DE3019783C2 - Verfahren zur Vermeidung von Fehlschüssen automatischer Schußapparate und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zur Vermeidung von Fehlschüssen automatischer Schußapparate, wie automatisch arbeitender Fernminen, die durch akustische Sensoren voreingerichft sind.

Solche Anordnungen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Alle diese Lösungssysteme verhindern aber nicht Fehlschüsse infolge begrenzter Reichweite des in akustisch vorgepeilter Richtung abgefeuerten Geschosses. Außerdem ist die Peilung der bekannten Anordnung relativ sehr ungenau.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die in zuverlässiger Weise die vorgenannten Nachteile der Anordnungen des Standes der Technik beseitigt und bei einem autonomen Abwehrsystem für langsame Boden- urd Luftfahrzeuge — wie Panzer, Lastwagen, Hubschrauber etc. — eine optische Entfernungs- und Winkelbestimmung bzw. Richtungsbestimmung ermöglicht, wobei durch die Entfernungsmessung eine Überhöhungs- und Reichweitenberechnung für die auf das Ziel abzufeuernde Hohlladung etc. ermöglicht bzw. durchgeführt wird.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen niedergelegten Maßnahmen in einfacher und überraschend zuverlässiger Weise gelöst. Hierbei liegt der Lösung der allgemeine Erfindungsgedanke zugrunde, durch optisches Abtasten mit dem Laserentfernungsmesser bei einer Anordnung der ehgangs genannten Art die akustische Peilrichtungsgenauigkeit ganz wesentlich zu verbessern und einen Schuß auf ein außerhalb der Reichweite liegendes Ziel auszuschließen. Die Erfindung ist nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel beschrieben und erläutert sowie in der Zeichnung in schematischer Weise dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine schematische Anordnungsskizze der optischen und akustischen Sensoren, wobei zur mechanischen bzw. kinematischen Ausbildung kein Bezug genommen wird,

Fig. 2 ein Blockschaltbild des vorgeschlagenen Ausführungsbeispiels für die Zündfreigabe.

Wie die F i g. 1 zeigt, ist in einem bestimmten Bodenabstand b, der sich nach dem verwendeten Waffensystem richten kann, in einer horizontalen Ebene Ei, ein akustisches Sensorsystem angeordnet, das im vorliegenden Beispiel aus drei Einzelsensoren 10 besteht, die zueinander so angeordnet sind, daß die Verbindungslinien der einzelnen Sensoren 10 ein gleichschenkliges Dreieck bilden. Hierbei wird es vorteilhafterweise so sein, daß einer der Sensoren 10 in der genauen Ebene der Visierlinie 20 bzw. der Schußlinie angeordnet ist. Ein vierter akustischer Sensor 10a wird über der horizontalen Ebene £/, angeordnet, so daß die Sensoren vorteilhafterweise einen gleichseitigen Tetraeder bilden. Im Bereich dieses Sensors 10a wird nun ein optischer Sensor 11 in Form eines aktiven optischen Entfernungs- und Winkelmeßgerätes eingebaut, welches mittels seiner Laserstrahl-

Ablenkeinrichtung und eines. Bildspeichers in einem ersten Verfahrensschritt vor der ersten akustischen Zielauffassung den im Schußfeld des Schußapparates liegenden Raum, welcher den Zielhintergrund 30 bildet, abtastet, d. h„ es werden Azimut, Elevation und Entfernung für jeden Bildpunkt des Schußhorizontes ermittelt und abspeichert, wobei alle Bildpunkte innerhalb der Schußreichweite den Schußbereich, die Randlinien zwischen Schußbereich und allen übrigen Bildpunkten den Schußhorizont 30 bilden, dann in einem ι ο zweiten Verfahrensschritt nach erfolgter akustischer Zielortung und bei Annäherung des Zieles an den Schußhorizont, diese Linie in der akustisch gepeilten Zielumgebung erneut abtastet, d. h., jeder Punkt des Schußhorizontes wird mit seinem Radiusvektor, also mit Azimut, Elevation und Entfernung gemessen, und abspeichert, um durch Differenzbildung zwischen alten und neuer« Bildpunkten, d. h. zwischen Hintergrund 30 und dem vermuteten Ziel 31 die Anwesenheit eines Ziels 31 am Schußhorizont 30 nachzuweisen, und schließlich in einem dritten Verfahrensschritt dasselbe Verfahren für einen größeren Bereich der Zielumgebun^ durchführt, um wieder durch Differenzbildung die Zielsilhouette zu bilden, welche zur Feinausrichtung des Schußapparates und zur Freigabe des Schusses herangezogen wird. Das heißt, mittels der Laserstrahlablenkeinrichtung des optischen Sensors 11 und eines gesteuerten Bildspeichers wird eine optische Richtungsortung durchgeführt, in dem das optisch wahrgenommene — abgetastete — Bild dergestalt abgespeichert wird, daß alle Bildpunkte außerhalb der Schußreichweite mit einem entsprechenden Kennzeichen versehen werden. Entsprechend wird auch mit den Bildpunkten innerhalb der Schußreichweite verfahren. Nach der akustischen Zielortung bzw. Zieldetektion wird vorzugsweise der sog. Schußhorizont 30 abgesucht. Tritt nun nach erfolgter akustischer Zieldetektion das ermittelte Ziel 31 in den Schußentfernungsbereich ein, so wird dieser Teilbereich der gespeicherten Bilder speziell abgetastet und die sog Zielsilhouette gebildet, die dann zur Freigabe des Zündsignals führt.

In einer verfahrensmäßigen Ausführungsform, die die zur Abtastung des Hintergrundes erforderliche Zeit deutlich verringern kann, wird vorgeschlagen, daß vor der ersten Zielauffassung (akustisch) nur ein Teilbereich des Schußfeldes, vorzugsweise die Umgebung des Schußhorizonts, abgetastet wird. Dies kann folgendermaßen geschehen, nämlich ausgehend von einem Bildpunkt im Schußbereich wird die Elevation des Laserstrahls bei gleichzeiüger Entfernungsmessung so weit kontinuierlich erhöht, bis der Schußhorizont erreicht ist. Dieser Horizo.it kann dann mittels eines bekannten »Trackingverfahrens« weiter verfolgt werden.

In manchen Fällen wird es ausreichend sein, daß nach « erfolgter akustischer Zielortung bereits nach dem zweiten Verfahrensschritt der Abtastung des Schußhorizonts das Ergebnis der Differenzbildung zur Feinausrichtung des Schußapparates und zur Freigabe des Schusses herangezogen wird.

Dies wird beispielsweise dann der Fall sein, wenn die Art des Zieles 31 vorher bekannt ist, so daß lediglich detektiert werden muß, ob dieses Ziel tatsächlich vorhanden ist und im Schußbereich liegt. Es kann aber auch dann günstig sein, wenn die Verringerung der Meßzeit größere Vorteile bringt als die Erhöhung der Zuverlässigkeit in der Zielidentifikation.

Für spezielle Fälle, in denen die Kürze der Meßzeit eine ausschlaggebende Rolle spielt und in der auf eine Zielidentifikation durch Laserstrahlabtastung völlig verzichtet wild, ist es vorteilhaft, daß nur ein einziger Zielpunkt vermessen wird, dessen Lage erst nach erfolgter akustischer Zielortung bestimmt wird. Dies setzt jedoch voraus, daß der Zentralrechner in der Auswert- und Kontrolleinheit 17 zuerst mittels der akustischen Verfolgung von Fahrtrichtung und — geschwindigkeit des Zieles 31 eine geeignete Zielrichtung vorausberechnet, für welchen dann bereits vor dem tatsächlichen Eintreffen des Zieles c'jie Entfernungsmessung für den »späteren« Zielpunkt durchgeführt wird. Falls in dieser vorbeschriebenen Zielrichtung keine etwaigen Hindernisse festgestellt werden, d. h. das Schußfeld also frei ist, wird eine zweite Entfernungsmessung gei.au in dem Zeitpunkt durchgeführt, in dem das vermutete Ziel 31 gemäß den Werten der akustischen Peilung diesen Zielpunkt erreicht hat. Liegt die Zielentfernung im Schußbereich, so erfolgt automatisch die Schußfreigabe. Selbstverständlich berücksichtigt der Rechner auch Vorhalt, Überhöhung etc., so daß die tatsächliche Schußrichtung von der Zielrichtung des Entfernungsmessers in vorher berechneter Art abweichen kann.

In der Fig.2 ist in schematischer Weise ein Blockschaltbild der vorbeschriebenen Anordnung gegeben. Von einer Auswert- und Kontrolleinheit mit einem Zentralrechner 17, die mit den akustischen Sensoren 10 verbunden ist, wird ein Signal an die Senderansteuerungseinheit 18 gegeben, die ihrerseits den Halbleiterlaser *2 in Arbeitsstellung bzw. in Betrieb setzt, wobei ein Sendestrahl 12a über eine Minisendeoptik auf das Zielgebiet, das durch die akustischen Sensoren 10 schon grob abgegrenzt ist, gesendet wird. Gleichzaitig wird der optische Sensor 11 bzw. dessen Ablenkeinrichtung in Abtast-Bewegung gesetzt. Alle zeitlich versetzten rückgestreuten Sendestrahlen 12b werden von einer Miniempfangsoptik 14 aufgenommen, einer Fotodiode mit Interferenzfilter 15 zugeleitet und von dort einer Signalaufbereitungseinheit 16 eingegeben, die die aufbereiteten Signale der Auswert- und Kontrolleinheit 17 wieder zuführt, die bei Erreichung der optimalen Ziellage und des optimalen Zeitpunktes das Signal 19 zur *:üiidfreigabe bildet. Durch die Verwendung miniaturisierter elektronischer Bauelemente wird ein platzsparender, leichter, aber äußerst genau und zuverlässig schnell arbeitender Ortungssensor geschaffen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Vermeidung von Fehlschüssen automatischer Schußapparate, wie automatisch arbeitender Fernminen, die durch akustische Sensoren voreingerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Verfahrensschritt vor der ersten akustischen Zielauffassung der im Schußfeld des Schußapparates liegende Raum, welcher den Zielhintergrund bildet, in Azimut, Elevation und Entfernung ermittelt und abgespeichert wird, wobei alle Büdpunkte innerhalb der Schußreichweite den Schußbereich, die Randlinien zwischen Schußbereich und allen anderen Bildpunkten den Schußhorizont (30) bilden, nach erfolgter akustischer Zielortung und bei Annäherung des Zieles an den Schußhorizont diese Linie in der akustisch gepeilten Zielumgebung in einem zweiten Verfahrensschritt erneut in Azimut, Elevation und Entfernung abgetastet und abgespeichert wird, um durch Differenzbildung zwischen »alten und neuen« Bildpunkten, d. h„ zwischen Hintergrund und vermutetem Ziel (31), die Anwesenheit eines Zieles (31) am Schußhorizont (30) nachzuweisen, und schließlich in einem dritten Verfahrensschritt dasselbe Verfahren für einen größeren Bereich der Zielumgebung durchgeführt wird, um wieder durch Differenzbildung die Zielsilhouette zu bilden, welche zur Feineinstellung des Schußapparates und zur Freigabe des Schusses herangezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der ersten akustischen Zielauffassung nur ein Teilbeteich tds Schußfeldes — vorzugsweise die Umgebung des Schußhorizonts — abgetastet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach erfolgter akustischer Zielortung bereits nach dem zweiten Verfahrensschritt der Abtastung des Schußhorizontes das Ergebnis der Differenzbildung zur Feinausrichtung des Schußapparates und zur Freigabe des Schusses herangezogen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein einziger Bildpunkt vermessen wird, dessen Lage erst nach erfolgter akustischer Zielortung bestimmt wird.

5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den akustischen Sensoren (10) und dem den Ablauf steuernden Zentralrechner der Auswert- und Kontrolleinheit (17) ein aktives optisches Entfernungsund Richtungsmeßgerät (11) zugeordnet ist, welches mittels seiner Laserstrahl-Ablenkeinrichtung und eines Bildspeichers jedes in Zielrichtung abgetastete Bild abspeichert, wobei alle Bildpunkte außerhalb der Schußreichweite den Schußhorizont bilden und aus den Bildpunkten innerhalb der Schußreichweite die Zielsilhouette gebildet wird.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Entfernungs- und Richtungsmeßgerät (11) sich aus einem Halbleiterlaser (12) mit zugeordneten Miniaturkomponenten (13,14,15,16) zusammensetzt.

7. Anordnung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Entfernungs- und Richtungsmeßgerät (11) nahe des Höhenpunktes der von den akustischen Sensoren (10) gebildeten Pyramide (lOtyangeordnet ist.

8, Anordnung nach den Ansprüchen 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterlaser (12) von einer Auswert- und Kontrolleinheit (17) angesteuert wird, die auch das rückgestreute und aufbereitete Zielsignal zur Zündfreigabe (19) auswählt