DE3108562A1

DE3108562A1 - Verfahren und anordnung zur schuss-steuerung auf ein echtziel

Info

Publication number: DE3108562A1
Application number: DE19813108562
Authority: DE
Inventors: Michel 78570 Chanteloup-les-Vignes Goujon; Pierre de 92200 Neuilly Guillenchmidt; Jacques 92600 Asnières Hubert; Christian 95120 Ermont Saunier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-03-07
Filing date: 1981-03-06
Publication date: 1982-08-26
Also published as: FR2477695A1; DE3108562C2; IT8120190A0; FR2477695B1; IT1135650B; GB2071287A; SE8100706L; US4577962A; CH643352A5; CA1183589A; GB2071287B; BE887436A

Description

Dipl.-Ing. H. MITSCHE«UGH *..*'.»■· '.." .:. D-8000 MÖNCHEN 22

Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN SteinsdorfstraßeIO

Dr.rer. nat. W. KÖRBER ® <⁰⁸⁹> '29 66 84

Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS
PATENTANWÄLTE

GIRAVIONS DORAND
5, rue Jean Mace

F-92151 Suresnes / Frankreich

Verfahren und Anordnung zur Schuß-Steuerung auf ein Echtziel

Die Erfindung bezieht sich auf das Steuern eines Schusses. Sie bezieht sich auf Schüsse mit reellen oder simulierten Projektilen auf reelle oder Echtziele. Sie befaßt sich im wesentlichen mit der Vereinfachung der Berücksichtigung von Verschiebungen bzw. Ortsveranderungen von Zielen bei der Bestimmung der Eigenschaften von reellen Schüssen oder der Berechnung oder Bestimmung fiktiver Schüsse. Zu diesem Zweck benutzt die Erfindung eine Verfolgung des Ziels durch ein ΠΓπμΙοΙ <· I <>k I ι οιικϊ,υ,ηο (. i sclior Klrniii iiii.u;, <l.->n von <lt>r Schußwaffe abgegeben wird.

Es werden bereits Laserstrahlen bzw. Laserstrahlenbündel bei Anordnungen verwendet, die für den Antrieb von Geschützen vorgesehen sind. Es handelt sich dabei \im Schußsimulatoren, bei denen der Laserstrahl einen fiktiven Schuß simuliert und eine Trefferinformation gibt, wenn er am Ziel angekommen ist, das zu diesem Zweck mit mindestens einem Detektor odcir Ticfiokl-or versehen ist. Der.irl. i go Systeme können jedoch lediglich eine "Alles-oder-Nichts*- Information geben, d.h. , sie zeigen zwar gut einen Treffer

Ir * ι* * *

an, wenn einer der Detektoren,mit denen das Ziel versehen ist, durch den Laserstrahl sensibilisiert ist, wobei es· jedoch dann, wenn kein Treffer aufgetreten ist und keiner der Detektoren sons:ib.~i 1 i si ort worden ist, keine Information über den Wert des Abstandes, mit dem das Projektil

vor
bezüglich dem Ziel beigetreten ist, liefert, sowie auch nicht bezüglich der Richtung gegenüber derjenigen des Ziels (darüber, darunter, links oder rechts). Bei derartigen Systemen werden auch Meßeinrichtungen zum Messen des Abstandes zwischen der Waffe und dem Ziel gemäß der Vorwärts- und Rückwärts-Laufzeit der Laserimpulse verwendet, wobei jedoch in diesem Fall die Telemetrie (Entfernungsmessung) nach dem Schuß in einer von diesem unabhängigen Weise durchgeführt wird, wobei das Ergebnis des simulierten Schusses die Bewegungen des Ziels in Richtung der Achse des Schusses nach dessen Auslösen nicht berücksichtigen kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, unter Vermeidung dieser Nachteile ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, mit denen eine wirksame Zielverfolgung möglich ist.

Die Erfindung ermöglicht die Überwindung der eingangs genannten Nachteile im wesentlichen dadurch, daß sie die Laserstrahlung nicht mehr zum Erreichen der eigentlichen Simulation eines fiktiven Schusses verwendet, sondern um in jedem Augenblick einschließlich während der Dauer des Schusses, der reell oder simuliert sein kann, vom Beginn des Schusses bis zum möglichen Aufprall Ziel informationen zu liefern, die nicht nur dessen Lage in Höhe und Azimut (Ekartometrie; Lage im Raum), sondern auch dessen Abstand von der Waffe (Telemetrie; Entfernungsmessung) umgesetzt enthalten. Die Erfindung ist in besonders vorteilhafter Weise auf Schußsimulationen anwendbar, ist jedoch auch auf reelle Schüsse anwendbar, wobei sie in diesem Fall eine wirkliche automatische Schixßnachführung

ermöglicht aufgrund dor Messungen bezüglich der Lage
und der Entfernung, die ständig mittels des Laserstrahls durchgeführt werden.

Ein Verfahren gemäß der Erfindung besteht im wesentlichen im Zuordnen einer Laserstrahlenquelle, die nahe einer
Schußwaffe angeordnet ist, zu dieser, sowie eines Detektors, der auf diese Strahlung anspricht, im Einstellen
bzw. Nachführen der Ausrichtung der Strahlung unabhängig vom Richten der Waffe, derart, daß ständig die Erfassung des Zieles durch Erfassen der Strahlung von dem Detektor

nach Reflektion durch das Ziel sichergestellt ist, im Ableiten bzw. Erarbeiten ausgehend von dieser Ausrichtung
und der Laufzeit der Strahlung zwischen der Qtielle und dem Ziel von Zielinformationen bezüglich dessen Lage in Höhe iind Azimut,dessen Abstand und gegebenenfalls auch dessen Geschwindigkeit und im Auswerten dieser Informationen zum Ausrichten eines reellen Schusses oder zu deren quantitativem Vergleich mit der Lage eines simulierten Projektils, das eine fiktive Schuß-Flugbahn durchläuft.

Zum Erleichtern der automatischen Regelung bzw. Nachführung der Ausrichtung der Laserstrahlung ist es vorteilhaft, ^ eine erste Feldabtastung mittels des Laserstrahls durchzuführen bis zur Erfassung des Ziels durch Reflektion
der Strahlung an diesem und niiHchl i eßomlrs Krre i eben einer Zielverfolgung durch Auf χ-echt erhalt en der Richtung der Strahlung ausgerichtet auf das Ziel bei allen dessen Verschiebungen bzw. Ortsveränderungen.

Dieses Verfahren erreicht auch die beste Ausnutzung der
bestimmten Eigenschaften von Laserstrahlen, insbesondere deren Feinheit, deren Reichweite und die Genauigkeit der gelieferten Informationen. Die erste Abtastung ermöglicht

das Anordnen des Ziels in dem Feld mit der Schnelligkeit, die bei der Durchführung des Schusses auf Echtziele notwendig ist, während anschließend die automatische Verfolgung des Ziels Ursache für Zielinformationen bezüglich Richtung und Abstand in jedem Augenblick der Zielverfolgung sein kann.

Diese Informationen können zum Definieren der Geschwindigkeit des Ziels während dessen Ortsveränderungen in Echtzeit verwendet werden,und wenn die Informationen zum automatischen Einstellen der Ausrichtung des Waffenrichtens verwendet weiden, wird eine automatische Führung des Schusses unter Berücksichtigung desjenigen erreicht, was als zukünftiger Punkt bezeichnet wird, wobei Freiheit bezüglich jedem Abschätzungsfehler der Geschwindigkeit des Ziels durch den Schützen bzw- das Geschütz besteht. Dies betrifft insbesondere Schüsse mit reellen ballistischen Projektilen.

Jedoch sind die erfindungsgemäß erhaltenen Zielinformationen auch sehr zweckmäßig, wenn es sich um fiktive Schüsse handelt. Sie können in diesem Fall ständig während der möglichen Ortsveränderungen des Ziels verwendet werden, um sie mit der Lage in Richtung und in Abstand eines fiktiven Projektils längs einer simulierten theoretischen Flugbahn zu vergleichen, und um daraus abzuleiten, ob diese Flugbahn zu einem Aufprall auf das Ziel (Treffer) führt. Auf diese Weise ermöglicht die Erfindung eine genaue Bestimmung in Echtzeit der Richtung,des Abstandes und der Geschwindigkeit eines Ziels, das indem Blickfeld eines Schützen bzw. eines Geschützes auftritt, die Lagebestimmung des Ziels bezüglich der Lage eines fiktiven gegen dieses geschossenen Projektils, das eine theoretische Flugbahn verfolgt hat, wenn die seit dem Start des Projektils verstrichene Zeit derjenigen entspricht, die notwendig wäre, damit ein reelles oder echtes Projektil das jeweilige

Ziel erreichen kann, und das Übertragen dieses Ergebnisses zum Schützen bzw. zum Geschütz und gegebenenfalls zu dem Ziel und/oder einer Überwachungsstation. Weiter kann zu jedem Augenblick und bis zum Aufprall sowohl die Richtung des Ziels als auch der Abstand zur Waffe in dieser Richtung bekannt sein, weil die Entfernungsmessung ihrerseits in quasikontinui erlicher Weise durchgeführt werden kann mittels Laserimpulsfolgen, die mit schneller Frecuienz ciufeinanderfolgen.

Die Erfindung betrifft auch eine Anordnung zur Steuerung eines Schusses auf ein Echtziel mit geeigneten Einrichtungen zur Durchführung des vorstehend erläuterten Verfahrens.

Eine derartige Anordnung weist vorteilhaft in unmittelbarer Nähe einer Schußwaffe, die einer Visiereinrichtung zum Richten der Waffe zugeordnet ist, eine Quelle auf, die ein Bündel elektromagnetischer Strahlung (Laserstrahl) erzeugt mit einer von dem Richten der Waffe unabhängig einstellbarer Richtung|Und einen für diese Strahlung empfindlichen Detektor, eine Einrichtung zum automatischen Einstellen bzw. Nachführen im Augenblick des Schusses der Ausrichtung des Laserstrahls auf das Ziel, derart, daß er von dem Detektor nach Reflektion am Ziel empfangen werden kann, xind zum automatischen Aufrochterlml ten dos auf das Ziel .Ht¹J^- i eiltet en Strahl:* trotz; dessen OrtyvoritiMlorinigon. Hör <lrr«irt ausgerichtete Strahl bzw. das derart ausgerichtete Strahlenbündel ermöglicht eine genaue Bestimmung zu zumindest zwei unterschiedlichen Augenblicken der Lage längs der drei Achsen (Höhe, Azimut, Abstand) eines festen oder beweglichen Ziels gegenüber dem Geschütz bzw. dem Schützen. Im Allgemeinen sind Einrichtungen vorgesehen, um automatisch ständig Informationen abzugeben, die die Ausrichtung des Strahls gegenüber einer Bezxigsrichtung definieren,und eine Einrichtung zum Messen der Zeit, die zum Empfang zweier Signale au.sgo-

bildet ist, die von der Quelle bzw. dem zugeordneten Detektor stammen und um Messungen der Laufzeit (hin und zurück) zwischen der Visiereinrichtung und dem Ziel von öl <ⁱk trotfKii.inot i .schon Strahlen zu cito i clion, <li e aufeinanderfolgend von der Quelle abgegeben werden, und um auf diese Weise in jedem Augenblick eine Information zu erreichen, die den Abstand des Ziels gegenüber der Visiereinrichtung definiert. Die Richtung dieser letzteren kann selbst gegenüber der Bezugsrichtung bestimmt werden oder diese Bezugsrichtung bilden.

Im Rahmen insbesondere eines Schußsimulators kann eine erfindungsgemäße Anordnung einen Rechner oder ein anderes Verarbeitungssystem von Größen aufweisen, das in Echtzeit die Ableitung der theoretischen Flugbahn eines Projektils ausgehend von JM chtelomenten dor Waffe, die es abschießt, von dessen Ballistik und aerologischen Bedingungen (im Fall eines ballistischen Projektils) oder der Größen dessen Führung und der Übertragungsfunktion (im Fall einer ferngesteuerten Rakete), den Vergleich zu jedem Augenblick der Lage eines derartigen Projektils gegenüber derjenigen eines bestimmten Punktes des Ziels, ausgedrückt durch die Zielinformationen, die nach der Ausrichtung des Laserstrahls abgeleitet sind, und des für den Laserstrahl gemessenen Abstandes und das Ableiten des Schießergebnisses daraus ermöglicht.

Um eine Einstellung bzw. Nachführung der Ausrichtung des Laserstrahls zu ermöglichen, wird vorzugsweise eine Einrichtung zur Veränderung der Richtung des Strahls bzw. Strahlenbündels verwendet, die nicht auf die Quelle selbst einwirkt, beispielsweise ein oder zwei kleine Spiegel, die durch die Abtaststeuerung des Bündels geregelt sind und vor der emittierenden Quelle angeordnet sind. Eine derartige Anordnung hat den Vorteil, daß sehr hohe Genauigkeiten er-

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reicht werden können unter Verwendung relativ niedriger Regelungskräfte. ■

Während der Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung bei der Unterstützung der Regelung bzw. Nachführung eines echten Schusses eines ballistischen Projektils kann die Quelle der elektromagnetischen Strahlung eine ausreichende Leistung besitzen, damit das Ziel selbst den von dem Geschütz bzw. dem Schützen abgegebenen Strahl in der gleichen Richtung reflektiert, den er durchlaufen hat_/und den der sendenden Quelle zugeordneten Detektor beleuchtet. Das System versorgt nun einen Rechner oder ein anderes Größenbzw. Datenverarbeitungssystem mit Informationen bezüglich der Richtung und des Abstandes des Ziels. Der Rechner bestimmt ausgehend von diesen Informationen die Geschwindigkeit des Ziels und versorgt die Richtelemente der Waffe (Höhenwinkel und Seitenwinkel) unter Berücksichtigung der Ballistik des verwendeten Projektils und den aerologischen Bedingungen, die zuvor in dessen Speicher eingegeben worden sind. Diese Richtelemente können zum Schützen übertragen werden, wenn das Waffensystem manuelle Richtsteuerungen enthält oder können direkt zu Richtsteuerungen übertragen werden, wenn letztere automatisiert sind.

Zum vorhergehenden Prüfen seines Schusses kann der Schütze bzw. das Geschütz zunächst einen fiktiven Schuß durchführen. Der Rechner verarbeitet nun die theoretische Lage des simulierten Projektils, wenn dessen Erreichen des Ziels erfaßt ist,und er vergleicht diese mit der Lage des Ziels. Der Schütze bzw. das Geschütz löst nun einen echten Schuß aus mit neuen Lagodaten des Ziels, die gegebenenfalls abhängig vom Ergebnis des simulierten Schusses korrigiert worden sind.

- X¹J. -

Bei der Verwendung simulierter Schüsse als Einrichtung zur Durchführung oder zur Beurteilung von Gefechtsübungen ist es im Allgemeinen aus Sicherheitsgründen nicht mehr möglich, einen Laserstrahl der weiter oben erwähnten Art zu verwenden,und es wird auf ein System sehr geringer Leistung zurückgegriffen, wie eine Galliumarsenid-Laserdiode. Bei diesem Anwendungsfall muß das Ziel zusammenarbeitend ausgebildet sein. Es ist vorteilhaft, mit mindestens einem Reflektor versehen, der in der Lage ist, den jeweiligen Strahl in der gleichen Richtung zu reflektieren, wJ e (lic des oiiif η 1 londpn Strahls.

Um eine Auswertung der Ergebnisse des Vergleiches zwischen einem fiktiven Schuß und der Lage des Ziels zu ermöglichen, kann dieses vorteilhaft mit mindestens einem Detektor versehen sein, der so ausgebildet ist, daß er den Laserstrahl empfängt und der einem Decodiersystem zugeordnet ist.

Das System der Reflektoren, das am Ziel vorgesehen ist, muß vorzugsweise einen wesentlichen Raumwinkel überdecken können, weshalb zu diesem Zweck eine größere Anzahl an Reflektoren und Detektoren notwendig sein kann.

Der der sendenden Quelle zugeordnete Detektor und die am Ziel vorgesehenen Detektoren können von gleicher Bauart sein, wie Fotovervielfacher, Halbleiterdetektoren oder dergleichen auf die verwendeten Strahlen ansprechenden Detektoren. Die zwischen dem Geschütz bzw. dem Schützen und dem Ziel zu übertragenden Informationen werden vorzugsweise durch Modulation der elektromagnetischen Strahlen bzw. des elektromagnetischen Strahlenbündel, das von der auf das Ziel, das soinorweits mit einem eigenen Dotcktorsystem ausgoriistoü ist, gorichtcten Quelle abgegeben wird, übertragen. Ein System zur Decodierung der Signale kann vorgesehen sein, um die auf diese Weise übertragenen Informationen wiederherzustellen. Die Informationen betreffen beispielsweise die

Identität des Geschützes, die notwendigen Angaben zur Bestimmung des Schießergebnisses, die Daten bezüglich der Zeit eines Ereignisses und andere als nützlich beurteilte Informationen, und können in dieser Weise übertragen werden, was den Vorteil hat, daß der Bordfunk von betroffenen Fahrzeugen unberührt bleibt, und daß die Zuverlässigkeit der Übertragungen erhöht wird. Wenn jede Gefahr einer Fehlmessung vermieden werden soll, kann der einer elektromagnetische Strahlung sendende Quelle zugeordnete Detektor derart ausgebildet sein, daß er nur diejenigen rückkehrenden Strahlen berücksichtigt, deren Code demjenigen dor Quelle entspricht, der er umgeordnet ist, um zu vermeiden, daß während irgendeiner Messung, die bezüglich einer Impulsfolge durchgeführt wird, Strahlen bzw. Strahlenbündel, die von Quellen Dritter abgegeben werden, die zu diesem genauen Augenblick eintreffen, diese Messung nicht stören.

Unabhängig von der Art der Anwendung bei einem echten oder einem fiktiven Schuß weist die Anordnung vorzugsweise zur automatischen Regelung bzw. Nachführung der Ausrichtung des Laserstrahls ein zweiphasiges Abtastsystem auf. Während einer ersten Phase^iticr ErIangungs- oder Einführungsphase, während der das Visiersystcm in der vermuteten Richtung des Ziels gerichtet ist, löst ein Signal das, das mit der Zündung (Schußauslösung) oder ii-gendeinem anderen Ereignis verbunden sein kann, eine erste Abtastung aus, das ein Beobachtungsfeld des Visiersystems vollkommen deckt,durch Verschieben oder Versetzen des Strahls, a\xsgehend von der oberen linken Deobachtungsgrenze, als Beispiel, aufeinanderfolgend von links nach rechts, dann von rechts nach links, wobei jedesmal um einen Wert nach unten verschoben wird, der die Überlappung durch den Strahl des zuvor untersuchten Streifens ermöglicht.

- Ik -

Worin der der sen do π den Quelle zugeordnete Detektor durch einen rücklaufenden Strahl sensibilisiert ist, der durch das Ziel reflektiert ist, was anzeigt, daß letzteres von dem einfallenden Strahl berührt ist, hört die erste Ab-

diese
tastung auf und wird durch eine zweite Abtastung, eine Nachführabtastung, ersetzt, die in der kleinen Beobachtungszone durchgeführt wird, die das Ziel enthält. Diese zweite Abtastung besteht im Invertieren der Verschiebungsrichtung des Strahls, sobald er nicht mehr vom Ziel reflektiert wird, um ün ständig auf letzteres zu zentrieren. Alles erfolgt so, als ob der Strahl, der das Ziel gefunden hat, sich dort anhängt und nicht mehr löst. Der Übergang von der ersten Abtastung zur zweitenAbtastung erfolgt automatisch, ebenso wie die Abtastungen selbst.

Für die erste Abtastung kann das Feld so definiert sein, daß es nur einen Teil des Schußfeldes einnimmt. Insbesondere kann es in unmittelbarer Nachbarschaft eines simulierten Projektils an jedem Punkt dessen Flugbahn gehalten werden. Das ermöglicht sogar die Beobachtung der Schießergebnisse vor mehreren Zielen, wobei der Vergleich zwischen der Lage und dem Abstand des Ziels und denjenigen des Projektils nur bezüglich eines Ziels, das in dem Feld erfaßt ist, beeinflußt wird.

Die Erfindung wird anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels eines Schußsimulators näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 u. 2 schematisch den wesentlichen Aufbau der verwendeten Anordnung,

Fig· 3 ¹I- k /,usanimon ein Blockschaltbild der elektronischen Schaltungen.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung weist im wesentlichen

eine ausrichtbare Visiereinrichtung auf zum Richten eines Schusses auf ein bewegliches Ziel. Dieser Einrichtung sind eine Laserstrahlenquelle und ein bezüglich der Laserstrahlung empfindlicher Detektor zugeordnet, der den von der Quelle abgegebenen Strahl erfaßt, wenn dieser zurückkehrt nach einem Hin- und Rücklauf zwischen diesem und dem Ziel. Das Ziel weist einen Reflektor für den Laserstrahl auf. Es weist weiter Detektoren auf, die ebenfalls bezüglich der Strahlung der sendenden Quelle empfindlich sind.

Die Visiereinrichtung, die Quelle und deren zugeordneter Detektor bilden eine von dem Schützen bzw. dem Geschütz ausrichtbare bewegliche mechanische Gesamteinrichtung. Jedoch ist die Ausrichtung des Strahls selber darüber hinaus in allen Richtungen veränderbar, um das gesamte Feld, in dem das Ziel sich befinden kann, durch Abtastung zu überdecken aufgrund von zwei in dessen Strahlungsweg vor der Quelle angeordneten ausrichtbaren Spiegeln. Die Motore, die die Drehung der Spiegel sicherstellen, sind mit einer Einrichtung zur Abtaststeuerung verbunden, die in jedem Augenblick die Ausrichtung des Strahls gegenüber einer Bezugsrichtung anzeigt, die durch die Ausrichtung der Visiereinrichtung gebildet ist. Diese Informationen werden in Form von zwei Vinkelanzeigen gegeben: Höhe und Azimut.

In Fig. 1 sind schematisch die Einrichtungen dargestellt, die das Zuordnen der Bewegung der Abtastung zur Richtung des Laserstrahls gegenüber der Bezugsrichtung ermöglichen, die im Augenblick des Schusses fest ist. Diese Einrichtungen umfassen ein bistabiles Kippglied 1, das durch ein Schieß- bzw. Feuersignal hl betätigt wird, das, wenn die Waffe in der Schießstellung ist, durch ein ballistisches Projektil (Granate) oder einer Visierlinie (Rakete) >ge-

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laden ist, den Servomechanismus 3 der Abtastung auslöst unter Steuerung durch elektronische Schaltungen 2, die die Art der Abtastung definieren. Der Betrieb wird von dem bistabilen Kippglied 1 beim Eintreten eines Sequenzendesignals k2 beendet. Der Servomechanismus 3 stellt die Abtastung durch Ablenken des Laserstrahls mittels Spiegeln, wie dem Spiegel 6, sicher. Gemäß Fig. 2 wird der Laserstrahl von einer Quelle 5 abgegeben, die an der Visiereinrichtung befestigt ist, wie einer Galliumarsenid-Diode. Der Laserstrahl, der mit einer Frequenz F pulsiert, besitzt elliptische Form. Er wird aufeinanderfolgend durch einen ersten Spiegel 6 und einen zweiten Spiegel 7 reflektiert, die mit ihren zugeordneten Motoren dargestellt sind, die die Verschiebung oder Versetzung des Strahls, der derart abgelenkt ist, gemäß zwei zueinander senkrechten Richtungen ermöglichen. Die Lage der Spiegel 6,7 ergibt Winkelwerte für Höhe und Azimut. Eine erste Abtastung oder Einführungsabtastung wird über einen relativ großen Bewegungsweg in den beiden Richtungen zum Lokalisieren des Ziels durchgeführt. Wenn der Laserstrahl in der Richtung des Reflektors ist, der am Ziel befestigt ist, wird er in der Richtung des der Quelle zugeordneten Detektors reflektiert, der an der Visiereinrichtung befestigt ist, wobei der Detektor nun eine Information über das Vorliegen des Strahls abgibt, die anzeigt, daß der Strahl in der Richtung des Ziels orientiert bzw. "ausgerichtet ist. Die Abtaststeuerung wird anschließend der Erfassung des Strahls zugeordnet, derart, daß Verschiebungen oder Ortsveränderungen des Ziels gegenüber der Bezugsrichtung gefolgt wird.

Das Blockschaltbild dieser Steuerungen ist in Fig. 3 bzw. Fig. k ausführlich dargestellt. Fig. 3 zeigt auch das bistabile Kippglied 1, das das Feuersignal 4l und das Sequenzendesignal ^ιί2 empfängt. Zu Beginn wird die Abtastung

k * «Aft* ** * • ■ * A« *

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ausgehend von einem Ursprungspunkt initialisiert bzw. ausgelöst, der beispielsweise der oberen linken Grenze des Beobachtungsfeldes entspricht, für den zwei Zähler 8 und 9 ^auf Null gestellt sind. Die Zähler 8,9 werden durch ein Steuersignal 43 inkrementiert oder dekrementiert (vorwärtsgezählt oder rückwärtsgezählt), das in gestaffelter oder stufenförmiger Form über ein UND-Glied 45 geführt wird, das durch das Ausgangssignal des bistabilen Kippglieds 1 gesteuert ist. Der Zähler 8 wird für den Wert der Winkelausrichtung des Strahls im Azimut verwendet, _. während der Zähler 9 den Wert für die Höhe wiedergibt.

Bei der Initialisierung wird ein bistabiles Kippglied in eine Lage gebracht, derart, daß das Steuersignal 43 über ein UND-Glied 44 dem Azimut-Zähler 8 zugeführt wird, den es mit hoher Gewichtigkeit bzw. großer Schrittweite vorwärtszählt. Die Inkrementierung wiederholt sich mit einer Frequenz f, die größer ist als diejenige der Laserimpulse, bis in einem Vergleicher 12 der Zählwert den Wert eines Registers 10 erreicht hat, der der rechten Grenze der Beobachtungszone entspricht. Der Vergleicher

12 steuert nun die Inkrementierung um einen Schritt mit großer Schrittweite des Höhen-Zählers 9 und kippt ein bistabiles Ki.ppglded 13, das nun die Dekremoiitierung bzw. Rückwärtszählung mit großer Schrittweite des Azimut-Zählers 8 durch das Steuersignal 43 steuert, das weiter über das UND-Glied 44 übertragen wird. Wenn der Wei-t des Zählers 8 wieder demjenigen gleich wird, der der linken Grenze der Beobachtungszone entspricht, der durch den Wert eines Registers 11 definiert ist, steuert der Vergleicher 12 die Inkrementierung (Vorwärtszählung) mit großer Schrittweite des Höhen-Zählers 9 um einen Schritt und steuert auch das Rückstellen des bistabilen Kippgliedes

13 in die Inkrementierungs-Stellung des Azimut-Zählers

Der ZHh I wort <1ί·Η Ilührn-Ziili.l or« 8 wird »tänd i g mittels (.'ines Verglei chers 14 mit einem Wert eines Registers 15 verglichen, der der unteren Grenze der Beobachtungszone entspricht. Wenn Gleichheit vorliegt, ohne daß ein Ziel erfaßt -worden ist, steuert der Vergleicher l4 über ein ODER= Glied 17 eine neuerliche Initialisierung und beginnt die Einführungsabtastung oder Grobabtastung von neuem. Gegebenenfalls können die Werte der Register 10,11 und I5 zwischenzeitlich modifiziert werden, beispielsweise, wenn sie zum Definieren eines eingeschränkten Feldes gesteuert sind, das sich verschiebt zur Verfolgung der theoretischen Flugbahn einesProjektils.

Arn Ausgang der Zähler 8 und 9 werden Signale 46 bzw. 47 R egeleinrichtungen 48 bzw. 49 (Fig. 4) zugeführt, die den von der Quelle 5 abgegebenen Laserstrahl positionieren durch Einwirken auf die Spiegel 6 und 7· Die Verschiebungsgeschwindigkeit ist durch die Frequenz des Sigiials 43 so gewählt, daß zumindest eine Messung der Laufzeit des Strahls möglich ist, wenn er von dem Reflektor 4l des Ziels zurückgeschickt und vom Detektor 52, der der Quelle 5 ^an der Visiereinrichtung zugeordnet ist, empfangen ist. Diese Messung wird mittels einer Meßeinrichtung 29 durchgeführt. Sie setzt den Abstand, mit der sich das Ziel von der Visiereinrichtung auf der Richtung des Strahls befindet, um.

Wenn der Reflektor 51 des Ziels sich in der Richtung des Laserstrahls befindet, gibt der Detektor 52, der den rückkehrenden Strahl empfängt, ein Zielerfassungssignal 53 ab. Dieses steuert (Fig. 3) das bistabile Kippglied 1.6, das die Einführungs- odor Grobabtastung durch eine Nachführabtastung oder Zielverfolgungsabtastung ersetzt, wobei das Steuersignal 43 nun über ein UND-Glied 54 tritt.

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Die Zielverfolgungsabtastung erfolgt in unmittelbarer Nähe des am Ziel angeordneten Reflektors 51. Die Abtastrichtung wird invertiert, sobald der Detektor 52 nicht mehr durch rücklaufende Impulse sensibilisiert ist, derart, daß die Achse des Strahls ständig auf den Reflektor 51 zentriert ist. Ein Jnitialisierungssignal 55 j das einem ODER-Glied 56 zugeführt wird, erreicht über ein Kippglied 57» daß die Nachführabtastung mit einer Änderung des Azimuts beginnt. Das Steuersignal wird nun über ein UND-Glied 58 zum Azimut-Zähler 8 übertragen, der nun dekrementiert wird und dann inkrementiert wird mit geringer Gewichtung bzw. geringer Schrittweite entsprechend dem Zustand eines Kippglieds 21, das durch das invertierte Erfassungssignal 53 gesteuert ist. Während der gleichen Zeit bestimmt das durch den Inverter 59 neuerlich invertierte Signal über UND-Glieder 6O und 6l die Inkrementierung eines Zählers 22 durch die Inkrementierungsimpulse des Zählers 8 und dann die Dekrementierung durch die gleichen Dekrementierungsimpulse, wenn nach der Inkrementierung ein Kippglied 62 das UND-Glied 6l durchgeschaltet hat. Das gleiche Kippglied 62 steuert die Aufzeichnung in ein Register 23 des durch Zwei geteilten Zählwertes des Zählers 22, der am Ende der Inkremontierimg eri'ei cht ist, wenn das Verschwinden des Erfassungssignals den Übergang zur Dekrementierung steuert. Der Zählwert des Zählers 22 zu jedem Zeitpunkt wird mit demjenigen des Registers 23 vergliche^ und bei Gleichheit, wobei der Strahl nun in der

kippt

Mitte des Reflektors azimutal zentriert ist, ein entsprechender Vergleicher 6k das Kippglied 57 » wodurch beginnend mit diesem Augenblick die Impulse des Steuersignals in Hinblick auf die kleine Schrittweite für den Höhen-Zähler 9 zugeführt werden.

Die Hohen-Zi clvorf olgUTigsschaltu-ηκ ist final οις dor, di <> bezüglich des A/..innits bcnclir i eben worden ist. Dor /,üliler 9

wird OTit.sprechoiK] dom Zustand eines Kj ppgli o.ds 2k inkreraentiert oder dekrementiert, das durch das Vorliegen oder Nichtvorhandensein des Erfassungssignals gesteuert wird. Beim Verschwinden des Signals enthält ein Register 26 den maximalen um Zwei geteilten Wert von einem Zähler 25, der dem Zähler 22 analog ist, wobei dieser Zähler 25 dann dekrementiert wird. Wenn dessen Zählwert gleich demjenigen des Registers 26 ist, läßt ein. Vergleicher 27 das Kippglied 57 in den Anfangszustand zurückkehren, wodurch der Azimut-Zi elverf olgungsvorgarig wiederholt wird.

Die Zähler 8 und 9 werden daher irikremcmtiert oder dekrementiort, ηΙΠιΠτι&'ΐ κ von dov Kntw i ck Ιηη,ις des Zi öl s gegenüber der Visierachse, wobei eine Information bezüglich der Winkellage, der azimutalen Lage und der Höhenlage ständig einem Verarbeitungssystem 28 während der Verfolgung des Ziels zugeführt wird. Simultan gibt bei am Reflektor 51 festgelegtem Bündel das Zeitmeßsystem 29 eine Lageinformation, an das Verarbeitungssystem 28 ab, das die metrische Abstandsmessung des Ziels gegenüber der Bezugsachse durchführt. Das Verarbeitungssystem 28 vergleicht diese Werte mit Bezugswerten, die den Koordinaten oirier ballistischen Munition entsprechen oder regelt diese längs einer theoretischen Flugbahn, die im Augenblick des Schusses in einem Glied 75 ausgewertet ist. Abhängig von diesem Vergleich führt das Verarbeitungssystem 28 einen Modulator 30, der die Laserabgabe gemäß einer üblichen Codierung moduliert» Am Ziel empfängt ein zweiter Detektor Jl, der nahe dem Reflektor 5* angeordnet ist, die durch die Laserquelle 5 abgegebenen Impulse und verarbeiten elektronische Schaltungen die abgegebenen Informationen, die mittels eines Decodierers 32 in Form gebracht worden sind.

Die elektronischen Schaltungen bestehen im wesentlichen aus einem Vergleicher 70 für Parameter, die dem Ziel eigen

** Μ

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sind. Bei dem besonderen Fall in Fig. k ist das Ziel mit mehreren Detektoren versehen, wie den Detektoren 66,67.. _%f zuzüglich zu dem bereits erwähnten Detektor 31. Nach dem Sensibilisieren des Detektors wird in einem Bestimmungsglied 69 die Ausrichtung des Ziels gegenüber der Achse des Schusses bestimmt. Andererseits ermöglicht die Art des Ziels, die bei der Initialisierung des Systems angezeigt ist, in einer Definitionseinrichtung 68 die Definition der Fläche der Verwundliarkeit dieses Ziels und die Art der Munition gegenüber der es t-nipf i 11dl ί ch ist. Di ο durch den Decodierer 32 decodierten Informationen wrisV'ien mit den dem Ziel spezifischen Informationen verarbeitet, um abhängig von der Lage des Aufpralls (Glied 7D zu bestimmen, ob es sich um einen Treffer handelt oder nicht, und um abhängig davon eine Schaltung 72 zu betätigen. Alle diese Informationen können in einem Speicher 73 gespeichert werden und gegebenenfalls zu einer anderen Zeit verwertet bzw. verarbeitet werden.

Bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel ist die Einführungsabtastung auf das Vorliegen eines einzigen Ziels beschränkt. Im Fall mehrerer in dem Beobachtungsfeld vorliegender Ziele können andere Ausführungsformen verwendet werden und andere Einrichtungen verwendet werden. Insbesondere kann die Einführungsabtastung in einem sehr großen Feld durchgeführt werden, wobei jedem Ziel eine Gruppe von Werten zugeordnet wird, aus der ein Kriterium zur Auswahl der Zielverfolgungsabtastung abgeleitet wird.

Der Patentanwalt

, -.22-

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Claims

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLlcW ' ' \J ' '..'* .·. D-8000 MÜNCHEN 22

Dipl.-Ing. K. GUNSCHMANN SteinsdotfstroßelO

Dr. re r. not. W. KÖRBER "& <⁰⁸⁹> ' ^{29 66 84}

Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS
PATENTANWÄLTE

6. März 1981

GIRAVIONS DORAND
, rue Jean Mace

F-92151 Suresnes / Frankreich

Ansprüche:

1. Verfahren zum Steuern eines Schusses auf ein Echtziel, dadurch gekennzeichnet,

daß einer Schußwaffe eine LnHurstrnhiuMgisqiiol Te zugeordnet wird, die nahe der Schußwaffe befestigt ist,sowie ein Detektor, der auf die Strahlung empfindlich ist, daß die Richtung der Strahlung unabhängig von dem Richten der Waffe eingestellt wird, um ständig die Erfassung des Ziels durch Erfassen der Strahlung mittels des Detektors nach Reflektion am Ziel sicherzustellen, daß ausgehend von dieser Ausrichtung und von der Laufzeit der Strahlung zwischen dor Quello und dem Ziel Zielinformationen bezüglich dessen Lage in der Höhe und im Azimut und dessen Abstand erarbeitet wurden, und daß diese Zielinformationen zum Ausrichten eines echten Schusses oder zum quantitativen Vergleich mit der Lage eines simulierten Projektils, das eine Flugbahn eines fiktiven Schusses durchläuft, verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet.,

daß beim Einstellen der Ausrichtung der Strahlung eine erste Feldabtastung durch die Laserstrahlung bis zu deren Erfassung nach Reflektion am Ziel durchgeführt wird, und daß anschließend eine Zielverfolgung durch Aufrechterhalten der Ausrichtung der Strahlung auf das Ziel ausgerichtet bei allen Ortsveränderungen erreicht wird.

3- Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zielinformationen einschließlich derjenigen bezüglich dessen Lage in Höhe und Azimut und derjenigen

zu
bezüglich (Jessen Abstandes zi

Zeitpunkten bestimmt werden.

zu
bezüglich (Jessen Abstandes zumindest zwei verschiedenen

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3» dadurch gekennzeichnet,

daß von den Zielinformationen Informationen bezüglich dessen Geschwindigkeit abgeleitet sind, die zum automatischen Einstellen bzw. Nachführen der Richtung beim Waffenrichten zu Beginn eines echten Schusses verwendet werden.

5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Zielinformationen kontinuierlich während dessen Verschiebungen bzw. Ortsveränderungen verwendet werden zum Bestimmen des Ergebnisses eines fiktiven Schusses durch Vergleich mit der Lage und dem Abstand eines Projektils längs einer simulierten Flugbahn.

6. Verfahren nach Anspruch 2 und 51
dadurch gnkennzei chriet,

daß für die erste Abtastung ein Feld nahe der Lage eines simulierten Projektils an jedem Punkt dessen fiktiver Flugbahn bestimmt wird, und daß die Zielverfolgung eines in diesem Feld erfaßten Ziels beendet wird, wenn es dieses verläßt oder wenn es mit Abstand von dem Projektil ohne Treffer passiert ist.

7. Anordnung /,um ,Steuern eines Scbu.s.ses auf o. i η lieh Iv.i o.l, gekennzeichnet durch

eine Laserstrahlen-Quelle (5)j die nahe einer Schußwaffe angeordnet ist, sowie einen Detektor (52), der bezüglich dieser Strahlung empfindlich ist,

eine Einrichtung (6,7,^8,^9) zum Einstellen bzw. Nachführen der Ausrichtung der Strahlung, unabhängig von dem Richten der Waffe,derart, daß ständig deren Erfassung durch den Detektor (52) nach Reflektion am Ziel sichergestellt ist, eine Einrichtung, um ausgehend von der Ausrichtung und der Laufzeit der Strahlung zwischen der Quelle (5) und dem Ziel Zielinformationen bezüglich dessen Lage in Höhe und Azimut,dessen Abstand und gegebenenfalls dessen Geschwindigkeit zu erreichen.und

eine Einrichtung, um diese Informationen beim Definieren des Richtens der Waffe zu verwenden oder eine Einrichtung, um eine theoretische Flugbahn eines fiktiven Schusses zu bestimmen sowie eine Vergleichseinrichtung zum Vergleichen der Zielinformationen mit der Lage und dem Abstand eines simulierten Projektils auf der Flugbahn zum davon Ableiten des Ergebnisses des fiktiven Schusses.

8. Anordnung nach Anspruch 7 >
gekennzeichnet durch

eine Einrichtung zum automatischen Betreiben einer ersten Feldabtastung durch den Laserstrahl bis zu dessen Erfassung nach Reflektion am Ziel und zum anschließenden Erreichen einer Zielverfolgung durch Aufrechterhalten der Ausrichtung der Strahlung in Ausrichtung auf das Ziel bei all er» dt> hswi

Örtsveräiiderungen und

eine Einrichtung zum ständigen Definieren der Ausrichtung gegenüber einer Bezugsrichtung zusätzlich zum Abstand des Ziels gemäß dieser Ausrichtung.

- Anordnung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,

daß am Ziel mindestens ein Detektor (31),der auf die Strahlung anspricht, und eine Einrichtung (32,68-71) vorgesehen sind, um die durch den Strahl in codierter Form übertragenen Informationen auszuwerten.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 7-9>

gekennzeichnet durch mindestens einen bezüglich der Strahlung empfindlichen Reflektor (51) am Ziel.

11. Anordnung nach einem derAnsprüche 7-10, dadurch gekennzeichnet,

daß die Abtasteinrichtung Spiegel (5,6) aufweist, die in dem Laufweg der Laserstrahlung angeordnet sind, die durch eine ortsfeste Quelle (5) an der Visiereinrichtung abgegeben wird, wobei die Spiegel (5j6) zum Ändern der Ausrichtung des in !Richtung auf das Ziel übertragene Strahl bzw. Strahlenbündels bewegbar sind.