DE3426946C2 - Beobachtungs- und Aufklärungssystem für Fahrzeuge - Google Patents

Abstract

Zur Verbesserung der Rundumsicht in einem Panzerfahrzeug wird ein Beobachtungs- und Aufklärungssystem vorgeschlagen, welches eine außerhalb des Panzerfahrzeugs auf einem Teleskopmast oder dgl. befestigte Bildaufnahmeeinrichtung aufweist, deren Bildsignale in raumgetreuer Weise zu Bildwiedergabegeräten übertragen werden, welche halbkugelförmig um einen Beobachter innerhalb des Panzerfahrzeugs positioniert sind.

Description

mit sechs entsprechend verteilten Videoprojektoren wiederzugeben. Für ein Panzerfahrzeug ist dieses Rundsichtsystem wegen seiner baulichen Ausmaße ungeeignet

Es ist ferner in der äiteren DE-OS 34 17 666 bereits vorgeschlagen worden, die Bildsignale einer sich kontinuierlich drehenden Fernsehkamera auf mehreren, jeweils einem Azimutwinkelbereich zugeordneten und kreisförmig um einen Beobachter verteilt angeordneten Monitoren wiederzugeben. Dies erfolgt in der Weise, , daß aus dem fortlaufenden Bildinformationsfluß am '■ Ausgang der sich kontinuierlich drehenden Fernsehkamera jeweils die zu einem bestimmten Azimutwinkelbereich gehörenden Bildinformation herausgegriffen und nach erfolgter Zwischenspeicherung auf dem zugeord- ^: neten Monitor wiedergegeben werden. Um Bewegungen in einem bestimmten Azimutwinkelbereich ruckfrei verfolgen zu können, muß die Fernsehkamera mit relativ hoher Drehgeschwindigkeit rotiert werden, was eine || Anwendung des vorgeschlagenen Rundsichtsystems für E§ Panzerfahrzeuge problematisch macht.
O Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber

R darin, ein für Panzerfahrzeuge geeignetes Beobach-J t tungs- und Aufklärungssystem zu schaffen, welches un-..'.; ter Vermeidung einer mit relativ hoher Drehgeschwin-• digkeit rotierenden Fernsehkamera eine praktisch lük- : kenlose Rundumbeobachtung des Kampfraums ober- ; halb des Panzerfahrzeugs bei voller Aufrechterhaltung der Lageorientierung ermöglicht

:'.-· Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die

,' kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst
■ ~ Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen

; des erfindungsgemäßen Systems ergeben sich aus den "■■■ Unteransprüchen.

Bei dem erfindungsgemäßen System ist außerhalb des Panzerfahrzeugs, vorzugsweise höhenveränderbar eine Bildaufnahmeeinrichtung positioniert Beispielsweise kann die Bildaufnahmeeinrichtung auf der gegebenen-■■-;■ falls stabilisierten Plattform eines Teleskop- oder Schwenkarms bzw. einer Kombination dieser Arme angebracht sein. Die Bewegungssteuerung der in Azimut und Elevation frei beweglichen Bildaufnahrneeinrichtung erfolgt mit Hilfe von Stelleinrichtungen, z. B. Servomotoren, welche eine schrittweise Fortschaltung der Bildaufnahmeeinrichtung in einer gewünschten Ebene (Azimutebene oder eine Elevationsebene) nach einem vorgewählten Ablaufprogramm automatisch durchführen können. Selbstverständlich kann diese automatische Fortschaltung oder Taktung manuell überspielt werden, um beispielsweise ein von der Bildaufnahmeeinrichtung erfaßtes Objekt ständig in verschiedenen Vergrößerungsstufen der Aufnahmeoptik beobachten zu können. Im Falle einer automatischen Fortschaltung wird als Ausgangsbasis für den Taktbeginn eine natürliche Bezugsgröße wie die Himmelsrichtung oder eine örtlichs Bezugsgröße wie ein markanter Geländepunkt, Gitternord, eigene Fahrzeugachse und dergleichen vorgesehen. Der pro Fortschaltung überfahrene Schwenkwinkel wird nach Maßgabe des zu beobachtenden Kampfraums, des öffnungswinkels der Aufnahmeoptik und der eo Anzahl der innerhalb des Panzerfahrzeugs um einen Beobachter positionierten Bildwiedergabegeräte bzw. Monitoren gewählt.

Die Anzahl der Monitore bestimmt sich ihrerseits nach dem zu beobachtenden Kampfraum, nach dem öffnungswinkel der Aufnahmeoptik und dem Überdekkungsgrad der in aufeinanderfolgenden Schrittfortschaltungen aufgenommenen Abbildungen von Raumsektoren.

Die Monitore für die Wiedergabe der Raumsektoren beim Schwenken der Bildaufnahmeeinrichtung in der Azimutebene sind in einer horizontalen Ebene kreis- oder kranzförmig um den Beobachter gruppiert, wobei die genannte horizontale Ebene durch die Blickebene des Beobachters verläuft. Die Monitore für die Wiedergabe der Raumsektoren beim Schwenken der Bildaufnahmeeinrichtung in einer oder mehreren Elevationsebenen sind oberhalb des Beobachters angebracht. Durch eine elektrische Kopplung der jeweiligen Stellung der Bildaufnahmeeinrichtung mit dem Wiedergabeort des momentan mit Bildsignalen angesteuerten Monitors läßt sich neben einer mühelosen Betrachtung auch eine wirklichkeitsgetreue Orientierung im Beobachtungsraum verbundenen mit einer exakten Beurteilung der einzelnen Kampfraumsektoren durchführen. Die momentan aufgenommenen Bildsignale werden also derart verteilt (mittels einer geeigneten elektronischen Ablaufsteuerung), daß die Bilrir^fnahmeeinrichtung und der jeweils mit Bildsignalen angesteuerte Monitor in die gleiche Raumrichtung weisen. Entsprechend der taktweisen Weiterbewegung der Bildaufnahmeeinrichtung werden die lagezugehörigen Monitore sequentiell angesteuert Jedem Monitor wird vorzugsweise ein elektronischer Bildspeicher zugeordnet, welcher im Takt seiner Ansteuerung mit Bildsignale eingelesen wird und damit die Wiedergabe eines gespeicherten Bildsignals auf dem zugehörigen Monitor solange aufrechterhält, bis von der Ablaufsteuerung das nächste Bildsignal geliefert wird.

Die Verweilzeit der Bildaufnahmeeinrichtung zwischen den einzelnen Schaltschritten, sprich die Taktfolgefrequenz, ist programmierbar, derart, daß mit einer niedrigen Taktfrequenz quasi-stehende Bilder und mit einer hohen Taktfrequenz flimmerfreie Lauffilm-Bilder entstehen.

Die Bildaufnahmeeinrichtung bzw. deren Schrittsteuerung kann von einer Zielverfolgungseinrichtung gesteuert werden, derart, daß das verfolgte Zielobjekt stets, auf einem der Monitore sichtbar ist, wodurch die Lageorientierung auch bei Lageveränderungen des Zielobjektes erhalten bleibt.

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit besteht darin, die Ablaufsteuerung für die Verteilung der Bildsignale auf die einzelnen Monitore bzw. deren Bildspeicher mit einer Freund-Feind-Idenfikationseinrichtung zu koppeln, um den Beobachter bei Auftauchen eines Feindobjektes auf einem der Monitore ein akustisches und/oder optisches Warnsignal.zu geben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. E5 zeigt

F i £·. 1 eine perspektivische Ansicht einer an der Außenseite eines Panzerfahrzeugs angebrachten Bildaufnahmeeinrichtung iTiit einem Beobachtungssektor bsi Verschwenken der Bildaufnahmeeinrichtung in d«r Azimutebene;

F i g. 2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Beobachiungs- und Aufklärungssystems, und

F i g, 3 eine Draufsicht auf die im Panzerturm um einen Beobachter gruppierten Bildwisdergabegeriite sowie ein schematisches Blockschaltbild der elektronischen Komponenten zur bildmäßigen Ansteuerung der Bildwiedergabegeräte.

In Fig. 1 ist mit 1 eine Bildaufnahmeeinrichtung bezeichnet, welche als Fernsehkamera oder als Wärmebildkamera ausgebildet sein kann. Unter dem Ausdruck »Bildaufnahmeeinrichtung« können auch mehrere Ka-

me ras verstanden werden, welche für eine Schwenkbewegung in verschiedenen Ebenen vorgesehen sein können. Im dargestellten Beispielsfall wird die Bildaufnahmeeinrichtung 1 in der Azimutebene (X-Y-Ebene) geschwenkt, wodurch aufgrund des öffnungswinkels 2 der s Aufnahmeoptik eine Abbildung der Bildebene 3 erzeugt bzw. aufgenommen wird.

Die Bildaufnahmeeinrichtung I ist bei dem in F i g. 2 gezeigten Ausfuhrungsbeispiel an auf der lagestabilisierten Plattform 4a eines Teleskopmastes 4 angebracht und läßt sich dort mittels nicht gezeigter Stelleinrichtungen (Servomotoren) in Azimut und Elevation frei bewegen. Der Mast 4 ist an irgendeiner geeigneten Stelle am Panzerfahrzeug angebracht, das in F i g. 2 nur schematisch durch einen Ausschnitt der Kuppel des Panzer- is turms angedeutet ist.

Die von der Aufnahmeeinrichtung 1 erzeugten Bildsignale werden per Kabel oder telemetrisch einer in Fig.3 schematisch angedeuteten Ablaufsteuerung 11 zugeführt, welche die ankommenden Bildsignale nach Maßgabe der räumlichen Stellung der Aufnahmeeinrichtung 1 auf Bildwiedergabegeräte bzw. Monitore 9 innerhalb des Panzerturms verteilt

Die Monitore 9 sind, wie aus den F i g. 2 und 3 ersichtlich ist, halbkugelförmig um den Beobachter 10 inner- 2s halb des Panzerturms verteilt angeordnet und vermitteln mit ihren Bildschirmen ein Abbild des Horizontes, welcher von der Bildaufnahmeeinrichtung 1 in der jeweils gewählten Höhenlage über dem Panzerfahrzeug gesehen wird. Insbesondere in hügeligem Gelände ist dieser Horizont wesentlicher weitergehend als der von Panzerfahrzeug aus sichtbare Horizont, so daß auch das Gelände »hinter dem Hügel« eingesehen werden kann, ohne daß es eines umständlich ausfahrbaren »Periskops« bedarf. Wesentlich ist, daß durch die kugelförmige Verteilung der Monitore 9 eine den tatsächlichen Verhältnissen getreue Orientierung des Beobachters 10 gewährleistet wird Und zwar werden die Monitore 9 von der Ablaufsteuerung 11 (F i g. 3) derart mit Bildsignalen angesteuert daß die Ausrichtung der Bildaufnahmeeinrichtung 1 in ihrer momentanen Lage exakt mit der Raumlage des angesteuerten Monitors 9 übereinstimmt Hierzu erhält die Ablaufsteuerung 11 von einer Schrittfortschaltung 17 über eine Verbindung 21 die jeweils aktuelle Lageinformation über die Ausrichtung der Bildaufnahmeeinrichtung 1. Die Ablaufsteuerung 11 verteilt entsprechend dieser Lageinformation die Bildsignale der Bildaufnahmeeinrichtung 1 auf einen ihrer Ausgänge 14, die zu jeweils einem zugeordneten Monitor 9 führen. Den Monitoren 9 ist bei der Ausführungsform nach F i g. 3 jeweils ein elektronischer Bildspeicher 7 vorgeschaltet, welcher ein ankommendes Bildsignal so lange speichert und auf dem nachgeschalteten Monitor 9 wiedergeben läßt bis von der Ablaufsteuerung 11 das nächste Bildsignal angeliefert wird.

Die Schrittfortschaltung 17 steuert die Sielleinrichtung (Servomotoren) der Bildaufnahmeeinrichtung 1 nach Maßgabe eines automatischen, programmierbaren Schrittzyklus oder dem Steuerbefehl einer Zielverfolgungseinrichtung 12, Es versteht sich, daß der Schrittzyklus vom Beobachter 10 jederzeit unterbrochen werden kann, wenn er z. B. einen Raumsektor 2 näher untersuchen möchte, insbesondere durch Brennweitenverstellung der Aufnahmeoptik. Die letztgenannte Steuerleitung vom Beobachter 10 zur Aufnahmeeinrichtung i ist in F i g. 3 nicht näher dargestellt

Die Programmierung der Schrittfortschaltung 17 legt die Schrittweite bzw. Sektorbreite sowie die Taktfrequenz fest, wobei diese Parameter auch von dem Beobachter 10 manuell gewählt werden können. Im Falle der Übersteuerung dieser Schrittschaltautomatik durch die Zielverfolgungseinrichtung 12 wird die Aufnahmeeinrichtung 1 einem Zielobjekt nachgeführt, wie dies auch für die Waffe(n) des Panzerfahrzeugs der Fall ist. Der Beobachter 10 kann die Bewegung des Zielobjektes über seinen Monitor»horizont« hinweg verfolgen und hat daher stets auch die nötige Raumorientierung, was insbesondere bei der Wahl des Feuerzeitpunktes von entscheidender Bedeutung sein kann.

Die Zielverfolgungseinrichtung 12 ist neben der Steuerleitung 18 zu der Schrittfortschaltung 17 über eine bidirektionale Steuerleitung 15 auch mit der Ablaufsteuerung verbunden, um beispielsweise von der Ablaufsteuerung die Raumsektornummer zu erhalten, in welchem der Beobachter ein Ziel entdeckt hat. Diese Initialisierung de.· Zielverfolgungsschaltung 12 wird dann von der erläuterten Übersteuerung der Schrittfortschai tung 17 abgelöst.

Um die Monitore 9 in eine vorhandene Freund-Feind-Identifikationseinrichtung 13 (F i g. 3) einzubeziehen, ist letztere über eine bidirektionale Steuerleitung 16 mit der Anlaufsteuerung 11 verbunden. Damit kann im Falle des Auftauchens eines feindlichen Objektes in dem betreffenden Monitor ein optisches und/oder akustisches Warnsignal erzeugt werden.

Die Bildschirme der Monitore 9 können in nicht dargestellter Weise mit Meßmarkierungen und dgl. zum Vermessen von wiedergegebenen Zielen versehen werden.

Es versteht sich, daß bei der automatischen Schrittfortschaltung zwischen aufeinanderfolgend abgetasteten Sektoren 2 ein Überlappungsbereich 11 (F i g. 3) eingehalten wird, um Toträume zu vermeiden. Die vorstehend erwähnte Deckungsgleichheit zwischen der Raumrichtung 13 der Aufnahrneeinrichtuug 1 und der Lage 13' des momentan angesteuerten Monitors 9 ist in F i g. 3 schematisch verdeutlicht

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 einrichtung (12) steuerbar ist Patentansprüche: 8. System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildwiedergabeein-

1. Beobachtungs- und Aufklärungssystem für richtung (1) mit einer Freund/Feind-Identifizie-Fahrzeuge, mit 5 rungseinrichtung (13) gekoppelt ist, derart, daß bei

Vorhandensein eines Feindobjektes im momentan

a) einer Bildaufnahmeeinrichtung, welche in zu- abgetasteten Kampfraumsektor ein optisches und/ mindest zwei Raumkoordinatenrichtungen frei oder akustisches Warnsignal an dem dem abgetastebeweglich ist, und ten Sektor zugeordneten Bildwiedergabegerät (9)

b) einer mit der Bildaufnahmeeinrichtung elek- io erzeugt wird.

trisch gekoppelten Bildwiedergabeeinrichtung, 9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da-

welche aus einer der Anzahl von abtastbaren durch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmeeinrich-

Raumsektoren je Umdrehung in der Azimut- tung (1) auf der gegebenenfalls lagestabilisierten

ebene entsprechende Anzahl von Bildwiederga- Plattform eines Teleskop- und/oder Schwenkarms

begeräten besteht, die zur richtungsbezogenen 15 (4) angebracht ist

Bildwiedergabe etwa kreisförmig in der Azi- 10. System nach einem der Ansprüche 1 bis9,da-

mutebene um Beobachter verteilt angeordnet durch gekennzeichnet daß die Bildaufnahmeeinrich-

sind und sequentiell'mit Bildsignalen ansteuer- tung (1) telemetrisch mit der Bildwiedergabeemrich-

bar sind, tung (9) verbunden ist

20 11. System nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, daß zur Verwen- dadurch gekennzeichnet daß nach Maßgabe der

dung in Panzerfahrzeugen die Bildaufnahmeeinrich- Abtastbewegung der Bildaufnahmeeinrichtung (1)

tung (1) in ihrer Bewegung derart steuerbar ist daß eine oder mehrere Waffen des Panzerfahrzeugs au-

die Bewegung zumindest in der Azimutebene zur tomatisch nachgeführt werden, sektorweisen Abtastung des Raums schrittweise au- 25

tomatisch oder manuell ausgelöst fortschaltbar ist

und daß die sequentielle Ansteuerung der Bildwiedergabegeräte (9) nach Maßgabe der Schrittfortschaltung (17) der Bildaufnahmeeinrichtung (1) er- Die Erfindung bezieht sich auf ein Beobachtungs- und folgt 30 Aufklärungssystem gemäß dem Oberbegriff des Patent-

2. System na; h Anspruch 1, dadurch gekennzeich- anspruchs 1. Ein derartiges System ist aus der älteren net daß die Bildaufnahm«einric.h*ung (1) stetig oder DE-OS 34 17 666 bekannt

schrittweise veränderbare Vergrößerungsstufen Bei einem bekannten Beobachtungs- und Aufklä-

aufweist rungssystem (DE-OS 30 24 330 und 31 34 012) sind um

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- 35 die Ausstiegsluke eines Panzerfahrzeugs Winkelspiegel kennzeichnet, daß den Büdwiedergabegeräten (9) kreisförmig angeordnet deren Strahlengänge durch das elektronische Bildspeicher (7) vorgeschaltet sind, Panzerdach in das Innere des Panzerturms verlaufen welche ein Bildsignal solange speichern und dessen und in die Blickebene eines dort sitzenden Beobachters Wiedergabe veranlassen, bis das in der Bildsignale- gespiegelt werden. Auf diese Weise sv,!! dem Beobachquenz nächste Bildsignal einläuft. 40 ter eine Rundumsicht vermittelt werden, was natürlich

4. System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da- nur bis zu einer bestimmten Elevation über der Azimutdurch gekennzeichnet, daß die automatisch oder ma- ebene möglich ist Der Kampfraum oberhalb des Pannuell ausgelöste Schrittfortschaltung (17) der Bild- zerfahrzeugs, dessen Beobachtung zur Abwehr von aufnahmeeinrichtung (1) derart ausgebildet ist, daß Luftangriffen wichtig ist, läßt sich mit dieser Winkelspiesich aufeinanderfolgende Abtastsektoren (2) in einer 45 gelanordnung nicht einsehen. Aus diesem Grund ist der Randzone (11) überlappen. in der Hauptbeobachtungsrichtung »Vorne« ange-

5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da- brachte Winkelspiegel zusammen mit damit baulich indurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmeeinrich- tegrierten Zusatz-AuCklärungsgeräten wie Tag- und tung (1) in einer oder in mehreren Elevationsebenen Nachtsichtgerät, Zielgerät und dgl. in der Elevation verin Schritten schwenkbar ist und eine der Anzahl von 50 schwenkbar. Indessen bleiben auch hierdurch die Beobfortschaltbaren Raumsektoren je Elevationsebene achtungs- und Aufklärungsmöglichkeiten begrenzt. Beientsprechende Anzahl von Bildwiedergabegeräten spielsweise in hügeligem Gelände, das wegen seiner oberhalb des Beobachtungsplatzes (10) im Innen- Deckungsmöglichkeiten von Panzerfahrzeugen bevorraum des Panzerfahrzeugs (8) angeordnet ist, wobei zugt wird, ist die Sicht in azimutaler Richtung auf den diese Bildwiedergabegeräte sequentiell nach Maß- 55 unmittelbaren Nahbereich begrenzt. Um zu sehen, was gäbe der Schrittfortschaltung der Biidaufnahmeein- »hinter dem Hügel« ist, ist es zwar schon bekannt, ein richtung (1) in der jeweils zugeordneten Elevations- gesondertes Aufklärungsgerät z. B. eine in der Hochebene mit Bildsignalen ansteuerbar sind, achse kontinuierlich drehende Kamera gemäß der

6. System nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da- DE-AS 21 41 590 oder der GB-PS 15 17 095, mittels eidurch gekennzeichnet, daß die Bildaufnahmeeinrich- so nes Teleskoparms auszufahren und das Bildsignal auf tung (1) eine Fernseh- oder eine Wärmebildkamera einem Monitor im Panzerturm wiederzugeben, doch ist und daß auf den Bildschirmen der als Fernseh- geht bei einem derartigen »Periskop« die Lageorientie- bzw. Wärmebildmonitore ausgebildeten Bildwieder- rung verloren.

gabegeräten (9) austauschbare Zielmarkierungen Zur Erhaltung der Lageorientierung bei einem Rund-

und/oder Strichplatten angebracht sind. 65 Sichtsystem ist e«; ferner bekannt (US-PS 43 55 328), den

7. System nach einem der Ansprüche I bis 6, da- in sechs Sektoren unterteilten Azimutwinkelbcrcich mit durch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Bild- sechs zugeordneten Fernsehkameras simultan aufzuaufnahmeeinrichtung (1) von einer Zielverfolgungs- nehmen und deren Bildsignale auf einer 360°-Lcinwand