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Gegenstand der Erfindung ist ein Schießsimulator. Etwas genauer bezieht sich die Erfindung
auf eine Elektronikvorrichtung, mit welcher eine Lichtstrahlenwaffe versehen werden kann und
welche mit dieser so zusammenwirkt, daß die Wirkungen eines von dieser Lichtstrahlenwaffe
abgegebenen Schusses simuliert werden.
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Diese Vorrichtung wird hauptsächlich im Bereich der Ausbildung militärischen und anderen
Personals zum Schießen mit Lichtstrahlenwaffen angewendet.
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Nach dem Stand der Technik sind elektronische Vorrichtungen bekannt, welche das Abgeben
eines Schusses von einer Lichtstrahlenwaffe simulieren. Diese Vorrichtungen verfügen
beispielsweise über ein Mittel, um einen Lichtstrahl auf ein Ziel zu richten, welches an einem
Fernsehschirm dargestellt ist, wobei diese Mittel die Form und Abmessungen einer
Lichtstrahlenwaffe, z.B. einer Langwaffe oder einer Pistole, besitzen.
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Solche Vorrichtungen besitzen insofern eine Mehrzahl von Nachteilen, da sie ein völlig
künstliches Sichtfeld ergeben, welches nicht mit der Realität in Einklang steht. Überdies fehlen im
allgemeinen die Vorgänge und Effekte, welche typischerweise mit einem Schuß
zusammenhängen, welcher von einer realen Waffe abgegeben wird, wie das Geräusch eines Schusses und der
Rückstoß der Waffe.
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Die US-A-3 798 796 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausbildung von
Personal für das optische Verfolgen eines beweglichen Ziels. Der Bediener hat ein optisches
Instrument zur Verfügung, welches mit einer Steuerkamera ausgerüstet ist, die mit einem
Fadenkreuz versehen ist, welches zum Zweck der Kollimation an der empfindlichen Oberfläche
angeordnet ist oder durch optische Mittel dort wiedergegeben wird. Die optische Vorrichtung
dieser Erfindung ist keine echte Waffe und simuliert nur das Zielen, wobei kein Verfahren zur
Simulierung eines Schusses vorgesehen ist.
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Dieses Gerät bezieht sich somit auf optische Zieleinrichtungen, die mit einem Fadenkreuz
versehen sind und mittels welchem der Ausbildner die auszubildende Person kontinuierlich
überwachen und während des Zielvorganges entsprechende Anweisungen geben kann. Dieses
Dokument zielt nicht auf eine Auswertung der Leistungen einer mit einer Lichtstrahlenwaffe
schießenden Person ab, indem die Schießdaten sogleich nach Abgabe eines Schusses zur
Verfügung gestellt werden, sondern erst nachdem der Schuß bereits abgegeben wurde.
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Die US-A-4 439 156 bezieht sich auf eine Trainingsvorrichtung für ein simuliertes
Panzerabwehrwaffensystem. Die Vorrichtung arbeitet auf simulierende Weise und bezieht sich
insbesondere auf Panzerabwehrwaffen, wobei Mittel enthalten sind, um die Umgebung und das Ziel
anzuordnen und zu bewegen. Die Vorrichtung benötigt eine Referenzquelle an dem Ziel, sodaß
die Schüsse ausgewertet und die Schießbahn verarbeitet werden können. Um die Genauigkeit
des simulierten Schusses zu erreichen, wird ein Photodiodenfeld verwendet.
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Die US-A-4 524 386 offenbart ein thermisches Zielanzeigesystem, mittels welchem es möglich
ist, thermische Strahlungsmuster zu erzeugen, welche die thermische Darstellung simulierter
reeller Objekte, wie Fahrzeuge, Personen, usw., simulieren. Das System benützt eine Mehrzahl
von wärmestrahlenden thermischen Elementen, die in einer Matrix angeordnet sind, um einen
thermischen Schirm oder ein thermisches Ziel zu bilden.
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Die US-A-3 453 385 offenbart ein Gerät und ein Verfahren auf elektro-optischer Basis, um
einem Beobachter das Sichtfeld einer Person darzustellen, welche mit einer Waffe, wie einer
Langwaffe oder Ähnlichem, zielt.
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Die US-A-4 209 832 offenbart ein System, welches eine vollständige elektronische
Simulierung einer Schlacht zur Verfügung stellt, wogegen die US-A-4 611 993 einen Test einer realen
Schußabgabe betrifft, welche von einem Panzer mit Spurenmunition vorgenommen wird.
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Die US-A-3 798 795 offenbart ein System zur Auswertung der Genauigkeit, mittels welcher
eine Lenkwaffe auf ein Flugobjekt gerichtet ist, bezieht sich jedoch auf schwere Waffen, die
sich von jenen, mit denen die Erfindung in Zusammenhang steht, sehr stark unterscheiden. Bei
dieser Anordnung wird durch die Schußabgabe ein komplexer Berechnungsvorgang ausgelöst,
welcher die Information, die von der Videokamera, der Waffe und von Meßsystemen geliefert
wird, vergleicht, um den theoretischen Pfad der Lenkwaffe zu erhalten und diesen Pfad mit
dem Pfad des Zielflugzeuges zu vergleichen. Diese Berechnung liefert ein
Treffer/Fehler-Verhältnis und die Fehler der Zieldaten.
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Die Videokamera ist im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung nicht mechanisch mit der
Waffe verbunden und verfolgt einen völlig unterschiedlichen Zweck, nämlich das Sammeln von
Information, um die Flugbahn des Ziels zu bestimmen, auf welche die schwere Waffe schießt.
In anderen Worten, die Videokamera ist nicht mit der Waffe ausgerichtet, wie es bei unserer
Erfindung der Fall ist, und besitzt eine Ausrichtung, welche nicht mit jener der Waffe selbst in
Verbindung steht und im allgemeinen nicht mit dieser übereinstimmt.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Überwinden aller Nachteile und Unzulänglichkeiten des
Standes der Technik und das Schaffen einer Vorrichtung, welche während der Simulation
einer tatsächlichen Situation in sehr realistischer Weise gleichzeitig eine nahezu
verzögerungsfreie Aufnahme und Verarbeitung der Daten, die mit dem abgegebenen Schuß in
Zusammenhang stehen, ermöglicht. Diese und weitere Aufgabenstellungen werden durch eine
Vorrichtung erfüllt, welche die in Anspruch 1 beschriebenen Merkmale aufweist, wobei die abhängigen
Ansprüche bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung wiedergeben.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im allgemeinen so ausgeführt, daß es Wehrpflichtigen
und anderen auszubildenden Personen möglich ist, mit einer Langwaffe auf Ziele zu schießen,
die sich in geringen Schießentfernungen von 50 m oder in Bereichen von 100 - 300 m befinden.
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Die Vorrichtung ist an geeigneten Führungen befestigt, welche an den herkömmlicherweise zur
Verfügung stehenden Waffen vorgesehen sind oder nur für diesen Zweck hergestellt und an der
Seite des Waffenkörpers einer Langwaffe oder einer anderen Lichtstrahlenwaffe angeordnet
sind.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung an
Führungen angeordnet, welche für die Befestigung eines Infrarotzielfernrohres einer Waffe
vorgesehen sind.
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Nachdem die traditionellen, an der Waffe selbst vorhandenen mechanischen Mittel, wie die
Kimme oder andere Verstellungen, betätigt wurden, führt der Schütze alle Arbeitsgänge, wie
Laden, Zielen und Schießen der Waffe, aus und überprüft mit einem Bildschirm, wo er
tatsächlich hingeschossen hat, und findet folglich heraus, wie er gegebenenfalls seinen Schuß
korrigieren muß, um das Ziel zu treffen.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erzielt, daß an der Langwaffe oder der Lichtstrahlenwaffe
ein System zur Überprüfung des Ziels installiert ist, welches aus einem Teleobjektiv, einer
Fernsehkamera, einem elektronischen Verschluß und einem Stoßsensor besteht.
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Die Fernsehkamera und der Stoßsensor sind mit einer Datenverarbeitungseinheit verbunden,
welche mit Mitteln zum Speichern und Digitalisieren des Bildes in Echtzeit und mit geeigneten
statistischen Berechnungsmitteln versehen ist.
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Die Datenverarbeitungseinheit ist auch dazu geeignet, das von der Fernsehkamera
aufgenommene Bild für den Benützer mittels einer Schießmaske wieder herzustellen, welche aus einem
Paar orthogonaler Segmente besteht, die in Form eines Kreuzes angeordnet sind, wobei der
Schnittpunkt des Kreuzes den wahrscheinlichsten Auftreffpunkt des Projektils anzeigt.
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Die Position der Maske wird durch die Datenverarbeitungseinheit aufgrund der zu
simulierenden Schießdistanz und in Einklang mit der Waffen- und Munitionscharakteristik bestimmt.
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Die Vorrichtung kann nach Ausrichtung der traditionellen Zieleinrichtungen mit dem
elektronischen System benützt werden, wobei diese Ausrichtung vorzugsweise unter Annahme einer
direkten Schußabgabe mit der Kimme in Stellung 0 ausgeführt werden kann.
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Zu dem Schießzeitpunkt wird das von der Fernsehkamera aufgenommene Bild gemäß eines
von dem Stoßsensor erzeugten Befehls mittels der Datenverarbeitungseinheit auf stabile Weise
abgespeichert.
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Danach wird das Bild an zwei unterschiedlichen Bildschirmen angezeigt, von denen einer in der
Nähe des Schützen angeordnet ist, wogegen der andere in der Nähe einer Zentralsteuereinheit
angeordnet ist, welche die Datenverarbeitungseinheit umfaßt.
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Auf diese Weise kann der Schütze dank der Schießmaske, die von der
Datenverarbeitungseinheit dem gespeicherten Bild überlagert und an dem Monitor angezeigt wird, sehen, welchen
Puhkt des Ziels er getroffen hätte, wenn er ein Projektil abgefeuert hätte.
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Diese Beobachtung ermöglicht ihm auch, nötigenfalls den nächsten Schuß zu korrigieren.
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Der in der Nähe der zentralen Steuereinheit angeordnete Bildschirm kann dazu verwendet
werden, eine Übersicht über die von verschiedenen, lokal unabhängigen Einheiten abgegebenen
Schüsse zu geben, die von jeder Schießstation erzielten Treffer anzuzeigen und eine
Auswertung des Schießvorganges durchzuführen, wobei für jeden Schützen eine Trefferliste erstellt
wird.
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Weitere Aufgabenstellungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, welches als nicht einschränkendes
Beispiel angegeben ist.
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Figur 1 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer Lichtstrahlenwaffe, welche mit einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet ist, Figur 2 zeigt ein Blockschaltbild des
Funktionsprinzips der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Gemäß der Figuren ist eine erfindungsgemäße computergestützte Elektronikvorrichtung 10 mit
einer Halterungsklammer 11 versehen, welche fest mit einer Lichtstrahlenwaffe 12 verbunden
ist, die bei diesem Beispiel als Langwaffe dargestellt ist, mit welcher das italienische Heer
beliefert wird.
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Die Halterungsklammer 11 weist ein Gleitschiene auf, welche mit einer Führung
zusammenwirkt, die an einer Seite des Körpers der Lichtstrahlenwaffe 12 angeordnet ist.
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Diese Führung ist normalerweise an Lichtkampfwaffen vorgesehen und dient zur Installation
einer Infrarotzielvorrichtung.
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Wenn an dem Körper der Lichtstrahlenwaffe 12 keine Führung vorgesehen ist, wird diese
zusammen mit der Halterungsklammer 11 bereitgestellt und an dem Körper der
Lichtstrahlenwaffe 12 befestigt.
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Die tatsächliche Vorrichtung 10 weist eine optische Anordnung 13-15, nämlich eine
Fernsehkamera 13, einen Verschluß 14 und ein Teleobjektiv 15 auf.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Fernsehkamera 13 als statische Schwarz/Weiß-Kamera
gezeigt, die mit einem CCD-Sensor ausgerüstet ist und sehr starken Stößen und Spannungen
widerstehen kann.
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Figur 1 zeigt einen elektronischen Verschluß 14, der zwischen der Fernsehkamera 13 und dem
Teleobjektiv 15 angeordnet und mit diesem durch eine spezielle Verbindung verbunden ist.
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Der elektronische Verschluß 14 besteht im allgemeinen aus einem Flüssig/Kristall-Mittel,
welches mittels einer Steuerspannung geeignet polarisiert wird und einem System die Auswahl des
durchgehenden Lichtes ermöglicht.
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Die Ansprechzeit dieses elektronischen Verschlusses 14 liegt in der Größenordnung von einem
Tausendstel einer Sekunde.
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Das Vorhandensein des elektronischen Verschlusses 14 ermöglicht, in der Fernsehkamera 13
das Festhalten eines Bildes mit sehr kurzer Belichtungszeit, wodurch die Vibrationen des
Fernsehbildes
vermieden und eliminiert werden, welche aufgrund plötzlicher Bewegungen der
Waffe während des Zielens und Schießens erfolgen.
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Ein optisches Mittel, welches bei dem vorliegenden Beispiel aus einer im Handel erhältlichen
300 mm Teleobjektivlinse besteht, ist mit dem Verschluß 14 verbunden.
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Davon unterscheiden sich selbstverständlich weitere Ausführungsformen der Erfindung, bei
welchen die Fernsehkamera 13, der elektronische Verschluß 14 und das Teleobjektiv 15
technische Merkmale aufweisen, welche sich stark von den oben beschriebenen unterscheiden.
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Unterhalb der Halterungsklammer 11 ist ebenso ein Stoßsensor 17 vorgesehen, welcher ein
Signal aussenden kann, welches dem Einfluß des Abzuges zum Schießzeitpunkt zugeordnet ist.
Das durch den Stoßsensor 17 ausgesandte Signal und die von der Fernsehkamera 13
gelieferten Bilder werden über geeignete Kabel zu einer Datenverarbeitungseinheit 16
übertragen, welche im allgemeinen ein PC ist.
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Diese Datenverarbeitungseinheit 16 ist mit einer Schaltungskarte versehen, mittels welcher die
von der Fernsehkamera 13 gelieferten Bilder digitalisiert und gespeichert werden, und ist
ebenso mit einer digitalen Ein/Aus-Schaltung versehen, welche mit dem Stoßsensor 17
verbunden ist.
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Überdies ist die Datenverarbeitungseinheit 16 mit einer speziellen Software ausgestattet,
welche beispielsweise das Erzeugen einer elektronischen Zielmaske in Form eines Kreuzes und an
der Zentraleinheit die statistische Verarbeitung der Schießdaten gemeinsam mit einer
Simultanansicht der Schießleistung der unterschiedlichen, voneinander getrennten Schießstationen
ermöglicht.
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Diese Software ist so aufgebaut, daß in die Datenverarbeitungseinheit eine Mehrzahl von
Parameter (Art der Waffe, Distanz zum Ziel, usw.) eingegeben werden kann, welche als Basis für
die nachfolgende Verarbeitung der Schießdaten dienen.
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Figur 2 zeigt die Fernsehkamera 13, den Stoßsensor 17, einen Verbindungsblock, der eine
Schnittstelle 18 bildet und eine Speiseeinheit aufweist, und die Datenverarbeitungseinheit 16,
welche mit einem ersten Bildschirm 19 zur Verwendung durch die Person, welche für diesen
Bereich verantwortlich ist, und einem zweiten Bildschirm 20 versehen ist, welcher im
allgemeinen in der Nähe des Schützen angeordnet ist.
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Die obige Vorrichtung entspricht einer besonderen Ausführungsform der Erfindung, welche in
diesem Fall zur Schießausbildung von militärischem Personal verwendet wird. Im Rahmen
dieser Erfindung sind jedoch Ausführungsformen und Anwendungen enthalten, welche sich sogar
sehr stark von den oben beschriebenen unterscheiden können.
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Beispielsweise ist im Rahmen der Erfindung eine Ausführungsform enthalten, bei welcher die
Fernsehkamera 13 entfernt von der Waffe angeordnet ist. Die Übertragung des Bildes
zwischen der Fernsehkamera und der Waffe wird durch optisch isolierte Glasfasern hergestellt,
sodaß diese Ausführungsform in bezug auf das geringe Gewicht der gesamten Anordnung
besonders vorteilhaft ist.
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Die Erfindung enthält ebenso Ausführungsformen, bei welchen die Datenverarbeitungseinheit
nicht aus einem PC besteht, sondern aus einem Mikrocomputer oder Minicomputer mit allen
technischen Auswirkungen in bezug auf eine mögliche Steigerung der Anzahl zu verarbeitender
Daten und der angeschlossenen Schießkapazitäten, welche gleichzeitig überwacht werden
können.
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Diese Erfindung enthält selbstverständlich Ausführungsformen, bei welchen die Vorrichtung an
irgendeiner Lichtstrahlenwaffe angeordnet ist und von nicht militärischem Personal verwendet
wird, z.B. in einem privaten Schießverein.