of the weapon barrel of the barrel weapon and the specific reference angular position.
  • a mathematical operation includes, in particular, a subtraction of the specific entry position from the reference position to determine the correction value.
  • the mathematical operation can also have a correlation method, by means of which at least one correlation is calculated across the plurality of received light beams to determine the correction value. The number of light rays received can also be determined using the mathematical operation.
  • the correction value is, for example, zero, there is in particular no angular deviation between the line of sight and the firing line of the barrel weapon. However, if the correction value is not zero as the result of this subtraction, there is preferably an angular deviation. The amount of this particular angular deviation or the value of the angular deviation is specified by the correction value.
  • the specific correction value is entered in particular into the control unit as an input parameter, after which the control unit is then set up to determine the angular deviation between LOS and LOF of the barrel weapon based on the entered given correction value.
  • the control unit is set up to correct the angle of the muzzle of the barrel weapon by this specific correction value, so that for a subsequent firing of a projectile with the barrel weapon, it is again correctly calibrated or adjusted and in particular has an angular deviation of zero .
  • the above values and calibration data are stored in advance in the computing unit or in a memory of the device that is connected to the computing unit.
  • a specific firing distance i.e. a distance from the device or the muzzle of the barrel weapon to a target object
  • a specific reference angular position comprising specific values and calibration data, is stored in the memory or the computing unit.
  • the at least one neuromorphic camera has an optical aperture and a detector matrix, which are formed in an optical path of the neuromorphic camera, wherein the at least one neuromorphic camera is set up to transmit the at least one emitted light beam through the optical path on the Receive detector matrix, wherein the optical aperture has an aspherical lens, which is designed in particular as a metal lens or by means of a plurality of DOE (Digital Optical Element).
  • DOE Digital Optical Element
  • the device is further characterized by: a mirror which is arranged at the mouth of the weapon barrel of the barrel weapon, wherein the at least one clocked light source is set up to emit the generated coherent light beam in the direction of the mirror and the neuromorphic camera is set up for this purpose is to receive at least the light beam reflected by the mirror and is also set up to provide detection to provide onsdata at least from the received reflected light beam.
  • the muzzle is the exit point of the barrel weapon's bullet.
  • the mirror is preferably arranged on a right or left side of an outer casing of the weapon barrel at the muzzle.
  • the mirror is most preferably arranged on an upper side of the outer casing of the weapon tube at the mouth. This arrangement of the mirror at the mouth and the distance to the neuromorphic camera allow a reliable reflection of emitted coherent light rays to the neuromorphic camera.
  • the mirror has reflective properties, so that the at least one coherent light beam emitted by the clocked light source is reflected by the mirror, in particular in accordance with the law of reflection, and is sent back as a reflected light beam from the mirror to the neuromorphic camera.
  • the at least one specific base calibration value comprises at least one reference position, which is indicative of a specific reference angular position of the muzzle of the weapon barrel of the barrel weapon
  • the detection data provided include at least a specific entry position of the light beam reflected by the mirror and received by the neuromorphic camera the neuromorphic camera, wherein the specific entry position is indicative of a specific angular position of the muzzle of the weapon barrel of the barrel weapon, the computing unit being set up to determine the correction value by applying a mathematical operation to the at least one reference position and the specific entry position.
  • the at least one clocked light source and the at least one neuromorphic camera are each arranged at one end of the weapon barrel of the barrel weapon, which is opposite to the muzzle of the weapon barrel of the barrel weapon.
  • the end of the weapon barrel of the barrel weapon is in particular connected to a base of a permanently installed, stationary weapon system or a vehicle, which can include the device. If the vehicle is designed as a battle tank, the base is designed in particular as a tank turret.
  • the at least one clocked light source is arranged at the end of the weapon barrel of the barrel weapon and the at least one neuromorphic camera is arranged at the muzzle of the weapon barrel of the barrel weapon.
  • the at least one clocked light source and the neuromorphic camera are arranged opposite each other at different ends of the weapon barrel of the barrel weapon.
  • the at least one clocked light source is set up in particular to generate the at least one coherent light beam and to emit it in the direction of the neuromorphic camera at the muzzle of the weapon barrel.
  • the at least one clocked light source and/or the neuromorphic camera are arranged in an optical channel, in particular in a periscope, of a gunner for the barrel weapon, or at the base of the vehicle on an outer shell of the vehicle.
  • the gunner is in particular the operator of the vehicle, in particular the operator of a control unit for controlling the vehicle's barrel weapon.
  • the at least one neuromorphic camera has an optical aperture and a detector matrix, which are formed in an optical path of the neuromorphic camera, wherein the at least one neuromorphic camera is set up to transmit the at least one light beam reflected by the mirror through the optical Receive path on the detector matrix, wherein the optical aperture has an aspherical lens, which is designed in particular as a metal lens or by means of a plurality of DOE (Digital Optical Element).
  • the neuromorphic camera in particular has a detector matrix for detecting or receiving emitted coherent light beams.
  • the neuromorphic camera preferably comprises an optical aperture, which is formed in the optical path of the neuromorphic camera designed as an image sensor and through which the received and/or reflected coherent light rays arrive on the detector matrix.
  • the neuromorphic camera is in particular arranged in a first housing, while the clocked light source is arranged in a second housing.
  • the at least one neuromorphic camera and the at least one clocked light source can also be arranged in a common housing, in particular if the at least one neuromorphic camera and the at least one clocked light source are at the end of the weapon barrel of the barrel weapon, which is opposite the muzzle of the barrel weapon, are arranged.
  • An aspherical lens is in particular a lens with at least one refractive surface that deviates from a spherical or flat shape.
  • the advantage of an aspherical lens is preferably the freely formable surface, due to which imaging errors can be reduced, which, in contrast, are present with spherical lenses.
  • the distance of the plurality of coherent light received by the neuromorphic camera preferably changes. radiate from each other on the detector matrix of the neuromorphic camera, which can be taken into account using computational measures.
  • This aspherical lens in the neuromorphic camera can advantageously generate high spatial resolutions with a narrow field of view in the middle of the detector matrix, and larger fields of view with lower spatial resolution can be generated in peripheral areas of vision at the edge of the detector matrix.
  • the aspherical lens is designed as a metal lens or by means of a plurality of DOE (Digital Optical Elements), which enables individual field-of-view (FOV) resolution adjustment, as already explained in the paragraph above , to create an aspherical field of view with high spatial resolution in the center of the detector matrix and a large FOV with lower resolution at the edges of the detector matrix.
  • DOE Digital Optical Elements
  • the device is further characterized by: a plurality of neuromorphic cameras, each neuromorphic camera of the plurality being set up to receive at least the emitted light beam.
  • This embodiment has the advantage that the probability is increased, even if there is a larger angular deviation, that at least one emitted coherent light beam can be received and detected by at least one neuromorphic camera of the plurality of neuromorphic cameras. This advantageously increases the reliability of the device.
  • the end of the weapon barrel of the barrel weapon which is opposite the muzzle of the barrel weapon, there can be an arrangement of at least two neuromorphic cameras and a clocked one Light source can be formed.
  • the clocked light source is arranged in the middle and to the left and right of it a respective neuromorphic camera, of which at least one of the two neuromorphic cameras is set up to receive the at least one reflected coherent light beam.
  • at least one clocked light source can be formed at the end of the weapon barrel of the barrel weapon, which is opposite the muzzle of the barrel weapon, and an arrangement of at least two neuromorphic cameras can be formed opposite at the muzzle of the barrel weapon.
  • each neuromorphic camera of the plurality is set up to receive at least the light beam reflected by the mirror.
  • a vehicle in particular a military or a civilian vehicle, is proposed with a device according to the first aspect or an embodiment of the first aspect.
  • the vehicle according to the second aspect is designed as an unarmored vehicle, as an armored vehicle, in particular as a tracked vehicle, such as a battle tank or a wheeled tank, as a watercraft, in particular as a warship, and/or as an amphibious vehicle, in particular as a military or civilian amphibious vehicle.
  • the device can be arranged on the vehicle or on a trailer.
  • the vehicle also includes a vehicle with a trailer. Both the vehicle and the trailer can be used in the military or civilian sector.
  • the trailer can have a carriage in which the device, in particular the weapon barrel of the barrel weapon, is stored.
  • the vehicle is further than a police vehicle or a ship Coast Guard trained.
  • the vehicle can be designed as a patrol boat, in particular as a navy, coast guard, police or customs patrol boat.
  • the device can also be part of a permanently installed, in particular stationary, weapon system.
  • a permanently installed weapon system is designed in particular as a defense system, preferably a military defense system, which can have at least one device with the barrel weapon.
  • the permanently installed weapon system can also have a plurality of devices, each of which is arranged at different positions or locations within the permanently installed weapon system.
  • a barrel weapon is designed, for example, as a gun, in particular as a cannon of a combat tank, as a permanently installed barrel weapon in the weapon system or as a naval gun.
  • the barrel weapon preferably has a caliber of at least 20 millimeters.
  • a command center of the vehicle includes the fire control computer, by means of which the barrel weapon can be operated or controlled remotely.
  • a method for determining an angular deviation between a line of sight and a line of fire of a barrel weapon has the steps: a) generating, by means of at least one clocked light source, at least one coherent light beam and emitting the at least one generated coherent light beam, b) receiving, by means of at least one neuromorphic camera, at least the at least one emitted coherent light beam and providing Detection data at least from the received light beam, and c) determining the angular deviation based on a correction value indicative of the angular deviation, the correction value being determined depending on at least a specific basic calibration value and the detection data provided.
  • a computer program product comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause it to carry out the method according to the third aspect.
  • a computer program product such as a computer program medium
  • a storage medium such as a memory card, USB stick, CD-ROM, DVD, or in the form of a downloadable file from a server in a network. This can be done, for example, in a wireless communication network by transmitting a corresponding file with the computer program product or the computer program means.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of a device for determining an angular deviation
  • FIG. 2 shows a schematic flow diagram of an exemplary embodiment of a method for determining an angular deviation
  • 3a to 3c each show schematically a detector matrix of a neuromorphic camera in different exemplary embodiments.
  • FIG. 1 shows a schematic block diagram of an exemplary embodiment of a device 100 for determining an angular deviation between a line of sight and a line of fire of a barrel weapon 50.
  • the device 100 is part of a vehicle 200.
  • the device 100 is not Part of a vehicle 200 (not shown).
  • the device 100, in particular the barrel weapon 50 can be permanently installed in a stationary weapon system.
  • the vehicle 200 is designed as a battle tank.
  • the vehicle 200 may be designed as a watercraft, in particular as a warship, or as an amphibious vehicle.
  • references to method steps S100 to S102 of FIG. 2, which shows a schematic flow diagram of an exemplary embodiment of a method for determining an angular deviation are given in brackets in the following explanations of FIG. 1.
  • the device 100 has at least one clocked light source 10, a neuromorphic camera 20, a mirror 30, a computing unit 40, a barrel weapon 50 and a control unit 60.
  • the at least one clocked light source 10 and the neuromorphic camera 20 are arranged in a common housing 35 in FIG. Furthermore, in Fig. 1, the housing 35, the computing unit 40, the control unit 60 and an actuator 65 for transmitting data are physically connected to one another.
  • the actuator 65 is connected to the barrel weapon 50.
  • the device 100 can also be implemented without the mirror 30 (not shown).
  • the clocked light source 10 sends at least one generated coherent light beam Ltx in the direction of the neuromorphic camera 20, in which case the clocked light source 10 is arranged, for example, at a base of the vehicle 200 and the neuromorphic camera 20 at the muzzle 55 of the weapon barrel Barrel weapon 50 is arranged instead of the mirror 30.
  • the clocked light source 10 and the neuromorphic camera 20 are arranged opposite each other (not shown).
  • the at least one clocked light source 10 is set up to generate at least one coherent light beam Ltx with a wavelength in the near-infrared range, for example with a wavelength of 880 nm (nanometers), and the generated coherent light beam Ltx, in particular in the direction of the mirror 30 (see step S100 of FIG. 2).
  • This generation and emission of the at least one coherent light beam Ltx is referred to as a first mode of the clocked light source 10.
  • the clocked light source 10 is designed as a surface emitter.
  • the mirror 30 is arranged at a mouth 55 of the weapon barrel of the barrel weapon 50.
  • the neuromorphic camera 20 is set up to receive at least the emitted light beam Ltx or the light beam Lreflex reflected by the mirror 30 and to provide detection data at least from the received and/or reflected light beam Lrx, Lreflex (see step S101 of FIG. 2).
  • the device 100 includes a plurality (not shown) of neuromorphic cameras 20.
  • each neuromorphic camera 20 of the plurality is set up to receive at least the emitted light beam Ltx.
  • at least one of the neuromorphic cameras 20 from the plurality has an optical aperture (not shown) and a detector matrix 25 (see FIG. 3), which are formed in an optical path of the neuromorphic camera 20.
  • the at least one neuromorphic camera 20 is set up to receive the at least one emitted light beam Ltx or the at least one light beam Lreflex reflected by the mirror 30 through the optical path on the detector matrix 25.
  • the optical aperture is an aspherical lens, which is designed in particular as a metal lens or by means of a plurality of DOE (Digital Optical Element).
  • the clocked light source 10 and the neuromorphic camera 20 are each arranged at one end of the weapon barrel of the tubular wafie 50, which is opposite the mouth 55 of the weapon barrel of the tubular wafie 50. This corresponds to an exemplary embodiment of the device 100 if it has the mirror 30.
  • the computing unit 40 is then set up to determine the angular deviation based on a correction value indicative of the angular deviation.
  • the computing unit 40 is set up to determine the correction value depending on at least one specific basic calibration value and the detection data provided (see step S102 of FIG. 2).
  • the clocked light source 10 of FIG. 1 is also set up to generate a plurality of coherent light beams Ltx and to emit them in a predetermined pattern in the direction of the mirror 30 or the neuromorphic camera 20. This generation and emission of the plurality of coherent light beams Ltx is referred to as a second mode of the clocked light source 10.
  • the clocked light source 10 has a switching unit (not shown), which is set up to switch between the first and the second mode.
  • the predetermined pattern includes a temporal pattern and a spatial pattern.
  • the control unit 60 of the device 100 in FIG. 1 is set up to control the at least one actuator 65 of the barrel weapon 50 for correcting the orientation of the barrel weapon 50 in azimuth and/or elevation depending on the specific correction value.
  • the control unit 60 is designed as a fire control computer.
  • the fire control computer is set up to control the barrel weapon 50 in such a way that the barrel weapon 50 fires a projectile or a plurality of projectiles.
  • the neuromorphic camera 20 of FIG. 1 has another function. This is also set up to track a trajectory of the bullet fired by the barrel weapon 50 to obtain current calibration data. In the course of this, the computing unit 40 is set up to update the at least one specific basic calibration value at least as a function of the current calibration data.
  • the neuromorphic camera 20 of FIG. 1 is also set up to track a respective trajectory of a respective bullet fired by the barrel weapon 50 from the plurality of bullets fired by the barrel weapon 50 to obtain respective current calibration data.
  • the computing unit 40 is set up to do so after each shot fired by the barrel weapon 50 Projectile to update the at least one specific base calibration value depending on the respective calibration data obtained.
  • FIG. 2 shows a flowchart showing the steps of the method for determining an angular deviation according to an exemplary embodiment.
  • the method includes steps S100 to S102.
  • the respective method steps S100 to S102 have already been explained with reference to FIG. 1, which is why the method steps S100 to S102 are not described again to avoid repetition.
  • 3a to 3c each show schematically an embodiment of the detector matrix 25 of a neuromorphic camera 20 (see FIG. 1).
  • the detector matrix 25 is integrated in the neuromorphic camera 20 and the coherent light rays Lreflex (see FIG. 1) reflected by the mirror 30 (see FIG. 1) or those from the clocked light source 10 in the direction of the neuromorphic camera 20 strike the detector matrix 25 emitted coherent light beams Ltx (see Fig. 1).
  • the detector matrix 25 in each of FIGS. 3a to 3c has nine pixels P each.
  • a detector matrix 25 can also have more or fewer than nine pixels P.
  • the pixel P in the center of the detector matrix 25 is referred to as the reference position RP.
  • the specific base calibration value includes the reference position RP.
  • the reference position RP is indicative of a specific reference angular position of the muzzle 55 (see FIG. 1) of the weapon barrel of the barrel weapon 50 (see FIG. 1).
  • a specific entry position EP of the light beam Ltx received by the neuromorphic camera 20 or the light beam Lreflex, Lrx reflected by the mirror 30 and received by the neuromorphic camera 20 in the detector matrix 25 of the neuromorphic camera 20 is marked with a cross shown.
  • the detection data provided includes the at least one specific entry position EP.
  • the specific entry position EP is indicative of a specific angular position of the muzzle 55 of the weapon barrel of the barrel weapon 50.
  • the specific entry position EP is located in the same pixel P of the detector matrix 25 as the pixel P in which the reference position RP is located. If the computing unit 40 (see FIG. 1) is then set up to determine the correction value by applying a mathematical operation to the at least one reference position RP and the specific entry position EP, the correction value in the case of FIG. 3a is: that this is zero. This is because the pixel P of the reference position RP and the pixel P of the specific entry position EP are superimposed. Thus, the light beam Lrx received in the detector matrix 25 has, as the entry position EP, the same pixel as a pixel P that was determined in advance for the reference position RP.
  • the reference position RP is formed in particular as a function of an emission position and/or an emission angle of the coherent light beam Ltx (see FIG. 1) generated and emitted by the clocked light source 10 (see FIG. 1).
  • the angular deviation in FIG. 3 a therefore has the value zero.
  • FIG. 3b the cross of the specific entry position EP is arranged in a pixel P to the left of the pixel P of the reference position RP. If the computing unit 40 is then set up to determine the correction value analogously to FIG. 3a, in the case of FIG. 3b the correction value turns out to be not zero. There is therefore an angular deviation.
  • the control unit 60 (see FIG. 1) is thus set up to carry out a correction of the alignment of the barrel weapon 50 by means of the actuator 65 (see FIG. 1) depending on a level of the correction value.
  • Three reference positions RP are shown in FIG. 3c.
  • the clocked light source 10 is set up to send the plurality of coherent light rays Ltx as a spatial pattern in the form of a light pattern having the plurality of coherent light rays Ltx in the direction of the mirror 30 or in the direction of the at least one neuromorphic Camera 20 to send out.
  • the clocked light source 10 is set up to emit the plurality of coherent light beams Ltx as a temporal pattern with a predetermined clock frequency in the direction of the mirror 30 or in the direction of the at least one neuromorphic camera 20.
  • 3c also has three specific entry positions EP, which are assigned to the respective three reflected coherent light beams Lreflex and arrive on the detector matrix 25.

Landscapes

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung (100) zum Bestimmen einer Winkelabweichung zwischen einer Sichtlinie und einer Schusslinie einer Rohrwaffe (50) vorgeschlagen. Die Vorrichtung (100) weist auf: zumindest eine getaktete Lichtquelle (10) zum Erzeugen zumindest eines kohärenten Lichtstrahls (Ltx) und zum Aussenden des zumindest einen erzeugten kohärenten Lichtstrahls (Ltx), zumindest eine neuromorphe Kamera (20) zum Empfangen zumindest des zumindest einen ausgesendeten kohärenten Lichtstrahls (Ltx) und zum Bereitstellen von Detektionsdaten zumindest aus dem empfangenen Lichtstrahl (Lrx), und eine Rechen-Einheit (40) zum Bestimmen der Winkelabweichung anhand eines für die Winkelabweichung indikativen Korrekturwertes, wobei die Rechen-Einheit (40) dazu eingerichtet ist, den Korrekturwert in Abhängigkeit zumindest eines spezifischen Basiskalibrierungswertes und der bereitgestellten Detektionsdaten zu bestimmen.

Description

VORRICHTUNG ZUM BESTIMMEN EINER WINKELABWEICHUNG,
FAHRZEUG UND VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG EINER
WINKELABWEICHUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Winkelabweichung sowie ein Fahrzeug. Außerdem betrifft die vorhegende Erfindung ein Verfahren und ein Computerprogrammprodukt zur Bestimmung einer Winkelabweichung.
Verschiedene Witterungsbedingungen und thermische Belastungen im Feld führen beim Abfeuern von Geschossen mittels einer Rohrwaffe zu Abweichungen zwischen der Sichtlinie und der Schusslinie der Rohrwaffe, was wiederum die Schussgenauigkeit, insbesondere auf große Entfernungen, beeinflusst.
Um diese Abweichungen zu korrigieren, werden herkömmlicherweise Feldjustieranlagen verwendet. Aus dem Stand der Technik sind statische und dynamische Feldjustieranlagen bekannt.
Der Artikel T. Dursun et al.: A review on the gun barrel vibrations and control for a main battle tank (Defence Technology 13 (2017)) offenbart eine statische Feldjustieranlage, welche Kollimatoren und einen an der Mündung der Rohrwaffe montierten Spiegel benutzt. Hierbei wird ein Lichtmuster im Sichtgerät eines Richtschützen (RS) zweifach eingeblendet: auf direktem Weg und nach einer Re- flektion am Spiegel. Wenn der Spiegel eine von der Geradeauskalibration abweichende Ausrichtung aufweist, also auch die Mündung der Rohrwaffe nicht exakt geradeaus zeigt, stimmen die Lichtmuster im Sichtbild des RS nicht überein. Die Abweichung von einer Referenzposition wird vom RS dann manuell ermittelt und als Korrekturwert in den Feuerleitrechner eingespeist. Statische Systeme können jedoch nicht in Bewegung genutzt werden und sind zwischen Schüssen nur sehr eingeschränkt nutzbar, da sie manuelle Messzeiten sowie Werteeingaben erfordern.
Die Druckschriften US 5 513 000 A und US 7 124 676 Bl offenbaren jeweils dynamische Feldjustieranlagen. Diese dynamischen Feldjustieranlagen nutzen Detektoren, um den Versatz auftretender vom Spiegel der Mündung reflektierter Signale direkt räumlich zuordnen und anschließend in eine Winkelabweichung umrechnen zu können.
Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, Mittel bereitzustellen, um eine Feldjustierung einer Rohrwaffe zu verbessern.
Gemäß einem ersten Aspekt wird eine Vorrichtung zum Bestimmen einer Winkelabweichung zwischen einer Sichtlinie und einer Schusslinie einer Rohrwaffe vorgeschlagen. Die Vorrichtung weist auf: zumindest eine getaktete Lichtquelle zum Erzeugen zumindest eines kohärenten Lichtstrahls und zum Aussenden des zumindest einen erzeugten kohärenten Lichtstrahls, zumindest eine neuromorphe Kamera zum Empfangen zumindest des zumindest einen ausgesendeten kohärenten Lichtstrahls und zum Bereitstellen von Detektionsdaten zumindest aus dem empfangenen Lichtstrahl, und eine Rechen-Einheit zum Bestimmen der Winkelabweichung anhand eines für die Winkelabweichung indikativen Korrekturwertes, wobei die Rechen- Einheit dazu eingerichtet ist, den Korrekturwert in Abhängigkeit zumindest eines spezifischen Basiskalibrierungswertes und der bereitgestellten Detektionsdaten zu bestimmen.
Die vorgeschlagene Vorrichtung bildet mittels der Kombination aus getakteter Lichtquelle, neuromorpher Kamera, Rechen-Einheit, einer Steuer-Einheit der Vorrichtung und zumindest einem Aktuator der Vorrichtung zum Ansteuern der Rohrwaffe eine vollautomatische Feldjustieranlage zur Bestimmung der Winkelabweichung zwischen einer Sichtlinie einer Rohrwaffe und einer Schusslinie der
Rohrwaffe.
Diese vorgeschlagene Vorrichtung weist in vorteilhafterweise eine erhöhte Genauigkeit sowie eine erhöhte Geschwindigkeit bei der Bestimmung der Winkelabweichung auf, was wiederum dazu führt, dass eine Korrektur einer Winkellage einer Mündung der Rohrwaffe mittels der Steuer-Einheit und des zumindest einen Aktuators der Vorrichtung, welcher durch die Steuer-Einheit angesteuert wird, präziser und schneller durchgeführt werden kann. Infolgedessen kann zwischen einzelnen abzufeuernden Geschossen der Rohrwaffe die Winkelabweichung bestimmt werden und ggf. eine Korrektur der Winkellage der Mündung der Rohrwaffe unmittelbar nach der Bestimmung der Winkelabweichung vorgenommen werden. Damit erhöht sich auch die Trefferwahrscheinlichkeit der Rohrwaffe, da die Feldjustieranlage kontinuierlich die Winkelabweichung der Rohrwaffe bestimmen kann, was wiederum zu einer erhöhten Effizienz bei der Bekämpfung eines Zielobjekts führt.
Die erhöhte Genauigkeit resultiert aus der Verwendung der zumindest einen getakteten Lichtquelle zum Aussenden einer Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen in Kombination mit der neuromorphen Kamera zum Empfangen der Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen, wobei die neuromorphe Kamera als ein Detektor von empfangenen kohärenten Lichtstrahlen baulich bedingt eine hohe Detektionsauflösung umfasst und dadurch die Detektionsdaten in einer erhöhten Auflösung bereitstellt. Die neuromorphe Kamera ist insbesondere dazu eingerichtet, einen Mittelpunkt und/oder ein Pixel in dem Mittelpunkt eines empfangenen Lichtstrahls mittels geeigneter Rechenverfahren, wie Interpolation oder Korrelation, auf Sub -Pixel-Ebene zu bestimmen. Dadurch wird eine Bestimmung der Winkelabweichung auf Sub -Pixel-Ebene ermöglicht, was zu einer erhöhten Genauigkeit führt. Die erhöhte Geschwindigkeit resultiert einerseits aus der hohen Taktfrequenz der getakteten Lichtquelle beim Erzeugen und Aussenden der Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen und der hohen zeitlichen Auflösung der neuromorphen Kamera zur Detektion der ausgesendeten Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen sowie andererseits aus der vollautomatischen und kontinuierlichen Bestimmung der Winkelabweichung mittels der Verarbeitung der Daten aus getakteter Lichtquelle, neuromorphen Kamera und Rechen-Einheit, bei welcher ein Eingreifen eines menschlichen Operators nicht erforderlich ist. Mit anderen Worten resultiert die erhöhte Geschwindigkeit aus der Fähigkeit der neuromorphen Kamera schnell die von der getakteten Lichtquelle mit einer hohen Taktfrequenz ausgesendete Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen zu detektieren und zu verarbeiten und einer zeitlich hierzu abgestimmten elektronischen Schaltung der getakteten Lichtquelle.
Unter dem Begriff "getaktet" wird insbesondere verstanden, dass ein kohärenter Lichtstrahl nicht kontinuierlich, sondern gepulst ausgesendet wird, was bedeutet, dass der kohärente Lichtstrahl in zeitlich begrenzten Pulsen mit einer bestimmten Taktfrequenz ausgesendet wird. Vorzugsweise handelt es sich bei der getakteten Lichtquelle um eine getaktete Laserquelle.
Ferner wird unter dem Begriff "kohärent" vorzugsweise verstanden, dass eine Mehrzahl von ausgesendeten Lichtstrahlen bei gleicher Frequenz eine feste Phasenbeziehung jeweils zueinander aufweisen.
Eine neuromorphe Kamera ist als eine aus dem Englischen bekannte "event camera" oder "silicon retina" oder "dynamic vision sensor" ausgebildet. Eine neuromorphe Kamera ist ein Bildsensor, der auf Änderungen in dem Quantenfluss (Photonenfluss) von Licht von Pixeln reagiert. Insbesondere ist eine neuromorphe Kamera dazu eingerichtet, eine Änderung im Quantenfluss eines jeden Pixels in einer Detektormatrix der neuromorphen Kamera vorzugsweise unabhängig zu detektieren und die Änderung nur dann zu melden, wenn sie von der neuromorphen Kamera detektiert wird. Eine neuromorphe Kamera weist in vorteilhafter Weise keine Detektionstotzeit bei Detektieren von empfangenen (kohärenten) Lichtstrahlen auf, da sie keine elektronische oder mechanische Verschlusszeit im Vergleich zu herkömmlichen Kameras aufweist und so jederzeit empfangene Lichtstrahlen detektieren kann. Ferner ist die neuromorphe Kamera weiter vorteilhaft ausgebildet, da diese eine geringe Latenz, beispielsweise 1 ps (Mikrosekunde), aufweist, welche im Vergleich zu herkömmlichen Kameras, welche beispielsweise bei Bildwiederholraten von 60 Hertz pro Sekunde eine Latenz von über 16 ms (Millisekunden) aufweisen, deutlich verringert ist.
Eine Sichtlinie (Line -Of- Sight, LOS) der Rohrwaffe entspricht insbesondere der geraden Linie zwischen dem Abschusspunkt bzw. der Mündung der Rohrwaffe und einem in der Entfernung befindlichen Zielobjekt.
Eine Schusslinie (Line-Of-Fire, LOF) der Rohrwaffe entspricht insbesondere der Verlängerung der Mittelachse des Waffenrohrs der Rohrwaffe. Die Schusslinie ist vorzugsweise die Ausrichtung, in welche die Rohrwaffe vor dem Abschuss ausgerichtet wird.
Die getaktete Lichtquelle, die neuromorphe Kamera sowie die Rechen-Einheit sind insbesondere drahtgebunden und/oder drahtlos miteinander verbunden, so dass diese elektrische Signale untereinander übertragen und Daten austauschen können. Ferner kann die Vorrichtung auch mehr als eine getaktete Lichtquelle zum Erzeugen zumindest eines kohärenten Lichtstrahls und zum Aussenden des erzeugten kohärenten Lichtstrahls aufweisen. Weiterhin ist die zumindest eine getaktete Lichtquelle insbesondere dazu eingerichtet, den zumindest einen kohärenten Lichtstrahl zu erzeugen und in Richtung der neuromorphen Kamera auszusenden. Indikativ für den Korrekturwert bedeutet insbesondere, dass anhand des bestimmten Korrekturwertes die Winkelabweichung bzw. zumindest ein Wert oder ein Winkel der Winkelabweichung abgeleitet oder berechnet werden kann.
Die jeweilige Einheit, zum Beispiel die Rechen-Einheit, kann hardwaretechnisch und/oder auch softwaretechnisch implementiert sein. Bei einer hardwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Vorrichtung oder als Teil einer Vorrichtung, zum Beispiel als Computer, als FPGA (engl. Field Programmable Gate Array) oder als Mikroprozessor ausgebildet sein. Bei einer softwaretechnischen Implementierung kann die jeweilige Einheit als Computerprogrammprodukt, als eine Funktion, als eine Routine, als Teil eines Programm- codes oder als ausführbares Objekt ausgebildet sein.
Gemäß einer Ausführungsform ist die zumindest eine getaktete Lichtquelle als ein Oberflächenemitter ausgebildet.
Unter dem Begriff "Oberflächenemitter" wird der englische Begriff "Vertical Cavity Surface Emitting Laser (VCSEL)" verstanden. Ein VCSEL ist insbesondere eine Laserquelle, die Licht senkrecht zur ihrer Oberfläche mit hoher Strahlqualität und geringer Leistung emittiert.
Insbesondere ist der VCSEL in einem Modul angeordnet. Das Modul weist vorzugsweise eine Optik auf, welche in dem optischen Pfad des VCSEL angeordnet ist.
Vorteilhafterweise weist der VCSEL insbesondere eine Größe von 1 mm2 (Quadratmillimeter) und ein geringes Gewicht auf. Somit wird das Gesamtgewicht der Vorrichtung verringert. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die zumindest eine getaktete Lichtquelle dazu eingerichtet, den zumindest einen kohärenten Lichtstrahl mit einer Wellenlänge im Nahinfrarot-Bereich, insbesondere mit einer Wellenlänge von 880 nm, 940 nm oder 1550 nm, zu erzeugen.
Die neuromorphe Kamera ist ferner dazu eingerichtet, den zumindest einen kohärenten Lichtstrahl zumindest mit einer Wellenlänge im Wellenlängenbereich von ultraviolettem Licht (UV'Licht), über das mit dem menschlichen Auge sichtbare Licht bis einschließlich NIR (Nahinfrarot-Bereich) zu empfangen bzw. zu detektieren. Hierfür umfasst die neuromorphe Kamera insbesondere zumindest einen Detektor-Chip. Der Detektor-Chip ist beispielsweise mittels Silizium, Quantenpunkten und/oder Indiumgalliumarsenid (inGaAs) ausgebildet. Der Bereich des UV-Lichts erstreckt sich insbesondere von 100 nm (Nanometer) bis 380 nm, der Bereich des mit dem menschlichen Auge sichtbaren Lichts von 380 nm bis 780nm, und der Nahinfrarot-Bereich über einen Wellenlängenbereich von 780 nm bis 3000 nm. Die neuromorphe Kamera ist somit auch dazu eingerichtet, den zumindest einen kohärenten Lichtstrahl mit einer Wellenlänge in einem SWIR (kurzwelligen Infrarot-Bereich) zu empfangen, welcher mit einem Wellenlängenbereich von 780 nm bis 1400 nm Teil des NIR ist. Ferner ist die zumindest eine getaktete Lichtquelle dazu eingerichtet, den zumindest einen kohärenten Lichtstrahl zumindest mit einer Wellenlänge im Wellenlängenbereich von UV'Licht und/oder im Bereich des mit dem menschlichen Auge sichtbaren Lichts zu erzeugen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung ferner gekennzeichnet durch: die Rohrwaffe mit einem Waffenrohr, wobei das Waffenrohr eine Mündung aufweist. Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die zumindest eine getaktete Lichtquelle dazu eingerichtet, eine Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen zu erzeugen und in einem vorbestimmten Muster auszusenden.
Das Aussenden der Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen hat den Vorteil, dass die Wahrscheinlichkeit erhöht wird, selbst wenn eine große Winkelabweichung dazu führt, dass einer der ausgesendeten kohärenten Lichtstrahlen, insbesondere nach einer Reflektion an einem Spiegel der Vorrichtung, nicht mehr in der neuromorphen Kamera eintrifft, dass zumindest ein anderer ausgesendeter kohärenter Lichtstrahl aus der Mehrzahl von der neuromorphen Kamera detektiert wird. Dies erhöht in vorteilhafter Weise die Zuverlässigkeit bei der Bestimmung der Winkelabweichung der Vorrichtung.
Insbesondere ist die zumindest eine getaktete Lichtquelle dazu eingerichtet, eine Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen zu erzeugen und in einem vorbestimmten Muster, insbesondere in Richtung der zumindest einen neuromorphen Kamera oder in Richtung des Spiegels, auszusenden.
Ferner ist die neuromorphe Kamera dazu eingerichtet, die ausgesendete Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen, insbesondere nach der Reflektion an dem Spiegel, oder beim direkten Empfangen der ausgesendeten Mehrzahl auf Sub- Pixel-Ebene zu detektieren. Der Mittelpunkt und/oder ein Pixel in dem Mittelpunkt zumindest eines empfangenen Lichtstrahls kann mittels geeigneter Rechenverfahren, wie Interpolation oder Korrelation, mit einer Genauigkeit auf Sub -Pixel-Ebene bestimmt werden, insbesondere wenn das vorbestimmte Muster der empfangenen Lichtstrahlen bekannt ist. Dies erhöht in vorteilhafterweise die räumliche Auflösung bei der Bereitstellung bzw. bei einer Erzeugung der Detektionsdaten, was wiederrum zu einer erhöhten Genauigkeit bei der Detektion von ausgesendeten kohärenten Lichtstrahlen führt. Das Empfangen und die exakte Detektion der Mehrzahl von Lichtstrahlen mittels der neuromorphen Kamera in der neuromorphen Kamera führt in einer vorteilhaften Weise zu einer Erhöhung der Messgenauigkeit der Vorrichtung.
Im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen mit nicht-getakteten Lichtquellen, wie Breitb an dlichtqu eilen, beispielsweise Glühbirnen, ist zusätzlich weiter vorteilhaft, dass die Vorrichtung schwer für eine feindliche Entität zu entdecken ist. Dies ist deshalb so, da der VCSEL insbesondere mit kurzen Pulsen, wie beispielsweise größer gleich 1 kHz, mit einer spezifischen Wellenlänge mit geringer Bandbreite seine kohärenten Lichtstrahlen aussendet. Durch die kurzen Pulse mit einem geringem Auslastungsfaktor (Duty Cycle) im getakteten Betrieb wird auch die Abwärme und damit die Wärmesignatur der Vorrichtung vorteilhaft geringgehalten. Somit sinkt die Detektionswahrscheinlichkeit des zumindest einen von der zumindest einen getakteten Lichtquelle ausgesendeten Lichtstrahls durch feindliche Entitäten, da diesen die Taktung der getakteten Lichtquelle nicht bekannt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das vorbestimmte Muster ein zeitliches Muster und/oder ein räumliches Muster auf, wobei die zumindest eine getaktete Lichtquelle dazu eingerichtet ist, als ein zeitliches Muster die Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen mit einer vorbestimmten Taktfrequenz auszusenden und/oder dazu eingerichtet ist, als ein räumliches Muster die Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen in Form eines die Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen aufweisenden Lichtmusters auszusenden.
Eine Taktfrequenz umfasst die Anzahl der Takte oder Zyklen, die von der getakteten Lichtquelle pro Sekunde durchgeführt werden. Beispielsweise wird die getaktete Lichtquelle mit einer vorbestimmten Taktfrequenz von größer gleich 1 kHz (Kilohertz) betrieben. Eine hohe zeitliche Auflösung entspricht insbesondere einem Aussenden der Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen mit der vorbestimmten Taktfrequenz durch die getaktete Lichtquelle. Eine hohe zeitliche Auf- lösung entspricht vorzugsweise ferner einem Empfangen und/oder Verarbeiten der Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen mit der vorbestimmten Taktfrequenz durch die neuromorphe Kamera.
Ein Lichtmuster ist insbesondere eine spezifische räumliche Anordnung der Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen, bei welcher die jeweiligen kohärenten Lichtstrahlen in einem bestimmten Abstand zueinander ausgesendet werden, so dass sich ein Lichtmuster aus kohärenten Lichtstrahlen ergibt.
Insbesondere ist die zumindest eine getaktete Lichtquelle dazu eingerichtet, als ein zeitliches Muster die Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen mit einer vorbestimmten Taktfrequenz, insbesondere in Richtung der zumindest einen neu- romorphen Kamera oder in Richtung des Spiegels, auszusenden und/oder dazu eingerichtet, als ein räumliches Muster die Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen in Form eines die Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen aufweisenden Lichtmusters, insbesondere in Richtung der zumindest einen neuromorphen Kamera oder in Richtung des Spiegels, auszusenden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die zumindest eine getaktete Lichtquelle einen ersten Modus, in welchem die zumindest eine getaktete Lichtquelle dazu eingerichtet ist, den kohärenten Lichtstrahl zu erzeugen und auszusenden, und einen zweiten Modus auf, in welchem die zumindest eine getaktete Lichtquelle dazu eingerichtet ist, die Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen zu erzeugen und in dem vorbestimmten Muster auszusenden, wobei die zumindest eine getaktete Lichtquelle eine Umschalt-Einheit aufweist, welche dazu eingerichtet ist, zwischen dem ersten und dem zweiten Modus umzuschalten.
Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass es mittels der Umschalt-
Einheit möglich ist, je nach Bewegungsdynamik oder Tarnerfordernissen, insbe- sondere wenn die Vorrichtung an einem Fahrzeug oder einem Anhänger angebracht ist, in den ersten oder in den zweiten Modus zu schalten.
Insbesondere im Fall einer hohen Bewegungsdynamik der Vorrichtung besteht eine größere Wahrscheinlichkeit, dass die kohärenten Lichtstrahlen den Spiegel oder die neuromorphe Kamera verfehlen und somit leichter von gegnerischen (feindlichen) Entitäten (Einheiten) detektiert werden können. Wird zunächst im ersten Modus vorzugsweise nur ein einzelner, zentral aus gerichteter kohärenter Lichtstrahl, insbesondere in Richtung der zumindest einen neuromorphen Kamera oder in Richtung des Spiegels, ausgesendet, kann die Winkelabweichung in einem ersten Schritt mit verringerter Genauigkeit erfasst werden. In einem zweiten Schritt kann nach mit verringerter Genauigkeit erfolgter Korrektur eine Feinkorrektur erfolgen, nachdem die im zweiten Modus ausgesendete Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen auf den Spiegel und dann auf der Detektormatrix der neuromorphen Kamera oder direkt auf der Detektormatrix der neuromorphen Kamera eingetroffen sind. Dies erhöht die Genauigkeit und damit die Zuverlässigkeit der Vorrichtung bei der Bestimmung der Winkelabweichung.
Im F all erhöhter Tarnungsanforderungen an die Vorrichtung ermöglicht diese Ausführungsform insbesondere auch bei einer stärkeren, noch nicht erfassten und korrigierten Feldjustierung mit nur einem kohärenten Lichtstrahl, diesen im ersten Modus zunächst in Richtung des Spiegels oder der neuromorphen Kamera auszusenden und anschließend im zweiten Modus mittels der ausgesendeten Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen eine Feinkorrektur vorzunehmen.
In besonders dynamischen Szenarien, in denen auch die Tarnung der eigenen Position der Vorrichtung keine Rolle mehr spielt, können direkt im zweiten Modus eine Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen bei einer erwarteten größeren Winkelabweichung ausgesendet werden. Die erwartete größere Winkelabweichung erfordert hierbei insbesondere eine breitere Verteilung der ausgesendeten kohärenten Lichtstrahlen aufgrund der hohen Bewe un sdynamik des F ahr- zeugs und/oder der Rohrwaffe.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung ferner gekennzeichnet durch: eine Steuer-Einheit, welche dazu eingerichtet ist, zumindest einen Aktuator der Rohrwaffe zum Korrigieren der Ausrichtung der Rohrwaffe in Azimut und/oder Elevation in Abhängigkeit des bestimmten Korrekturwertes anzusteuern.
Vorzugsweise ist die Steuer-Einheit zumindest mit der getakteten Lichtquelle, der neuromorphen Kamera und der Rechen -Einheit zum Übertragen von Daten und/oder elektrischen Signalen verbunden.
Insbesondere ist die Steuer-Einheit dazu eingerichtet, einen oder mehrere Aktuatoren der Rohrwaffe zum Korrigieren der Ausrichtung der Rohrwaffe in Azimut und/oder Elevation in Abhängigkeit eines spezifischen Absolutwertes des Korrekturwertes anzusteuern.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Steuer-Einheit als ein Feuerleitrechner ausgebildet, wobei der Feuerleitrechner dazu eingerichtet ist, die Rohr- waffe derart anzusteuern, dass die Rohrwaffe ein Geschoss oder eine Mehrzahl von Geschossen abfeuert.
Ein Aktuator ist insbesondere als ein Motor zum Bewegen und/oder Verstellen der Rohrwaffe in Azimut und/oder Elevation ausgebildet. Der Motor wird vorzugsweise von dem Feuerleitrechner angesteuert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die zumindest eine neuromorphe
Kamera ferner dazu eingerichtet, eine Flugbahn des durch die Rohrwaffe abge- feuerten Geschosses zum Erhalten von aktuellen Kahbrierungsdaten zu verfolgen, wobei die Rechen -Einheit dazu eingerichtet ist, den zumindest einen spezifischen Basiskalibrierungswert zumindest in Abhängigkeit der aktuellen Kalibrierungsdaten zu aktualisieren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die zumindest eine neuromorphe Kamera ferner dazu eingerichtet, eine jeweilige Flugbahn eines jeweiligen durch die Rohrwaffe abgefeuerten Geschosses aus der Mehrzahl von durch die Rohrwaffe abgefeuerten Geschosse zum Erhalten von jeweiligen aktuellen Kahbrierungsdaten zu verfolgen, wobei die Rechen-Einheit dazu eingerichtet ist, nach jedem durch die Rohrwaffe abgefeuerten Geschoss, den zumindest einen spezifischen Basiskalibrierungswert in Abhängigkeit der jeweiligen erhaltenen Kahbrierungsdaten zu aktualisieren.
Hierbei erfüllt die neuromorphe Kamera als ein Detektor mehrere Aufgaben:
Einerseits ist die neuromorphe Kamera weiterhin dazu eingerichtet, vor einer Abgabe eines Geschosses Detektionsdaten auf Basis von empfangenen kohärenten Lichtstrahlen bereitzustellen und diese der Rechen -Einheit zur Verfügung zu stellen, so dass die Rechen -Einheit dazu eingerichtet ist, vor, bei und/oder nach der Abgabe eines Geschosses durch die Rohrwaffe, den Korrekturwert zu bestimmen.
Zusätzlich ist die neuromorphe Kamera durch ihre hohe zeitliche und räumliche Auflösung dazu eingerichtet, die Flugbahn des durch die Rohrwaffe abgefeuerten Geschosses oder eine jeweilige Flugbahn eines jeweiligen durch die Rohrwaffe abgefeuerten Geschosses aus der Mehrzahl von durch die Rohrwaffe abgefeuerten Geschosse zum Erhalten von aktuellen Kahbrierungsdaten zu verfolgen. Ferner ist die neuromorphe Kamera als Detektor dazu eingerichtet, als Zielobjekte ausgebildete Objekte, wie Drohnen, zu detektieren. Das Verfolgen umfasst insbesondere ein Feststellen eines Einschlagpunkts des abgefeuerten Geschosses in oder in der Nähe eines Zielobjekts, welches beispielsweise als ein feindlicher Panzer, ein feindliches Wasserfahrzeug oder ein feindliches Flugzeug ausgebildet ist. Zusätzlich kann die neuromorphe Kamera anschließend dazu eingerichtet sein, den Einschlagpunkt hinsichtlich einer Feststellung einer Trefferwahrscheinlichkeit auszuwerten. Hierbei ist die neuromorphe Kamera als Detektor ferner dazu eingerichtet, den Einschlagzeitpunkt des Geschosses und Konsequenzen des Einschlags bzw. ein Verfehlen des Zielobjekts ebenso zu erfassen.
Dies hat den Vorteil, dass bei der Bewegung der Vorrichtung, insbesondere wenn diese auf einem Fahrzeug oder einem Anhänger angeordnet ist, auftretende Schwingungen der Rohrwaffe und/oder auftretende Schwingungen der Rohrwaffe aufgrund eines Abschusses oder einer Bewegung der Rohrwaffe erfasst werden und zwischen den abzufeuernden Geschossen auftretende Änderungen der Umgebung durch das Verfolgen der Flugbahn bei der Bestimmung der Winkelabweichung berücksichtigt werden.
Nach jedem abgefeuerten Geschoss können somit Änderungen in der Umgebung, beispielsweise eine geänderte Windrichtung oder -geschwindigkeit, als aktuelle Kalibrierungsdaten verwendet werden. Diese aktuellen Kalibrierungsdaten werden dann insbesondere zum Aktualisieren des spezifischen Basiskalibrierungs- wertes, insbesondere zum Aktualisieren einer Referenzposition des spezifischen Basiskalibrierungswertes, benutzt. Somit kann vor dem Abfeuern eines weiteren Geschosses der spezifische Basiskalibrierungswert anhand der aktuellen bzw. aktualisierten Kalibrierungsdaten neu festgelegt werden. Dies erhöht die Genauigkeit bei der Bestimmung der Winkelabweichung im Feld. Somit erhöht sich zusätzlich in vorteilhafter Weise die Genauigkeit bei dem Abschuss einer Abfolge von Geschossen mit der Rohrwaffe. Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der zumindest eine spezifische Basiskalibrierungswert zumindest eine Referenzposition, welche indikativ für eine bestimmte Referenzwinkellage der Mündung des Waffenrohrs der Rohrwaffe ist, und umfassen die bereitgestellten Detektionsdaten zumindest eine bestimmte Eintrittsposition des von der zumindest einen neuromorphen Kamera empfangenen Lichtstrahls in der neuromorphen Kamera, wobei die bestimmte Eintrittsposition indikativ für eine bestimmte Winkellage der Mündung des Waffenrohrs der Rohrwaffe ist, wobei die Rechen-Einheit dazu eingerichtet ist, den Korrekturwert durch Anwenden einer mathematischen Operation auf die zumindest eine Referenzposition und die bestimmte Eintrittsposition zu bestimmen.
Nachfolgend werden die Zusammenhänge zwischen den Begriffen Winkelabweichung, Referenzposition, bereitgestellte Detektionsdaten, bestimmte Eintrittsposition und bestimmter Korrekturwert erläutert.
Die Rechen-Einheit ist dazu eingerichtet, die Winkelabweichung zwischen der Sichtlinie und der Schusslinie der Rohrwaffe zu bestimmen. Hierzu ist die Rechen-Einheit vorzugsweise dazu eingerichtet, vor und nach jedem abgefeuerten Geschoss aus der Rohrwaffe oder bei Austritt eines Geschosses aus der Rohrwaffe den Winkel oder die Winkellage der Mündung des Waffenrohrs der Rohrwaffe zu bestimmen. Die bestimmte Winkellage der Mündung umfasst insbesondere einen Azimutwinkel und einen Elevationswinkel.
Indikativ für die bestimmte Referenzwinkellage bedeutet insbesondere, dass anhand der Referenzposition die bestimmte Referenzwinkellage der Mündung des Waffenrohrs der Rohrwaffe abgeleitet oder berechnet werden kann. Die bestimmte Referenzwinkellage gibt insbesondere eine Winkellage der Mündung des Waffenrohrs der Rohrwaffe in Azimut und Elevation an, bei welcher die Winkelabweichung zwischen LOS und LOF der Rohrwaffe Null beträgt. Die bestimmte Referenzwinkellage kann statisch mittels einmalig fest vorgegebenen Werten ausgebildet sein oder auch dynamisch anhand von aktuellen Kalibrierungsdaten aktualisierbar sein. Hierbei ist insbesondere die Rechen -Einheit dazu eingerichtet, die bestimmte Referenzwinkellage des spezifischen Basiskalibrierungswertes in Abhängigkeit von aktuellen Kalibrierungsdaten zu aktualisieren. Die bestimmte Referenzwinkellage umfasst weitere Werte und Kalibrierungsdaten, welche in die Bestimmung des Korrekturwertes entweder durch die bestimmte Referenzwinkellage miteingehen können oder als weitere Parameter bei der Bestimmung des Korrekturwertes direkt in die mathematische Operation integriert werden können, insbesondere^ Zielobjektentfernung, Lufttemperatur und Luftdruck, Munitionsart und Pulvertemperatur (Ballistische Daten), Windverhältnisse, Krümmung der Erde, Schwerkraft, allgemeine Systemfehler, eigene Fahrzeuggeschwindigkeit, Verkantung bei Austritt des Geschosses, Zielgeschwindigkeitsschätzung, Luftfeuchtigkeit und/oder der Corioliseffekt.
Die neuromorphe Kamera ist insbesondere dazu eingerichtet, die bereitgestellten Detektionsdaten zumindest zu der Rechen-Einheit zu übertragen. Vorzugsweise umfasst das Bereitstellen der Detektionsdaten der neuromorphen Kamera ein Erzeugen der Detektionsdaten zumindest aus dem empfangenen Lichtstrahl oder aus dem von dem Spiegel reflektierten und empfangenen Lichtstrahl (empfangener reflektierter Lichtstrahl).
Indikativ für die bestimmte Winkellage der Mündung bedeutet insbesondere, dass anhand der bestimmten Eintrittsposition des empfangenen oder empfangenen reflektierten Lichtstrahls die bestimmte Winkellage der Mündung des Waffenrohrs der Rohrwaffe zu einem bestimmten Zeitpunkt abgeleitet oder berechnet werden kann. Der bestimmte Zeitpunkt umfasst vorzugsweise einen Zeitpunkt vor, bei und/oder nach einem Abschuss eines Geschosses aus der Rohrwaffe. Die bestimmte Eintrittsposition ist vorzugsweise diejenige Position, an wel- eher zumindest ein von der neuromorphen Kamera empfangener kohärenter Lichtstrahl in der neuromorphen Kamera in der Detektormatrix der neuromorphen Kamera oder ein von dem Spiegel reflektierter und durch die neuromorphe Kamera empfangener kohärenter Lichtstrahl in der Detektormatrix der neuromorphen Kamera eintritt. Aus dieser bestimmten Eintrittsposition zusammen mit der Referenzposition kann dann durch Anwenden einer mathematischen Operation ein Versatz bzw. ein Korrekturwert zwischen diesen beiden Positionen bestimmt werden. Anhand des Korrekturwertes, der eine Abweichung zwischen der Winkellage der Mündung des Waffenrohrs der Rohrwaffe und der bestimmten Referenzwinkellage indiziert, kann dann die bestimmte Winkelabweichung korrigiert werden.
Eine mathematische Operation umfasst insbesondere eine Subtraktion der bestimmten Eintrittsposition von der Referenzposition zur Bestimmung des Korrekturwertes. Auch kann die mathematische Operation ein Korrelationsverfahren aufweisen, mittels welchem zumindest eine Korrelation über die Mehrzahl von empfangenen Lichtstrahlen zur Bestimmung des Korrekturwertes berechnet wird. Ebenso kann mittels der mathematischen Operation die Anzahl der empfangenen Lichtstrahlen bestimmt werden.
Falls als das Ergebnis dieser Subtraktion der Korrekturwert beispielsweise Null beträgt, liegt insbesondere keine Winkelabweichung zwischen der Sichtlinie und der Schusslinie der Rohrwaffe vor. F alls als das Ergebnis dieser Subtraktion der Korrekturwert jedoch ungleich Null ist, liegt vorzugsweise eine Winkelabweichung vor. Die Höhe dieser bestimmten Winkelabweichung oder der Wert der Winkelabweichung wird durch den Korrekturwert angegeben.
Der bestimmte Korrekturwert wird insbesondere in die Steuer-Einheit als Eingabeparameter eingeben, wonach dann die Steuer-Einheit dazu eingerichtet ist, die Winkelabweichung zwischen LOS und LOF der Rohrwaffe anhand des einge- gebenen Korrekturwertes zu korrigieren. Mit anderen Worten ist die Steuer- Einheit dazu eingerichtet, den Winkel der Mündung der Rohrwaffe um diesen bestimmten Korrekturwert zu korrigieren, so dass für einen nachfolgenden Abschuss eines Geschosses mit der Rohrwaffe diese wieder korrekt kalibriert bzw. justiert ist und insbesondere eine Winkelabweichung von Null aufweist.
Beispielsweise sind die obigen Werte und Kalibrierungsdaten vorab in der Rechen-Einheit oder in einem Speicher der Vorrichtung, der mit der Rechen-Einheit verbunden ist, hinterlegt. Vorzugsweise ist jeweils für eine bestimmte Schussentfernung, also eine Entfernung von der Vorrichtung bzw. der Mündung der Rohrwaffe zu einem Zielobjekt, eine bestimmte Referenzwinkellage, umfassend bestimmte Werte und Kalibrierungsdaten in dem Speicher oder der Rechen- Einheit, hinterlegt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die zumindest eine neuromorphe Kamera eine optische Apertur und eine Detektormatrix auf, welche in einem optischen Pfad der neuromorphen Kamera ausgebildet sind, wobei die zumindest eine neuromorphe Kamera dazu eingerichtet ist, den zumindest einen ausgesendeten Lichtstrahl durch den optischen Pfad auf der Detektormatrix zu empfangen, wobei die optische Apertur eine asphärische Linse, welche insbesondere als eine Metalinse oder mittels einer Mehrzahl von DOE (Digital Optical Element) ausgebildet ist, aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung ferner gekennzeichnet durch: einen Spiegel, der an der Mündung des Waffenrohrs der Rohrwaffe angeordnet ist, wobei die zumindest eine getaktete Lichtquelle dazu eingerichtet ist, den erzeugten kohärenten Lichtstrahl in Richtung des Spiegels auszusenden und die neuromorphe Kamera dazu eingerichtet ist, zumindest den von dem Spiegel reflektierten Lichtstrahl zu empfangen und ferner dazu eingerichtet ist, Detekti- onsdaten zumindest aus dem empfangenen reflektierten Lichtstrahl bereitzustellen.
Die Mündung ist der Austrittsort des Geschosses der Rohrwaffe. Bevorzugt ist der Spiegel an einer rechten oder linken Seite einer Außenhülle des Waffenrohrs an der Mündung angeordnet. Ganz bevorzugt ist der Spiegel an einer oberen Seite der Außenhülle des Wafienrohrs an der Mündung angeordnet. Diese Anordnung des Spiegels an der Mündung und die Entfernung zu der neuromorphen Kamera erlauben eine zuverlässige Reflektion von ausgesendeten kohärenten Lichtstrahlen zu der neuromorphen Kamera.
Der Spiegel weist reflektierende Eigenschaften auf, so dass der zumindest eine von der getakteten Lichtquelle ausgesendete kohärente Lichtstrahl von dem Spiegel, insbesondere gemäß dem Reflektionsgesetz, reflektiert wird und als reflektierter Lichtstrahl von dem Spiegel zu der neuromorphen Kamera zurückgesendet wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der zumindest eine spezifische Basiskalibrierungswert zumindest eine Referenzposition, welche indikativ für eine bestimmte Referenzwinkellage der Mündung des Wafienrohrs der Rohrwaffe ist, und umfassen die bereitgestellten Detektionsdaten zumindest eine bestimmte Eintrittsposition des von dem Spiegel reflektierten und von der neuromorphen Kamera empfangenen Lichtstrahls in der neuromorphen Kamera, wobei die bestimmte Eintrittsposition indikativ für eine bestimmte Winkellage der Mündung des Waffenrohrs der Rohrwaffe ist, wobei die Rechen -Einheit dazu eingerichtet ist, den Korrekturwert durch Anwenden einer mathematischen Operation auf die zumindest eine Referenzposition und die bestimmte Eintrittsposition zu bestimmen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die zumindest eine getaktete Lichtquelle und die zumindest eine neuromorphe Kamera jeweils an einem Ende des Waffenrohrs der Rohrwaffe angeordnet, welches gegenüberliegend zu der Mündung des Waffenrohrs der Rohrwaffe ist.
Das Ende des Waffenrohrs der Rohrwaffe ist insbesondere mit einer Basis eines fest installierten ortsunveränderlichen Waffensystems oder eines Fahrzeugs, welches die Vorrichtung umfassen kann, verbunden. Wenn das Fahrzeug als ein Kampfpanzer ausgebildet ist, ist die Basis insbesondere als ein Panzerturm ausgebildet.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die zumindest eine getaktete Lichtquelle an dem Ende des Waffenrohrs der Rohrwaffe angeordnet und die zumindest eine neuromorphe Kamera an der Mündung des Waffenrohrs der Rohrwaffe angeordnet.
Dabei sind die zumindest eine getaktete Lichtquelle und die neuromorphe Kamera gegenüberliegend an unterschiedlichen Enden des Waffenrohrs der Rohrwaffe angeordnet. Hierbei ist die zumindest eine getaktete Lichtquelle insbesondere dazu eingerichtet, den zumindest einen kohärenten Lichtstrahl zu erzeugen und in Richtung der neuromorphen Kamera an der Mündung des Waffenrohrs auszusenden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die zumindest eine getaktete Lichtquelle und/oder die neuromorphe Kamera in einem optischen Kanal, insbesondere in einem Periskop, eines Richtschützen für die Rohrwaffe, oder an der Basis des Fahrzeugs an einer Außenhülle des Fahrzeugs angeordnet.
Der Richtschütze ist insbesondere der Bediener des F ahrzeugs, insbesondere der Bediener einer Steuer -Einheit zum Steuern der Rohrwaffe des Fahrzeugs. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die zumindest eine neuromorphe Kamera eine optische Apertur und eine Detektormatrix auf, welche in einem optischen Pfad der neuromorphen Kamera ausgebildet sind, wobei die zumindest eine neuromorphe Kamera dazu eingerichtet ist, den zumindest einen von dem Spiegel reflektierten Lichtstrahl durch den optischen Pfad auf der Detektormatrix zu empfangen, wobei die optische Apertur eine asphärische Linse, welche insbesondere als eine Metalinse oder mittels einer Mehrzahl von DOE (Digital Optical Element) ausgebildet ist, aufweist.
Die neuromorphe Kamera weist insbesondere eine Detektormatrix zum Detektie- ren bzw. Empfangen von ausgesendeten kohärenten Lichtstrahlen auf. Die neuromorphe Kamera umfasst vorzugsweise eine optische Apertur, welche in dem optischen Pfad von der als Bildsensor ausgebildeten neuromorphen Kamera ausgebildet ist und durch welche die empfangenen und/oder reflektierten kohärenten Lichtstrahlen auf der Detektormatrix eintreffen. Die neuromorphe Kamera ist insbesondere in einem ersten Gehäuse angeordnet, während die getaktete Lichtquelle in einem zweiten Gehäuse angeordnet ist. Auch können die zumindest eine neuromorphe Kamera und die zumindest eine getaktete Lichtquelle in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein, insbesondere wenn die zumindest eine neuromorphe Kamera und die zumindest eine getaktete Lichtquelle an dem Ende des Waffenrohrs der Rohrwaffe, welches gegenüberliegend zu der Mündung der Rohrwaffe ist, angeordnet sind.
Eine asphärische Linse ist insbesondere eine Linse mit mindestens einer von einer Kugel- oder planen Form abweichenden brechenden Oberfläche. Der Vorteil einer asphärischen Linse ist vorzugsweise die frei formbare Oberfläche, aufgrund welcher Abbildungsfehler vermindert werden können, die im Gegensatz dazu bei sphärischen Linsen vorhanden sind. Durch die Verwendung der asphärischen Linse in der neuromorphen Kamera ändert sich vorzugsweise der Abstand der von der neuromorphen Kamera empfangenen Mehrzahl von kohärenten Licht- strahlen auf der Detektormatrix der neuromorphen Kamera untereinander, was durch rechnerische Maßnahmen berücksichtigt werden kann. Durch diese asphärische Linse in der neuromorphen Kamera können vorteilhafterweise hohe räumliche Auflösungen bei einem engen Sehfeld in der Mitte der Detektormatrix erzeugt werden, und größere Sehfelder mit geringerer räumlicher Auflösung in peripheren Sichtbereichen am Rand der Detektormatrix erzeugt werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die asphärische Linse als eine Metalinse oder mittels einer Mehrzahl von DOE (Digital Optical Element) ausgebildet, welche eine individuelle Field-Of-View (FOV)-Auflösungs- Anpassung ermöglicht, um, wie in obigem Absatz bereits ausgeführt, ein asphärisches Sehfeld mit hoher räumlicher Auflösung in der Mitte der Detektormatrix und einem großen FOV mit geringerer Auflösung an den Rändern der Detektormatrix zu erzeugen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung ferner gekennzeichnet durch: eine Mehrzahl von neuromorphen Kameras, wobei jede neuromorphe Kamera der Mehrzahl zum Empfangen zumindest des ausgesendeten Lichtstrahls eingerichtet ist.
Diese Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Wahrscheinlichkeit erhöht wird, selbst wenn eine größere Winkelabweichung vorliegt, dass zumindest ein ausgesendeter kohärenter Lichtstrahl von zumindest einer neuromorphen Kamera der Mehrzahl von neuromorphen Kameras empfangen und detektiert werden kann. Dies erhöht in vorteilhafter Weise die Zuverlässigkeit der Vorrichtung.
Insbesondere kann in einer Ausführungsform an dem Ende des Waffenrohrs der Rohrwaffe, welches gegenüberliegend zu der Mündung der Rohrwaffe ist, eine Anordnung von zumindest zwei neuromorphen Kameras und einer getaktete Lichtquelle ausgebildet sein. Hierbei ist beispielsweise die getaktete Lichtquelle mittig und links und rechts davon eine jeweilige neuromorphe Kamera angeordnet, wovon zumindest eine der zwei neuromorphen Kameras dazu eingerichtet ist, den zumindest einen reflektierten kohärenten Lichtstrahl zu empfangen. Auch kann in einer Ausführungsform an dem Ende des Waffenrohrs der Rohr- waffe, welches gegenüberliegend zu der Mündung der Rohrwaffe ist, zumindest eine getaktete Lichtquelle ausgebildet sein und gegenüberliegend an der Mündung der Rohrwaffe eine Anordnung von zumindest zwei neuromorphen Kameras ausgebildet sein.
Vorzugsweise ist jede neuromorphe Kamera der Mehrzahl zum Empfangen zumindest des von dem Spiegel reflektierten Lichtstrahls eingerichtet.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Fahrzeug, insbesondere ein militärisches oder ein ziviles Fahrzeug, mit einer Vorrichtung nach dem ersten Aspekt oder einer Ausführungsform des ersten Aspekts vorgeschlagen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist das Fahrzeug gemäß dem zweiten Aspekt als ein ungepanzertes Fahrzeug, als ein gepanzertes Fahrzeug, insbesondere als ein Kettenfahrzeug, wie ein Kampfpanzer oder ein Radpanzer, als ein Wasserfahrzeug, insbesondere als ein Kriegsschiff, und/oder als ein Amphibienfahrzeug, insbesondere als ein militärisches oder ziviles Amphibienfahrzeug, ausgebildet.
Die Vorrichtung kann auf dem F ahrzeug oder auf einem Anhänger angeordnet sein. Das Fahrzeug umfasst auch ein Fahrzeug mit einem Anhänger. Sowohl das Fahrzeug als auch der Anhänger können im militärischen oder im zivilen Bereich eingesetzt werden. Der Anhänger kann eine Lafette aufweisen, in welcher die Vorrichtung, insbesondere das Waffenrohr der Rohrwaffe, gelagert ist. Beispielsweise ist das Fahrzeug ferner als ein Polizeifahrzeug oder ein Schiff einer Küstenwache ausgebildet. Das Fahrzeug kann hierbei als ein Patrouillenboot, insbesondere als ein Patrouillenboot der Marine, der Küstenwache, der Polizei oder des Zolls, ausgebildet sein.
Die Vorrichtung kann auch Teil eines fest installierten, insbesondere ortsunveränderlichen, Waffensystems sein. Ein fest installiertes Waffensystem ist insbesondere als eine Verteidigungsanlage, vorzugsweise militärische Verteidigungsanlage, ausgebildet, welche zumindest eine Vorrichtung mit der Rohrwaffe aufweisen kann. Das fest installierte Waffensystem kann auch eine Mehrzahl von Vorrichtungen aufweisen, welche jeweils an unterschiedlichen Positionen oder Orten innerhalb des fest installierten Waffensystems angeordnet sind.
Eine Rohrwaffe ist beispielsweise als ein Geschütz, insbesondere als eine Kanone eines Kämpft) anzers, als eine fest installierte Rohrwaffe des Waffensystems oder als ein Marinegeschütz ausgebildet. Die Rohrwaffe weist vorzugsweise ein Kaliber von mindestens 20 Millimeter auf.
Beispielsweise umfasst eine Kommandozentrale des Fahrzeugs den Feuerleitrechner, mittels welchem die Rohrwaffe bedienbar oder fernbedienbar ist.
Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Verfahren zur Bestimmung einer Winkelabweichung zwischen einer Sichtlinie und einer Schusslinie einer Rohrwaffe vorgeschlagen. Das Verfahren weist die Schritte auf: a) Erzeugen, mittels zumindest einer getakteten Lichtquelle, zumindest eines kohärenten Lichtstrahls und Aussenden des zumindest einen erzeugten kohärenten Lichtstrahls, b) Empfangen, mittels zumindest einer neuromorphen Kamera, zumindest des zumindest einen ausgesendeten kohärenten Lichtstrahls und Bereitstellen von Detektionsdaten zumindest aus dem empfangenen Lichtstrahl, und c) Bestimmen der Winkelabweichung anhand eines für die Winkelabweichung indikativen Korrekturwertes, wobei der Korrekturwert in Abhängigkeit zumindest eines spezifischen Basiskalibrierungs wertes und der bereitgestellten Detektionsdaten bestimmt wird.
Die für die vorgeschlagene Vorrichtung gemäß dem ersten Aspekt beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale gelten für das vorgeschlagene Verfahren gemäß dem dritten Aspekt entsprechend.
Gemäß einem vierten Aspekt wird ein Computerprogrammprodukt vorgeschlagen, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach dem dritten Aspekt auszuführen.
Ein Computerprogrammprodukt, wie z.B. ein Computerprogramm -Mittel, kann beispielsweise als Speichermedium, wie z.B. Speicherkarte, USB-Stick, CD-ROM, DVD, oder auch in Form einer herunterladbaren Datei von einem Server in einem Netzwerk bereitgestellt oder geliefert werden. Dies kann zum Beispiel in einem drahtlosen Kommunikationsnetzwerk durch die Übertragung einer entsprechenden Datei mit dem Computerprogrammprodukt oder dem Computerprogramm-Mittel erfolgen.
Weitere mögliche Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der Erfindung hinzufügen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Aspekte der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungs- beispiele der Erfindung. Im Weiteren wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungs- beispiels einer Vorrichtung zum Bestimmen einer Winkelabweichung;
Fig. 2 zeigt ein schematisches Ablauf diagramm eines Ausführungs- beispiels eines Verfahrens zur Bestimmung einer Winkelabweichung; und
Fig. 3a bis 3c zeigen jeweils schematisch eine Detektormatrix einer neuro- morphen Kamera in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung 100 zum Bestimmen einer Winkelabweichung zwischen einer Sichtlinie und einer Schusslinie einer Rohrwaffe 50. In der Ausführungsform der Fig. 1 ist die Vorrichtung 100 Teil eines Fahrzeugs 200. In anderen Ausführungsformen ist die Vorrichtung 100 nicht Teil eines Fahrzeugs 200 (nicht dargestellt). Beispielsweise kann die Vorrichtung 100, insbesondere die Rohrwaffe 50, fest installiert in einem ortsunveränderlichen Waffensystem angeordnet sein. In Fig. 1 ist das Fahrzeug 200 als ein Kampfpanzer ausgebildet. In Ausführungsformen kann das Fahrzeug 200 als ein Wasserfahrzeug, insbesondere als ein Kriegsschiff, oder als ein Amphibienfahrzeug ausgebildet sein. Darüber hinaus sind Verweise auf die Verfahrensschritte S100 bis S102 von Fig. 2, die ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Bestimmung einer Winkelabweichung zeigt, in den folgenden Erläuterungen zu Fig. 1 in Klammern mit angegeben.
Die Vorrichtung 100 weist in Fig. 1 zumindest eine getaktete Lichtquelle 10, eine neuromorphe Kamera 20, einen Spiegel 30, eine Rechen -Einheit 40, eine Rohrwaffe 50 und eine Steuer-Einheit 60 auf. Die zumindest eine getaktete Lichtquelle 10 und die neuromorphe Kamera 20 sind in Fig. 1 in einem gemeinsamen Gehäuse 35 angeordnet. Ferner sind in der Fig. 1 das Gehäuse 35, die Rechen- Einheit 40, die Steuer-Einheit 60 und ein Aktuator 65 zum Übertragen von Daten physisch miteinander verbunden. Der Aktuator 65 ist mit der Rohrwaffe 50 verbunden. Die Vorrichtung 100 kann auch ohne den Spiegel 30 realisiert werden (nicht dargestellt). In diesem Fall sendet die getaktete Lichtquelle 10 zumindest einen erzeugten kohärenten Lichtstrahl Ltx in Richtung der neuromorphen Kamera 20, wobei in diesem Fall die getaktete Lichtquelle 10 beispielsweise an einer Basis des Fahrzeugs 200 angeordnet ist und die neuromorphe Kamera 20 an der Mündung 55 des Waffenrohrs der Rohrwaffe 50 anstelle des Spiegels 30 angeordnet ist. Hierbei sind die getaktete Lichtquelle 10 und die neuromorphe Kamera 20 gegenüberliegend angeordnet (nicht dargestellt).
In Fig. 1 ist die zumindest eine getaktete Lichtquelle 10 ist dazu eingerichtet, zumindest einen kohärenten Lichtstrahl Ltx mit einer Wellenlänge im Nahinfra- rot-Bereich, beispielsweise mit einer Wellenlänge von 880 nm (Nanometer), zu erzeugen und den erzeugten kohärenten Lichtstrahl Ltx, insbesondere in Richtung des Spiegels 30, auszusenden (siehe Schritt S100 der Fig. 2). Dieses Erzeugen und Aussenden des zumindest einen kohärenten Lichtstrahls Ltx wird als ein erster Modus der getakteten Lichtquelle 10 bezeichnet. In der Fig. 1 ist die getaktete Lichtquelle 10 als ein Oberflächenemitter ausgebildet. Der Spiegel 30 ist an einer Mündung 55 des Waffenrohrs der Rohrwaffe 50 angeordnet. Die neuromorphe Kamera 20 ist dazu eingerichtet, zumindest den ausgesendeten Lichtstrahl Ltx oder den von dem Spiegel 30 reflektierten Lichtstrahl Lreflex zu empfangen und Detektionsdaten zumindest aus dem empfangenen und/oder reflektierten Lichtstrahl Lrx, Lreflex bereitzustellen (siehe Schritt S101 der Fig. 2). In Ausführungsformen weist die Vorrichtung 100 eine Mehrzahl (nicht gezeigt) von neuromorphen Kameras 20 auf. Hierbei ist jede neuromorphe Kamera 20 der Mehrzahl zum Empfangen zumindest des ausgesendeten Lichtstrahls Ltx eingerichtet. Ferner weist zumindest eine der neuromorphen Kameras 20 aus der Mehrzahl eine optische Apertur (nicht dargestellt) und eine Detektormatrix 25 (siehe Fig. 3) auf, welche in einem optischen Pfad der neuromorphen Kamera 20 ausgebildet sind. Die zumindest eine neuromorphe Kamera 20 ist dazu eingerichtet, den zumindest einen ausgesendeten Lichtstrahl Ltx oder den zumindest einen von dem Spiegel 30 reflektierten Lichtstrahl Lreflex durch den optischen Pfad auf der Detektormatrix 25 zu empfangen. In einer Ausführungsform ist die optische Apertur eine asphärische Linse, welche insbesondere als eine Metalinse oder mittels einer Mehrzahl von DOE (Digital Optical Element) ausgebildet ist.
In der Fig. 1 sind die getaktete Lichtquelle 10 und die neuromorphe Kamera 20 jeweils an einem Ende des Waffenrohrs der Rohrwafie 50 angeordnet, welches gegenüberliegend zu der Mündung 55 des Waffenrohrs der Rohrwafie 50 ist. Dies entspricht einer beispielhaften Ausbildung der Vorrichtung 100, wenn diese den Spiegel 30 aufweist.
Die Rechen -Einheit 40 ist dann dazu eingerichtet, die Winkelabweichung anhand eines für die Winkelabweichung indikativen Korrekturwertes zu bestimmen. Hierbei ist die Rechen-Einheit 40 dazu eingerichtet, den Korrekturwert in Abhängigkeit zumindest eines spezifischen Basiskalibrierungswertes und der bereitgestellten Detektionsdaten zu bestimmen (siehe Schritt S102 der Fig. 2). Ferner ist die getaktete Lichtquelle 10 der Fig. 1 auch dazu eingerichtet, eine Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen Ltx zu erzeugen und in einem vorbestimmten Muster in Richtung des Spiegels 30 oder der neuromorphen Kamera 20 auszusenden. Dieses Erzeugen und Aussenden der Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen Ltx wird als ein zweiter Modus der getakteten Lichtquelle 10 bezeichnet. Die getaktete Lichtquelle 10 weist hierzu eine Umschalt-Einheit (nicht dargestellt) auf, welche dazu eingerichtet ist, zwischen dem ersten und dem zweiten Modus umzuschalten. Das vorbestimmte Muster weist ein zeitliches Muster und ein räumliches Muster auf.
Die Steuer-Einheit 60 der Vorrichtung 100 in Fig. 1 ist dazu eingerichtet, den zumindest einen Aktuator 65 der Rohrwaffe 50 zum Korrigieren der Ausrichtung der Rohrwaffe 50 in Azimut und/oder Elevation in Abhängigkeit des bestimmten Korrekturwertes anzusteuern. In Fig. 1 ist die Steuer-Einheit 60 als ein Feuer- leitrechner ausgebildet. Dabei ist der Feuerleitrechner dazu eingerichtet, die Rohrwaffe 50 derart anzusteuern, dass die Rohrwaffe 50 ein Geschoss oder eine Mehrzahl von Geschossen abfeuert.
Überdies weist die neuromorphe Kamera 20 der Fig. 1 eine weitere Funktion auf. Diese ist ferner dazu eingerichtet, eine Flugbahn des durch die Rohrwaffe 50 abgefeuerten Geschosses zum Erhalten von aktuellen Kalibrierungsdaten zu verfolgen. Im Zuge dessen ist die Rechen -Einheit 40 dazu eingerichtet, den zumindest einen spezifischen Basiskalibrierungswert zumindest in Abhängigkeit der aktuellen Kalibrierungsdaten zu aktualisieren.
Auch ist die neuromorphe Kamera 20 der Fig. 1 dazu eingerichtet, eine jeweilige Flugbahn eines jeweiligen durch die Rohrwaffe 50 abgefeuerten Geschosses aus der Mehrzahl von durch die Rohrwaffe 50 abgefeuerten Geschosse zum Erhalten von jeweiligen aktuellen Kalibrierungsdaten zu verfolgen. Hierbei ist die Rechen- Einheit 40 dazu eingerichtet, nach jedem durch die Rohrwaffe 50 abgefeuerten Geschoss, den zumindest einen spezifischen Basiskalibrierungswert in Abhängigkeit der jeweiligen erhaltenen Kalibrierungsdaten zu aktualisieren.
Fig. 2 zeigt ein Ablaufdiagramm, welches die Schritte des Verfahrens zur Bestimmung einer Winkelabweichung gemäß eines Ausführungsbeispiels zeigt. Das Verfahren umfasst die Schritte S100 bis S102. Die jeweiligen Verfahrensschritte S100 bis S102 wurden bereits anhand von Fig. 1 erläutert, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen die Verfahrensschritte S100 bis S102 nicht nochmals beschrieben werden.
Die Fig. 3a bis 3c zeigen jeweils schematisch eine Ausführungsform der Detektormatrix 25 einer neuromorphen Kamera 20 (siehe Fig. 1). Die Detektormatrix 25 ist in der neuromorphen Kamera 20 integriert und auf der Detektormatrix 25 treffen die von dem Spiegel 30 (siehe Fig. 1) reflektierten kohärenten Lichtstrahlen Lreflex (siehe Fig. 1) oder die von der getakteten Lichtquelle 10 in Richtung der neuromorphen Kamera 20 ausgesendeten kohärenten Lichtstrahlen Ltx (siehe Fig. 1) ein.
Die Detektormatrix 25 in der jeweiligen Fig. 3a bis 3c weist jeweils neun Pixel P auf. Eine Detektormatrix 25 kann auch mehr oder weniger als neun Pixel P aufweisen. Das Pixel P in der Mitte der Detektormatrix 25 wird als Referenzposition RP bezeichnet. Der spezifische Basiskalibrierungswert umfasst die Referenzposition RP. Die Referenzposition RP ist indikativ für eine bestimmte Referenzwinkellage der Mündung 55 (siehe Fig. 1) des Waffenrohrs der Rohrwaffe 50 (siehe Fig. 1).
In der Fig. 3a ist eine bestimmte Eintrittsposition EP des von der neuromorphen Kamera 20 empfangenen Lichtstrahls Ltx oder des von dem Spiegel 30 reflektierten und von der neuromorphen Kamera 20 empfangenen Lichtstrahls Lreflex, Lrx in der Detektormatrix 25 der neuromorphen Kamera 20 mit einem Kreuz dargestellt. Die bereitgestellten Detektionsdaten umfassen die zumindest eine bestimmte Eintrittsposition EP. Ferner ist die bestimmte Eintrittsposition EP indikativ für eine bestimmte Winkellage der Mündung 55 des Waffenrohrs der Rohrwaffe 50.
In Fig. 3a befindet sich die bestimmte Eintrittsposition EP in demselben Pixel P der Detektormatrix 25 wie dasjenige Pixel P, in welchem sich die Referenzposition RP befindet. Wenn dann die Rechen -Einheit 40 (siehe Fig. 1) dazu eingerichtet ist, den Korrekturwert durch Anwenden einer mathematischen Operation auf die zumindest eine Referenzposition RP und die bestimmte Eintrittsposition EP zu bestimmen, kommt in dem Fall der Fig. 3a als Korrekturwert heraus, dass dieser Null beträgt. Dies ist deshalb so, da sich das Pixel P der Referenzposition RP und das Pixel P der bestimmten Eintrittsposition EP überlagern. Somit weist der in der Detektormatrix 25 empfangene Lichtstrahl Lrx als Eintrittsposition EP das gleiche Pixel auf, wie ein solches Pixel P, das im Voraus für die Referenzposition RP bestimmt wurde. Die Referenzposition RP wird insbesondere in Abhängigkeit einer Aussendeposition und/oder eines Aussendewinkels des von der getakteten Lichtquelle 10 (siehe Fig. 1) erzeugten und ausgesendeten kohärenten Lichtstrahls Ltx (siehe Fig. 1) gebildet. Somit weist die Winkelabweichung in der Fig. 3 a den Wert Null auf.
In Fig. 3b ist das Kreuz der bestimmten Eintrittsposition EP in einem Pixel P links neben dem Pixel P der Referenzposition RP angeordnet. Wenn anschließend die Rechen -Einheit 40 dazu eingerichtet ist, den Korrekturwert analog zu Fig. 3a zu bestimmen, kommt in dem Fall der Fig. 3b als Korrekturwert heraus, dass dieser nicht Null beträgt. Somit liegt eine Winkelabweichung vor. Damit ist die Steuer-Einheit 60 (siehe Fig. 1) dazu eingerichtet, eine Korrektur der Ausrichtung der Rohrwaffe 50 mittels des Aktuators 65 (siehe Fig. 1) in Abhängigkeit einer Höhe des Korrekturwertes durchzuführen. In der Fig. 3c sind drei Referenzpositionen RP dargestellt. Hierbei sind deshalb drei Referenzpositionen RP dargestellt, da die getaktete Lichtquelle 10 dazu eingerichtet ist, als ein räumliches Muster die Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen Ltx in Form eines die Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen Ltx aufweisenden Lichtmusters in Richtung des Spiegels 30 oder in Richtung der zumindest einen neuromorphen Kamera 20 auszusenden. Alternativ ist die getaktete Lichtquelle 10 dazu eingerichtet, als ein zeitliches Muster die Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen Ltx mit einer vorbestimmten Taktfrequenz in Richtung des Spiegels 30 oder in Richtung der zumindest einen neuromorphen Kamera 20 auszusenden. Somit weist die Fig. 3c auch drei bestimmte Eintrittspositionen EP auf, welche den jeweiligen drei reflektierten kohärenten Lichtstrahlen Lreflex zugeordnet sind, und auf der Detektormatrix 25 eintreffen. Falls eine Winkelabweichung zu groß wäre, kann auch eine der drei ausgesendeten kohärenten Lichtstrahlen Ltx nicht auf der Detektormatrix 25 eintreffen (nicht dargestellt). Wie der Fig. 3c zu entnehmen, sind die drei Kreuze (drei Pixel) der bestimmten Eintrittspositionen EP jeweils den drei Pixeln der drei Referenzpositionen RP überlagert. Wenn hierbei die Rechen -Einheit 40 dazu eingerichtet ist, den Korrekturwert durch Anwenden einer mathematischen Operation auf die drei Referenzpositionen RP und die bestimmten Eintrittspositionen EP zu bestimmen, kommt in dem Fall der Fig. 3c als Korrekturwert heraus, dass dieser Null beträgt. Somit liegt keine Winkelabweichung vor.
Obwohl die vorhegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie vielfältig modifizierbar. BEZUGSZEICHENLISTE
10 getaktete Lichtquelle
20 neuromorphe Kamera
25 Detektormatrix
30 Spiegel
35 Gehäuse
40 Rechen-Einheit
50 Rohrwaffe
55 Mündung
60 Steuer-Einheit
65 Aktuator
100 Vorrichtung
200 F ahrzeug
EP Eintrittsposition
Ltx ausgesendeter Lichtstrahl
Lreflex reflektierter Lichtstrahl
Lrx empfangener Lichtstrahl
P Pixel
RP Referenzposition
S 100 V erfahrens schritt
S 101 V erfahrens schritt
S 102 V erfahrens schritt

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung (100) zum Bestimmen einer Winkelabweichung zwischen einer Sichtlinie und einer Schusslinie einer Rohrwaffe (50), aufweisend: zumindest eine getaktete Lichtquelle (10) zum Erzeugen zumindest eines kohärenten Lichtstrahls (Ltx) und zum Aussenden des zumindest einen erzeugten kohärenten Lichtstrahls (Ltx), zumindest eine neuromorphe Kamera (20) zum Empfangen zumindest des zumindest einen ausgesendeten kohärenten Lichtstrahls (Ltx) und zum Bereitstellen von Detektionsdaten zumindest aus dem empfangenen Lichtstrahl (Lrx), und eine Rechen -Einheit (40) zum Bestimmen der Winkelabweichung anhand eines für die Winkelabweichung indikativen Korrekturwertes, wobei die Rechen- Einheit (40) dazu eingerichtet ist, den Korrekturwert in Abhängigkeit zumindest eines spezifischen Basiskalibrierungs wertes und der bereitgestellten Detektionsdaten zu bestimmen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine getaktete Lichtquelle (10) als ein Oberflächenemitter ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine getaktete Lichtquelle (10) dazu eingerichtet ist, den zumindest einen kohärenten Lichtstrahl (Ltx) mit einer Wellenlänge im Nahinfra- rot'Bereich, insbesondere mit einer Wellenlänge von 880 nm, 940 nm oder 1550 nm, zu erzeugen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner gekennzeichnet durch: die Rohrwaffe (50) mit einem Waffenrohr, wobei das Waffenrohr eine Mündung (55) aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine getaktete Lichtquelle (10) dazu eingerichtet ist, eine Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen (Ltx) zu erzeugen und in einem vorbestimmten Muster auszusenden.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das vorbestimmte Muster ein zeitliches Muster und/oder ein räumliches Muster aufweist, wobei die zumindest eine getaktete Lichtquelle (10) dazu eingerichtet ist, als ein zeitliches Muster die Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen (Ltx) mit einer vorbestimmten Taktfrequenz auszusenden und/oder dazu eingerichtet ist, als ein räumliches Muster die Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen (Ltx) in Form eines die Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen (Ltx) aufweisenden Lichtmusters auszusenden.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine getaktete Lichtquelle (10) einen ersten Modus aufweist, in welchem die zumindest eine getaktete Lichtquelle (10) dazu eingerichtet ist, den kohärenten Lichtstrahl (Ltx) zu erzeugen und auszusenden, und einen zweiten Modus aufweist, in welchem die zumindest eine getaktete Lichtquelle (10) dazu eingerichtet ist, die Mehrzahl von kohärenten Lichtstrahlen (Ltx) zu erzeugen und in dem vorbestimmten Muster auszusenden, wobei die zumindest eine getaktete Lichtquelle (10) eine Umschalt-Einheit aufweist, welche dazu eingerichtet ist, zwischen dem ersten und dem zweiten Modus umzuschalten.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, ferner gekennzeichnet durch: eine Steuer-Einheit (60), welche dazu eingerichtet ist, zumindest einen Aktuator (65) der Rohrwaffe (50) zum Korrigieren der Ausrichtung der Rohrwaffe (50) in Azimut und/oder Elevation in Abhängigkeit des bestimmten Korrekturwertes anzusteuern.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer-Einheit (60) als ein Feuerleitrechner ausgebildet ist, wobei der Feuerleitrechner dazu eingerichtet ist, die Rohrwaffe (50) derart anzusteuern, dass die Rohrwaffe (50) ein Geschoss oder eine Mehrzahl von Geschossen abfeuert.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine neuromorphe Kamera (20) ferner dazu eingerichtet ist, eine Flugbahn des durch die Rohrwaffe (50) abgefeuerten Geschosses zum Erhalten von aktuellen Kalibrierungsdaten zu verfolgen, wobei die Rechen -Einheit (40) dazu eingerichtet ist, den zumindest einen spezifischen Basiskalibrierungswert zumindest in Abhängigkeit der aktuellen Kalibrierungsdaten zu aktualisieren.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine neuromorphe Kamera (20) ferner dazu eingerichtet ist, eine jeweilige Flugbahn eines jeweiligen durch die Rohrwaffe (50) ab gefeuerten Geschosses aus der Mehrzahl von durch die Rohrwaffe (50) abgefeuerten Geschosse zum Erhalten von jeweiligen aktuellen Kalibrierungsdaten zu verfolgen, wobei die Rechen-Einheit (40) dazu eingerichtet ist, nach jedem durch die Rohrwaffe (50) abgefeuerten Geschoss den zumindest einen spezifischen Basiskalibrierungswert in Abhängigkeit der jeweiligen erhaltenen Kalibrierungsdaten zu aktualisieren.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine spezifische Basiskalibrierungswert zumindest eine Referenzposition (RP) umfasst, welche indikativ für eine bestimmte Referenz winkel- läge der Mündung (55) des Waffenrohrs der Rohrwaffe (50) ist, und dass die bereitgestellten Detektionsdaten zumindest eine bestimmte Eintrittsposition (EP) des von der zumindest einen neuromorphen Kamera (20) empfangenen Lichtstrahls (Lrx) in der neuromorphen Kamera (20) umfassen, wobei die bestimmte Eintrittsposition (EP) indikativ für eine bestimmte Winkellage der Mündung (55) des Waffenrohrs der Rohrwaffe (50) ist, wobei die Rechen -Einheit (40) dazu eingerichtet ist, den Korrekturwert durch Anwenden einer mathematischen Operation auf die zumindest eine Referenzposition (RP) und die bestimmte Eintrittsposition (EP) zu bestimmen.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine neuromorphe Kamera (20) eine optische Apertur und eine Detektormatrix (25) aufweist, welche in einem optischen Pfad der neuromorphen Kamera (20) ausgebildet sind, wobei die zumindest eine neuromorphe Kamera (20) dazu eingerichtet ist, den zumindest einen ausgesendeten Lichtstrahl (Ltx) durch den optischen Pfad auf der Detektormatrix (25) zu empfangen, wobei die optische Apertur eine asphärische Linse, welche insbesondere als eine Metalinse oder mittels einer Mehrzahl von DOE (Digital Optical Element) ausgebildet ist, aufweist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, ferner gekennzeichnet durch: einen Spiegel (30), der an der Mündung (55) des Waffenrohrs der Rohrwaffe (50) angeordnet ist, wobei die zumindest eine getaktete Lichtquelle (10) dazu eingerichtet ist, den erzeugten kohärenten Lichtstrahl (Ltx) in Richtung des Spiegels (30) auszusenden, und die zumindest eine neuromorphe Kamera (20) dazu eingerichtet ist, zumindest den von dem Spiegel (30) reflektierten Lichtstrahl (Lreflex) zu empfangen, und ferner dazu eingerichtet ist, Detektionsdaten zumindest aus dem empfangenen reflektierten Lichtstrahl (Lrx, Lreflex) bereitzustellen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine spezifische Basiskalibrierungswert zumindest eine Referenzposition (RP) umfasst, welche indikativ für eine bestimmte Referenz winkel- läge der Mündung (55) des Waffenrohrs der Rohrwaffe (50) ist, und dass die bereitgestellten Detektionsdaten zumindest eine bestimmte Eintrittsposition (EP) des von dem Spiegel (30) reflektierten und von der zumindest einen neuromor- phen Kamera (20) empfangenen Lichtstrahls (Lreflex, Lrx) in der neuromorphen Kamera (20) umfassen, wobei die bestimmte Eintrittsposition (EP) indikativ für eine bestimmte Winkellage der Mündung (55) des Waffenrohrs der Rohrwaffe (50) ist, wobei die Rechen-Einheit (40) dazu eingerichtet ist, den Korrekturwert durch Anwenden einer mathematischen Operation auf die zumindest eine Referenzposition (RP) und die bestimmte Eintrittsposition (EP) zu bestimmen.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine getaktete Lichtquelle (10) und die zumindest eine neu- romorphe Kamera (20) jeweils an einem Ende des Waffenrohrs der Rohrwaffe (50) angeordnet sind, welches gegenüberliegend zu der Mündung (55) des Waffenrohrs der Rohrwaffe (50) ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine neuromorphe Kamera (20) eine optische Apertur und eine Detektormatrix (25) aufweist, welche in einem optischen Pfad der neuro- morphen Kamera (20) ausgebildet sind, wobei die zumindest eine neuromorphe Kamera (20) dazu eingerichtet ist, den zumindest einen von dem Spiegel (30) reflektierten Lichtstrahl (Lreflex) durch den optischen Pfad auf der Detektormatrix (25) zu empfangen, wobei die optische Apertur eine asphärische Linse, welche insbesondere als eine Metalinse oder mittels einer Mehrzahl von DOE (Digital Optical Element) ausgebildet ist, aufweist.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, ferner gekennzeichnet durch: eine Mehrzahl von neuromorphen Kameras (20), wobei jede neuromorphe Kamera (20) der Mehrzahl zum Empfangen zumindest des ausgesendeten Lichtstrahls (Ltx) eingerichtet ist.
19. Fahrzeug (200), insbesondere ein militärisches oder ein ziviles Fahrzeug, mit einer Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 18.
20. Fahrzeug nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (200) als ungepanzertes Fahrzeug, als ein gepanzertes Fahrzeug, insbesondere als ein Kettenfahrzeug, wie ein Kampfpanzer oder ein Rad- panzer, als ein Wasserfahrzeug, insbesondere als ein Kriegsschiff, und/oder als ein Amphibienfahrzeug, ausgebildet ist.
21. Verfahren zur Bestimmung einer Winkelabweichung zwischen einer Sichtlinie und einer Schusslinie einer Rohrwaffe (50), aufweisend die Schritte : a) Erzeugen (S100), mittels zumindest einer getakteten Lichtquelle (10), zumindest eines kohärenten Lichtstrahls (Ltx) und Aussenden des zumindest einen erzeugten kohärenten Lichtstrahls (Ltx), b) Empfangen (S101), mittels zumindest einer neuromorphen Kamera (20), zumindest des zumindest einen ausgesendeten kohärenten Lichtstrahls (Ltx) und Bereitstellen von Detektionsdaten zumindest aus dem empfangenen Lichtstrahl (Lrx), und c) Bestimmen (S102) der Winkelabweichung anhand eines für die Winkelabweichung indikativen Korrekturwertes, wobei der Korrekturwert in Abhängigkeit zumindest eines spezifischen Basiskalibrierungswertes und der bereitgestellten Detektionsdaten bestimmt wird.
22. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren nach Anspruch 21 auszuführen.
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