DE102008005604A1

DE102008005604A1 - Ausbildung- bzw. Trainingseinrichtung für Bediener einer Waffenstation

Info

Publication number: DE102008005604A1
Application number: DE200810005604
Authority: DE
Inventors: Rolf Körver; Jost Kurz
Original assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Current assignee: Rheinmetall Waffe Munition GmbH
Priority date: 2008-01-22
Filing date: 2008-01-22
Publication date: 2009-07-23
Also published as: WO2009092517A1; EP2235469A1

Abstract

Vorgeschlagen wird, zwischen dem Bedienarbeitsplaterface (7) einzubinden, welches bidirektional mit einem Szenariosimulator (8) sowie einem weiteren Simulator (9) verbunden ist und wahlweise in den elektronischen Kreis zwischen dem Bedienarbeitsplatz (3) und der Waffenstation (2) zugeschaltet werden kann. Die Waffenstation (2) als auch der Bedienarbeitsplatz (3) können Bestandteil einer realen Waffenstation (2) oder komplett nachgebildet Bestandteil einer eigenständigen Trainingseinheit sein. Im Szenariosimulator (8) sind reale oder synthetische Umweltdaten etc. biespielsweise in Form von IR/TV-Videobildern gespeichert, im Simulator (9) Kennlinien der Waffen- und Geschützantriebssimulation hinterlegt, mit denen das Positionierverhalten der Waffenstation (2) einschließlich der Simulation von Controllern, Motoren, Getrieben und deren Last simuliert werden kann. Dabei werden Parameter wie Trägheit, Masse, Maximalgeschwindigkeit, Maximalstrom, Reibung und Unwucht der Waffenstation (2) nachgebildet. Um das virtuelle Bild aus dem Szenensimulator (8) verschieben zu können, werden die Kennlinien der Antriebe aus dem Simulator (9) eingebunden und im ESI (7) verknüpft, die Bewegung simuliert und die simulierte Bewegung auf dem Monitor (4) angezeigt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausbildungs- bzw. Trainingseinrichtung für die Ausbildung von insbesondere Soldaten bzw. Bedienpersonen an einer Waffenanlage und beschäftigt sich insbesondere mit der Nachbildung der Geschützdynamik bei fernbedienbaren Waffenstationen.
Eine Anordnung zur Erfassung des Zielvorganges beim Schießtraining wird in der DD 301 833 A9 beschrieben. Wesentlich hierbei ist, dass sich optisch wirksame Merkmalsstrukturen in definierter Relativlage zu den vom Schützen anvisierten Zielflächen befinden und auf einen an der Waffe angebrachten optischen Bildsensor abgebildet werden.
Eine, eine Waffensimulationseinrichtung enthaltende Waffenstation-Testeinheit wird mit der DE 10 2005 058 546 A offenbart. Die Waffensimulationseinheit sowie eine Prüf- und Auswerteeinrichtung wirken dabei derart zusammen, dass der Datenverkehr zwischen der Simulationseinrichtung und einer Bordelektronik von der Prüf- und Auswerteeinrichtung während des Simulationsvorgangs in Echtzeit überwacht wird.
Auch für fernbedienbare Waffenstationen sind Ausbildung- und Trainingsstationen Grundlage für die Ausbildung der Bedienpersonen.
Hier stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine den neuen Anforderungen entsprechende Ausbildung- und Trainingsstation anzugeben, mit der eine gute Ausbildung an einer Waffenanlage erzielt wird.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgelistet.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, für fernbedienbare Waffenstationen insbesondere mit elektro- optischer Feuerleitung der Bedienung der Station im Original (in Natura) durch Einspielen einer virtuellen Umwelt vorzugsweise ohne Bewegung der Waffe selbst zu ermögli chen. Die Nachbildung der Waffennachführung erfolgt dann durch Simulationsprogramme. Die Software simuliert dabei das Positionierverhalten des Geschützes einschließlich der Simulation von Controller, Motoren, Getrieben und deren Last. Die Parameter sind in der Regel Trägheit, Masse, Maximalgeschwindigkeit, Maximalstrom, Reibung und Unwucht der Waffenstation. Diese werden gleichfalls nachgebildet. Um dies zu realisieren hat es sich als bevorzugt gezeigt, dass die Regelkreise der Feuerleitung als auch die Waffennachführung nachgebildet werden.
Die theoretische Bewegung der Waffenstation werden als Bewegungen des Sichtfensters auf dem Monitor des Bedieners so ausgelegt, dass der Bediener durch Betrachtung des Bildschirmes von einer echten Geschützbewegung ausgeht.
Die Echtzeit wird durch eine Bilderneuerungsrate im Sichtfenster von ca. 50 Hz realisiert, wodurch eine kontinuierliche Bilddarstellung aufgebaut werden kann. Herkömmliche Simulationsverfahren bilden die einzelnen Komponenten des Antriebssystems noch nicht ausreichend ab, mit der diese Bilderneuerungsrate erreicht werden könnte.
Um diese erforderliche Echtzeitfähigkeit zu erreichen, ist nun in Weiterführung der Erfindung vorgesehen, die Messung der Geschwindigkeit- und Beschleunigungswerte an einer originalen Waffenstation vorzunehmen. Eventuell können Messungen weiterer Waffenstationen einfließen durch Vermessen selbiger. Im Anschluss daran ist eine numerische Glättung der Messwertreihen sinnvoll. Aus den Messreihen werden danach in analytischer Ermittlung die Funktionskurven (Kennlinien) für Geschwindigkeit und Beschleunigung geschaffen. Diese werden in die Simulation eingebunden.
Das Positionierverhalten der Waffenstation wird also im/am Original mit einer hochpräzisen Messplattform vermessen. Das vorgeschlagene Verfahren wird erheblich bestimmt sein durch das/die gewählten Messmittel.
Das Verfahren lässt vorzugsweise zwei Möglichkeiten der Verbindung der Bewegungsnachstellung der Waffenanlage bezogen auf seine Umgebung zu, einmal die reelle und zum anderen die virtuelle Variante. Bei der reellen Version werden mit der Vermessung über eine Videokamera oder dergleichen die sich dabei verändernden Raumaufnahmen der Umwelt erstellt und mit abgespeichert. Bei der virtuellen Version wird die Waffenanlage virtuell in einen Messraum bzw. eine virtuelle Umgebung (3D) verlegt.
Durch das Verfahren wird somit in einfacher Art und Weise nicht nur die Echtzeitfähigkeit erreicht, sondern auch eine aufwändige Nachbildung des Antriebssystems vermieden, die eine detaillierte Kenntnis der gesamten Systemarchitektur erforderlich macht. Es kann für jede Waffenstation umgehend eine Embedded Simulation aufgebaut werden, ohne einen Bezug auf die realisierte Systemarchitektur herzustellen.
Des Weiteren wird für die qualifizierte Ausbildung, insbesondere jedoch für die Weiterbildung der Bediener an Bord eine realziel- und witterungsunabhängige Trainingsmöglichkeit zur Verfügung gestellt. Es können Szenarien trainiert werden, die auf Grund von Sicherheitsbestimmungen nicht mit realen Zielen durchführbar sind. Von Vorteil ist zudem, dass bereits im Vorfeld künftiger Einsatzorte diese präzise kennen gelernt werden können (virtuelle Umwelt).
Die Ausbildung bzw. das Training kann an einer so genannten Trainingsvorrichtung mit einer echten Waffenanlage vorgenommen werden. In idealer Weise kann die Ausbildung bzw. das Training jedoch an einer realen Waffenanlage vor Ort (Fahrzeug aller Art) unter Nutzung des realen Bedienbereiches (Embedded Simulation) erfolgen. Einzig ein Simulationsinterface sowie diverse Speicher sind dann an die reale Waffenstation einzubinden. Die Hardware Bedienbereich/Bedienelemente bleibt 1:1 erhalten, die Anzeige der simulierten Bewegungen in den beispielsweise virtuell vorgegebenen Welten erfolgt auf dem Monitor des Bedienbereiches.
Die einzige Figur zeigt ein allgemeingültiges Funktionsblockbild eines Trainingsmoduls 1 (Ausbildungs- bzw. Trainingseinheit) für eine Waffenstation 2. Mit 3 ist ein Bedienarbeitsplatz gekennzeichnet. Dieser setzt sich aus einem Monitor 4, einem Bediengerät 5 sowie den Elektronikeinheiten 6 zusammen. Zwischen dem Bedienarbeitsplatz 3 und der Waffenstation 2 eingebunden ist ein ESI (EO Simulation & Interface) 7, welches bidirektional mit einem Szenariosimulator 8 sowie in einer besonderen Ausführung mit einem weiteren Simulator 9 verbunden ist. Im Original weist die Waffenstation 2 einen so genannten EO Sensorkopf auf (nicht näher dargestellt), in dem die gesamte Signalverarbeitung der Waffenanlage 2 abläuft. Diese Thematik wird im ESI 7 vorzugsweise noch einmal nachgebildet. Der Szenariosimulator 8 kann ein so genannter ANSE (Advanced Naval Simulation Envirement) sein. In diesem sind reale oder synthetische Umweltdaten etc. beispielsweise in Form von IR/TV Videobildern gespeichert. Der Simulator 9 hingegen beinhaltet Kennlinien der Waffen- und Geschützantriebssimulation.
Das Trainingsmodul 1 kann einmal komplett nachgebildet Bestandteil einer eigenständigen Trainingseinheit sein. Jedoch erlaubt das Verfahren, dass die Ausbildung bzw. das Training vor Ort an einer realen Waffenstation 2 eingebunden werden kann. Bei der Nachbildung als separate Trainingseinheit können dann Kennlinien mehrere Waffenanlagen (gleicher Bauart) erzeugt werden und bei der Simulation einfließen.
Das Verfahren selbst läuft wie folgt ab.
In einem ersten Schritt werden für die Simulation der Waffen- und Geschützantriebe (nicht näher dargestellt) die erforderlichen Kennlinien durch Vermessen an der realen Waffenstation 2 erzeugt und im Simulator 9 hinterlegt. Dabei können auch die faktisch mit diesen Bewegungen sich ändernden Umgebungsbilder mit aufgenommen und im Szenariosimulator 8 abgespeichert werden, wobei eine Zuordnung zwischen den Umgebungsbildern und den entsprechenden Kennlinien softwaremäßig erfolgen kann. Alternativ bzw. zusätzlich ist jedoch vorgesehen, virtuelle (simulierte Umwelt) Welten im Szenariosimulator 8 zu hinterlegen. Der Szenariosimulator 8 gibt dann seinerseits die abgespeicherten, abrufbaren Zielszenarien beispielsweise in Form von synthetischen Bildern vor.
Die im Szenariosimulator 8 hinterlegten Daten werden auf den ESI 7 gegeben, wobei mittels einer Szenariosimulation basierend auf originalen Waffen-Prozessorkarten eine Darstellung auf dem Monitor 4 des Bedienarbeitsplatzes 3 erfolgt. Die virtuelle Umwelt wird dazu auf den ESI 7 gelegt, welches ein identisches Verhalten in der Bildauswertung wie die Waffenanlage 2 zeigt.
Um das virtuelle Bild in einfacher Form verschieben zu können, werden nunmehr die Kennlinien der Antriebe aus dem Simulator 9 eingebunden und mit den Daten des Szenariosimulator 8 durch den ESI 7 derart verknüpft, dass die Bewegung(en) simuliert und diese dann auf dem Monitor 4 angezeigt werden kann.
Stehen andere Kenngrößen als die selbst erzeugten Kennlinien zur Verfügung, können diese genutzt werden.
Der Szenariosimulator 8 als auch der Simulator 9 können einfache Speicherträger (Sticks, separate Festplatten, CD's etc.) sein oder einem Rechner (nicht näher dargestellt) zugehören. Insbesondere bei der Integration an ein reales Waffensystem 2 kann das Simulationsinterface 7 bzw. die gesamte Simulation wahlweise zu- oder abgeschaltet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DD 301833 A9 [0002]
- DE 102005058546 A [0003]

Claims

Ausbildungs- bzw. Trainingseinrichtung (1) mit einer Waffenstation (2), einem Bedienarbeitsplatz (3), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Bedienarbeitsplatz (3) und der Waffenstation (2) ein Simulationsinterface (7) einbindbar ist, welches bidirektional zumindest mit einem Szenariosimulator (8) verbunden ist und wahlweise in den elektronischen Kreis zwischen dem Bedienarbeitsplatz (3) und der Waffenstation (2) zugeschaltet werden kann.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Simulationsinterface (7) mit einem weiteren Simulator (9) verbunden ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedienarbeitsplatz (3) sich aus einem Monitor (4), einem Bediengerät (5) sowie den Elektronikeinheiten (6) zusammensetzt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Waffenstation (2) als auch der Bedienarbeitsplatz (3) Bestandteil einer realen Waffe sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Szenariosimulator (8) reale oder synthetische Umweltdaten etc. beispielsweise in Form von IR/TV Videobildern gespeichert sind.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Simulator (9) Kennlinien der Waffen- und Geschützantriebssimulation hinterlegt sind, mit denen das Positionierverhalten der Waffenstation (2) einschließlich der Simulation von Controller, Motoren, Getrieben und deren Last simuliert werden kann.
Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Parameter wie Trägheit, Masse, Maximalgeschwindigkeit, Maximalstrom, Reibung und Unwucht der Waffenstation (2) nachgebildet werden.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Trainingsmodul (1) einmal komplett nachgebildet Bestandteil einer eigenständigen Trainingseinheit sein kann.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im ESI (7) die Bildverarbeitung der Waffenstation (2) nachgebildet wird.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass um das virtuelle Bild aus dem Szenensimulator (8) verschieben zu können, die Kennlinien der Antriebe aus dem Simulator (9) eingebunden und im ESI (7) verknüpft werden, die Bewegung simuliert und die simulierte Bewegung auf dem Monitor (4) angezeigt wird.