DE4111935A1

DE4111935A1 - Verfahren und vorrichtung zur darstellung von trefferablagen im schuetzenvisier

Info

Publication number: DE4111935A1
Application number: DE19914111935
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr Kompe; Dieter Schniedertuens
Original assignee: IABG Industrieanlagen Betriebs GmbH
Current assignee: IABG Industrieanlagen Betriebs GmbH
Priority date: 1991-04-12
Filing date: 1991-04-12
Publication date: 1992-10-15
Also published as: WO1992018824A1; DE4111935C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die zu seiner technischen Realisierung erforderliche Vorrichtung, um die zu erwartenden Trefferablagen, die mit einer Rohrwaffe gegen ein bewegtes Ziel zu jedem beliebigen Zeitpunkt er reichbar sind, permanent im Visier des Schützen sichtbar zu machen, und zwar bezogen auf die Visierlinie und die Gegnerposition.

Das Bekämpfen bewegter Ziele (z. B. Panzer, Hubschrauber, Flugzeuge) mittels Rohrwaffen enthält das prinzipielle Problem, daß der Schütze die Position des Zieles im drei dimensionalen Raum zwar im Moment des Geschoßabgangs kennt, nicht aber die Ablage des Geschoßdurchtrittspunktes durch die Zielebene vom Ziel. Der Grund hierfür liegt in der Geschoßflugzeit, die mehrere Sekunden betragen kann, und der Bewegung des Zieles in dieser Zeitspanne. Diese Ab lage läßt sich durch Zielbahnextrapolation und Vorhalt berechnungen vermindern, besonders bei geradlinigen, un beschleunigten Zielbewegungen. Für den allgemeinen Fall ungeradliniger Zielbahnkurven mit Zielbeschleunigung oder -verzögerung hat der Richtschütze keine Informationen dar über, wie ein Schuß relativ zum Ziel in jedem beliebigen Zeitpunkt der Zielverfolgung liegen würde. Mit diesem Wissen könnte er seine Erfolgsaussichten jedoch erheblich besser abschätzen.

Der Stand der Technik ist durch die schon erwähnten Vor haltberechnungen gekennzeichnet, die z. T. auch Kurven bewegungen des Zieles oder Beschleunigungen berücksich tigen. Im Visierbild angezeigte Trefferwahrscheinlichkei ten sind erst vereinzelt bekannt, wobei bisher die Abla gen aber nur auf die eigene Visierlinie und nicht auf das Ziel bezogen sind und wo der Fehleranteil infolge beschleunigter Zielbewegungen nicht erfaßt ist.

Ziel der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und dessen technische Realisierung bereitzustellen, das einem Richt schützen zu jedem Zeitpunkt im Visier die zu erwartende Trefferlage eines Geschosses oder einer Salve in der Ziel ebene aufzeigt, vorausgesetzt, er hätte um die Zeitspanne der Geschoßflugzeit vorher geschossen. Die Trefferablage ergibt sich aus der Position des Zieles zum Zeitpunkt des Geschoßdurchtritts durch die Zielebene. Zunächst wird das Schießen aus dem Stand auf ein bewegtes Ziel dargestellt, bei dem das Visiergerät beim Richten nur Drehbewegungen ausführt. Die Erweiterung auf Bekämpfungsvorgänge aus der Fahrt wird später erläutert.

Beim Berechnen der Treffwahrscheinlichkeit von Rohrwaffen gegen bewegte Ziele sind vielfältige Fehlereinflüsse mit z. B. komplizierten gegenseitigen Abhängigkeiten zu berück sichtigen. Zur Darstellung der erfindungsgemäßen Problem lösung genügt jedoch eine vereinfachte Behandlung des Fehlerhaushaltes, so bleibt z. B. neben anderem die ballisti sche Streuung unberücksichtigt. Der Richtschütze hält das Fadenkreuz der Richtschützenoptik 5, auf dem sich (im all gemeinsten Fall ungleichförmig) bewegenden Ziel, womit die zugehörigen Vorhaltewerte für Azimut und Elevation sowie die Entfernungswerte und damit die Geschoßflugzeit aus dem Feuerleitsystem 1 abzugreifen sind. Aus diesen Werten wird durch einen Rechner 2 berechnet und in der Richtschützen optik 5 durch einen kleinen z. B. mittels Kathodenstrahl röhre 3 erzeugten Lichtblitz dargestellt, wo das Geschoß die Zielebene nach Ablauf der Geschoßflugzeit durchdringen wird. (Fig. 1). Bei relativ langsamen Objekten genügt es, die Zielebene als jene Ebene zu definieren, die senkrecht auf der Visierlinie VL steht und in der sich das Ziel zum Moment des Geschoßdurchtritts befindet, womit die Entfer nung Schütze/Zielebene bestimmt ist.

Da die Visierlinie VL während der Geschoßflugzeit weiter dem Ziel nachgeführt wird, muß die Trefferlage eines jeden Ge schosses permanent entsprechend den Richtbewegungen laufend im Bild verschoben werden. Das Visierbild ändert sich stän dig entsprechend den Nachführbewegungen der Visierlinie VL, ein einmal abgegebenes Geschoß dagegen bleibt, solange es unterwegs ist, auf einen festen Bildhintergrund bezogen.

Wird das Visiergerät mit einer Winkelgeschwindigkeit ω_R(t) gerichtet, so ergibt sich für einen zum Zeitpunkt t₀ unter dem Vorhaltewinkel

Ω_VO = ω_R(t₀) · tΔt

abgefeuerten Schuß im Visierbild nach der Geschoßflugzeit Δt als erwarteter Winkelwert der Trefferlage

Für den Sonderfall der konstanten Richtgeschwindigkeit ω_R≡ω_R(t₀) ist Ω_T=0, d. h. der eingeblendete Trefferblitz liegt dann genau auf der Visierlinie. Ein Ziel, das sich quer zum Beobachter mit der Winkelgeschwindigkeit ω_Z(t) bewegt, wandert während der Geschoßflugzeit Δt im Visierbild von der Winkelposition Ω_ZO nach

Man sieht dann im Visierbild die simulierte Trefferablage

Diese Ablage verschwindet insbesondere dann, wenn

- der Richtschütze ohne Zielhaltefehler abfeuert (Ω_ZO=0) und
- der Vorhaltewinkel sich mit der Zielbewegung innerhalb der Geschoßflugzeit deckt, d. h. kein Vorhaltefehler vorliegt Für ω_Z=const bedeutet dies, daß der Richtschütze beim Abfeuern das Ziel auch mit der korrekten Richtgeschwuindigkeit ω_R=ω_Z verfolgen muß.

Möglich - aber unwahrscheinlich - ist das Zustandekommen einer Ablage Δ_Ω=0 allerdings auch bei nichtverschwindendem Zielhaltefehler und Vorhaltefehler durch zufällige Kompensation dieser beiden Fehleranteile.

Es ist möglich, den Verlauf der erwarteten Trefferlagen, z. B. im Sekundentakt, im Visier sichtbar zu machen. Da durch entsteht eine Art "Leuchtspur" der Trefferlagen, wo bei der Leuchtpunkt für den jeweils aktuellen Geschoßdurch tritt durch die Zielebene hervorgehoben werden kann, z. B. als Trefferblitz, evtl. auch durch Vergrößerung bis zur Größe des ballistischen Streukreises.

Ebenso ist es möglich, die Geschoßgarben einer Maschinen kanone im Visier als Trefferlagenleuchtspur darzustellen, wobei dann ein Leuchtpunkt für je ein Geschoß vorhanden ist. Für Ausbildungszwecke im Simulator können beliebige Schuß kadenzen, unabhängig von der waffentechnischen Realisier barkeit, dargestellt werden. Im Takt der gewünschten Kadenz wird der Leuchtspur ein neuer Leuchtpunkt zugefügt, während der gerade durch die Zielebene gegangene nach dem Aufblit zen gelöscht wird (Fig. 2). In Abwandlung hiervon können die Leuchtpunkte der unterwegs befindlichen Geschosse weg gelassen werden und jeweils nur der Sichtblitz des auf der Zielebene auftreffenden Geschosse der Salve wird angezeigt.

Fig. 1 zeigt zwei Realisierungsmöglichkeiten für die Ein blendung der erwarteten Trefferlagen in das Visierbild ei nes Richtschützen. Die erste Version (mit durchgezogenen Verbindungslinien) gilt für ein Visiergerät mit Okularein blick. Die Feuerleitdaten (Geschoßflugzeit, Vorhaltewerte in Azimut und Elevation) aus einem Feuerleitsystem 1 werden hier laufend von einem Digitalrechner 2 erfaßt. Dieser be rechnet daraus die aktuellen erwarteten Trefferkoordinaten des Geschosses in der Zielebene und steuert damit einen Leuchtpunkt z. B. auf einer Kathodenstrahlröhre 3, der mit Hilfe eines halbdurchlässigen Spiegels 4 in das Sehfeld der Richtschützenoptik 5 eingeblendet wird.

In der Fig. 1 ist ferner gestrichelt die Möglichkeit zur Trefferlageneinblendung in eine Visierbilddarstellung auf einem Videomonitor angedeutet, die entweder alternativ oder parallel zur Okularbetrachtung realisiert werden kann. Hier wird entweder direkt oder über einen Strahlenteiler 6 das Visierbild von einer Videokamera 7 aufgenommen. Das Videosignal wird mit Hilfe einer in den Digitalrechner 2 integrierten Bildverarbeitungs-Elektronik 8 digitalisiert und gespeichert, wobei das den ermittelten Trefferkoordina ten entsprechende Pixel im Overlay-Bildspeicher hellgesteu ert wird. Auf einem Monitor 9 kann der Richtschütze das Vi sierbild mit den über lagerten Trefferlagen beobachten und daraufhin entsprechende Richtbewegungen durchführen. Für Ausbildungszwecke kann z. B. ein zusätzlicher Kontrollmoni tor 10 mit Videoaufzeichnung 11 angeschlossen werden.

Soll eine Salvenlage dargestellt werden, kann z. B. je ein Pixel den erwarteten Treffpunkt eines jeden noch im Flug befindlichen Geschosses markieren, während das jeweils auf die Zielebene auftreffende Geschoß durch z. B. vier Pixel optisch hervorgehoben wird (Stern in Fig. 2).

Fig. 2 zeigt ein Beispiel für eine Folge von Visierbildern mit der Trefferlageneinblendung einer Geschoßsalve gegen ei nen Hubschrauber, der aus einem gleichförmigen Querabflug nach einer 180°-Kurve auf Gegenkurs geht.

Die bisherige Darstellung war auf das Schießen aus dem Stand auf ein bewegtes Ziel beschränkt. Dabei brauchten für die Transformationen der erwarteten Trefferkoordinaten in das sich laufend ändernde Visierbild nur Drehbewegungen der Visierlinie infolge des Richtens berücksichtigt werden, de ren Größe von Winkelgebern am schießenden Waffensystem ab genommen werden kann. Erfolgt der Bekämpfungsvorgang dage gen aus der Fahrt (z. B. ein aus der Fahrt schießender Kampf panzer), so müssen für die Trefferkoordinatentransformatio nen in das Visierbild auch die Bewegungen des schießenden Fahrzeugs berücksichtigt werden. Dafür benötigt man zusätz lich über das Zeitintervall einer Geschoßflugzeit noch je weils den 3-dimensionalen Zeitverlauf der Translations- und Rotationsbewegungen des Fahrzeugs sowie der Winkelbewe gungen der Visierlinie relativ zum Fahrzeug. Die erforder liche Erfassung der inertialen Fahrzeugbewegungen ist z. B. mit bekannten Fahrzeug-Navigationsanlagen möglich.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt vor al lem darin, daß dem Richtschützen schnell und anschaulich ein Gefühl für den kinematischen Vorhalt und dessen Dyna mik, vor allem bei ungleichförmigen Zielbewegungen, antrai niert wird, womit letzlich die Erfolgsaussichten bei Ziel bekämpfungsvorgängen gesteigert werden.

Claims

1. Verfahren und Vorrichtung zur Darstellung von situations spezifisch zu erwartenden Trefferablagen von Geschossen in der Zielebene eines bewegten Zieles, gekennzeichnet dadurch daß unter Nutzung der im Feuerleitsystem (1) vor handenen aktuellen Werte für Zielentfernung und für den Vorhalt in Azimut und Elevation die in jedem Zeitpunkt der Zielverfolgung erreichbare momentane Trefferablage, bezogen auf die Visierlinie VL des Schützen und das Ziel, von einem Rechner (2) permanent errechnet und im Visier (5) mittels eines Leuchtpunkterzeugers (3), vorzugsweise einer Kathodenstrahlröhre, oder auf Monitor (9) sichtbar gemacht wird (Fig. 1).

2. Verfahren und Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich net dadurch, daß die Trefferablagen von mehreren Schüs sen (Salve) gleichzeitig im Visierbild sichtbar gemacht werden, wobei das Leuchtzeichen für jedes Geschoß bei des sen Durchtritt durch die Zielebene verstärkt wird und anschließend erlöscht (Fig. 2).

3. Verfahren und Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die technische Realisierung sowohl im Ausbildungssimulator wie im Gefechtsfahrzeug erfolgt.

4. Verfahren und Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Zielverfolgungsbewegun gen sowie die zeitversetzten Trefferablagen zu Auswer tungszwecken vorzugsweise auf Videoband (11) protokol liert werden.