EP0232762B1 - Method for acoustically determining the trajectory of projectiles and for the determination of the shortest distance projectile/target - Google Patents
Method for acoustically determining the trajectory of projectiles and for the determination of the shortest distance projectile/target Download PDFInfo
- Publication number
- EP0232762B1 EP0232762B1 EP87100842A EP87100842A EP0232762B1 EP 0232762 B1 EP0232762 B1 EP 0232762B1 EP 87100842 A EP87100842 A EP 87100842A EP 87100842 A EP87100842 A EP 87100842A EP 0232762 B1 EP0232762 B1 EP 0232762B1
- Authority
- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- target
- microphones
- projectile
- microphone
- sound
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41J—TARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
- F41J5/00—Target indicating systems; Target-hit or score detecting systems
- F41J5/06—Acoustic hit-indicating systems, i.e. detecting of shock waves
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S367/00—Communications, electrical: acoustic wave systems and devices
- Y10S367/906—Airborne shock-wave detection
Definitions
- the invention relates to an arrangement for acoustic projectile placement measurement, in particular for moving exercise targets, with a microphone system and evaluation devices which are intended to determine the minimum projectile / target distance while eliminating runtime errors.
- Acoustic methods for measuring floor deposition at stationary or moving targets at subsonic speed are based on the measurement of the conical shock waves generated by ultrasound-fast guns using one or more microphones.
- the relationships between the distance microphone / shock wave generation point on the projectile path and the shock wave amplitude or the shock wave duration are known.
- the shortest storey / target distance can be derived directly from this.
- both the spatial and the temporal course of the floor passage must be taken into account.
- the target movement and projectile path can be assumed as a straight line and the speeds as constant because of the brevity of this process.
- a calculation is only possible if the spatial relationship of the floor track to the target track can be established. Two options are known for this.
- DE-OS 31 22 644 describes a correction method for flying training targets, which is based on a weapon location and target location-related geometry. It requires specified, precisely adhered to flight courses, flight heights and flight speeds as well as control distances and floor speeds.
- the microphones used must be installed in the center of the target and the entire arrangement must have an acoustic spherical characteristic.
- a three-dimensional arrangement consisting of a microphone system with at least four microphones and an additional system, that is to say a total of at least five microphones, provides a target-specific geometry which enables independence from flight courses and flight heights.
- the microphone arrangement can also be located outside the target center.
- the object of the present invention is to provide an arrangement which excludes runtime errors with a minimum number of microphones and provides sufficient information for evaluation, such as signal amplitudes, signal duration and runtimes, so that only a small number of training parameters have to be defined before a shooting exercise. This object is achieved by the characterizing features of claim 1.
- the measure according to the invention offers the possibility of determining the types and number of available information with the number of microphones and their geometric position to the center of the target. This means that an optimal system can be selected depending on the mechanical and functional boundary conditions of the target / microphone system unit.
- the floor caliber used can be recognized within certain limits.
- the shape of the Mach cone generated by the projectile is taken into account when determining the projectile hand, there is no approximation by a flat wavefront. However, the shape is idealized. Errors that are known to occur at small intervals are corrected by the evaluation computer. Isotropic properties of the microphones are still assumed. The evaluation computer also corrects actual deviations from this.
- the microphone arrangement is assumed to be static.
- the microphone and target center are, however, not the actual, but "arithmetical" locations that are determined from the order of the sound, from measured time differences and the target speed.
- the shape of the Mach cone is taken into account. Only the locations calculated in this way are included in the floor path calculation.
- the microphone M is sonicated first, microphone M 2 after the measured time difference ⁇ t m .
- the known microphone distance M, M 2 * is then by the distance V Z.
- Ot m V z : target speed
- the angle of incidence ⁇ of the shock wave then applies with the speed of sound c and for the measured duration of the pulse T. Doppler corrected pulse duration to be calculated
- the target center and two microphones are on the target movement axis Z. Because of its rotational symmetry, such a one-dimensional arrangement is not able to clearly define a projectile path, but essential information is available.
- the rotationally symmetrical surfaces of the second order are created, which have straight-line generators, that is, in the general case, a single-shell rotational hyperboloid with two generators. Only this is considered below, the simple special cases of circular cones and cylinders with one share each are included.
- FIG. 3 Such a rotational hyperboloid is shown in FIG. 3.
- G and G * are any generatrix of the two groups. It can be seen that the rotational symmetry can be used to derive the same information about the distance from a target center Z m arbitrarily located on the Z axis from any generator. If this paragraph t and determined as a rotating vector family, its z-component can be determined from the sign if the bullet passage in front of or behind the aiming point was made (front-back detection).
- Any projectile path G that is conveniently located in the coordinate system can be selected for the calculations, since the distance to be determined is the same for all paths.
- Fig. 4 the microphone K in the coordinate origin, the microphone at the end of the vector L on the Z axis.
- the computed location of the microphone L is therefore in vector notation
- the distance vector 1 is placed in the XZ plane for simplification and is therefore called
- are known 1
- the components of 1 and 2 are to be calculated from this, the floor track sought is thus fixed.
- Using a third microphone outside the Z axis creates a two-dimensional microphone system. It is thus possible to select two tracks from the projectile track sets described above which are mirror-symmetrical to the microphone plane, each of the two track sets providing a solution.
- the desired target center no longer has to lie on the Z axis, but can be moved to the microphone plane.
- FIG. 5 shows a flat microphone system. It corresponds to that from FIG. 4 with the additional third microphone M. In order to simplify the calculation, it lies in the XZ plane with the vector M for the computed microphone location R 3 is the distance vector from M and the bullet trajectory G. The distance between R, and 3 at G is ⁇ t M is the measured time difference between the sound of the microphones K and M,
- the search for the pair of projectile paths is carried out by selecting any projectile path from the family and a mathematical rotation of M around the Z axis until the conditions of a system of equations are met.
- This coordinate transformation is shown in FIG. 6 as a projection into the XY plane.
- Is known M is measured
- the floor track pair can also be determined using a different approach.
- the Mach cone is used for this A (See Fig. Introduced.
- the rotation of M is then performed so that A and G enclose the Mach angle a
- this fourth microphone N is, for example, in the YZ plane at the computed microphone location N shown.
- the aid of the measured distance and the scalar product with the two possible path verifiers or by means of arithmetical rotation of N around the Z axis results in a double solution which is symmetrical to the YZ plane, of which only one is identical to a solution which was obtained with the aid of the microphone M.
- the target center can be fixed anywhere in the room with the solutions resulting from the above approaches, and therefore a target body can be defined in the evaluation computer under all bombardment situations.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur akustischen Geschoßablagemessung, insbesondere für bewegte Übungsziele, mit einem Mikrophonsystem und Auswerteeinrichtungen, die den Minimalabstand Geschoß/Ziel unter Ausschaltung von Laufzeitfehlern ermitteln sollen.The invention relates to an arrangement for acoustic projectile placement measurement, in particular for moving exercise targets, with a microphone system and evaluation devices which are intended to determine the minimum projectile / target distance while eliminating runtime errors.
Akustische Verfahren zur Geschoßablagemessung an ruhenden oder mit Unterschallgeschwindigkeit bewegten Übungszielen beruhen auf der Vermessung der von überschallschnellen Geschosen erzeugten kegelförmigen Stoßwellen unter Verwendung eines oder mehrerer Mikrophone. Die Zusammenhänge zwischen der Entfernung Mikrophon/Stoßwellenerzeugungspunkt auf der Geschoßbahn und der Stoßwellenamplitude oder der Stoßwellendauer sind bekannt. Bei nicht bewegten Zielen kann hieraus der kürzeste Abstand Geschoß/Ziel direkt abgeleitet werden.Acoustic methods for measuring floor deposition at stationary or moving targets at subsonic speed are based on the measurement of the conical shock waves generated by ultrasound-fast guns using one or more microphones. The relationships between the distance microphone / shock wave generation point on the projectile path and the shock wave amplitude or the shock wave duration are known. In the case of non-moving targets, the shortest storey / target distance can be derived directly from this.
Weiterhin ist bekannt, daß bei bewegten Zielen die direkte Messung fehlerhaft ist, so daß sich - abhängig von den vektroiellen Größen Geschoß-, Ziel- und Schallgeschwindigkeit - nur in seltenen Sonderfällen das richtige Ergebnis ergibt.Furthermore, it is known that the direct measurement is incorrect in the case of moving targets, so that - depending on the vector sizes of the projectile, target and sound speed - the correct result is obtained only in rare special cases.
Zur Vermeidung dieser Fehler muß sowohl der räumliche als auch der zeitliche Verlauf der Geschoßpassage berücksichtigt werden. Für einen solchen Passagevorgang können wegen der Kürze dieses Vorgangs die Zielbewegungs- und Geschoßbahn als eine Gerade und die Geschwin digkeiten als konstant angenommen werden. Eine Rechnung ist jedoch nur dann möglich, wenn der räumliche Bezug der Geschoßbahn zur Zielbahn hergestellt werden kann. Hierzu sind zwei Möglichkeiten bekannt.To avoid these errors, both the spatial and the temporal course of the floor passage must be taken into account. For such a passage process, the target movement and projectile path can be assumed as a straight line and the speeds as constant because of the brevity of this process. However, a calculation is only possible if the spatial relationship of the floor track to the target track can be established. Two options are known for this.
In der DE-OS 31 22 644 ist ein Korrekturverfahren für fliegende Übungsziele beschrieben, das auf einer waffenort- und zielortbezogenen Geometrie basiert. Es erfordert festgelegte, genau einzuhaltende Flugkurse, Flughöhen und Fluggeschwindigkeiten sowie Bekämpfungsentfernungen und Geschoßgeschwindigkeiten. Die verwendeten Mikrophone müssen im Zielmittelpunkt installiert sein, und die gesamte Anordnung muß eine akustische Kugelcharakteristik aufweisen.DE-OS 31 22 644 describes a correction method for flying training targets, which is based on a weapon location and target location-related geometry. It requires specified, precisely adhered to flight courses, flight heights and flight speeds as well as control distances and floor speeds. The microphones used must be installed in the center of the target and the entire arrangement must have an acoustic spherical characteristic.
Eine andere Möglichkeit wird in der EU-PS 0 003 095 beschreiben. Dort liefert eine dreidimensionale Anordnung, bestehend aus einem Mikrophonsystem mit mindestens vier Mikrophonen und einem Zusatzsystem, also insgesamt mindestens fünf Mikrophonen, eine zielbezogene Geometrie, welche die Unabhängigkeit von Flugkursen und Flughöhen ermöglicht. Die Mikrophonanordnung kann sich auch außerhalb des Zielmittelpunktes befinden.Another possibility is described in EU-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung zu schaffen, die Laufzeitfehler bei minimaler Mikrophonanzahl ausschließt und zur Auswertung hinreichende Informationen, wie Signalamplituden, Signaldauer und -laufzeiten liefert, so daß nur eine geringe Zahl von Übungsparametern vor einer Schießübung festzulegen sind. Diese Aufgabe ist durch die Kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object of the present invention is to provide an arrangement which excludes runtime errors with a minimum number of microphones and provides sufficient information for evaluation, such as signal amplitudes, signal duration and runtimes, so that only a small number of training parameters have to be defined before a shooting exercise. This object is achieved by the characterizing features of
Die erfindungsgemäße Maßnahme bietet die Möglichkeit, Arten und Anzahl der verfühbaren Informationen mit der Anzahl der Mikrophone und ihere geometrischen Lage zum Zielmittelpunkt zu bestimmen. Das bedeutet, daß in Abhängigkeit der mechanischen und funktionellen Randbedingungen der Einheit Ziel/Mikrophonsystem ein optimales System ausgewählt werden kann.The measure according to the invention offers the possibility of determining the types and number of available information with the number of microphones and their geometric position to the center of the target. This means that an optimal system can be selected depending on the mechanical and functional boundary conditions of the target / microphone system unit.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.Further developments and advantageous refinements of the invention can be found in the subclaims.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1 eine Prinzipdarstellung zur Ermittlung der Minimalentfernung Geschoß/Ziel,
- Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung der Dopplerkorrektur und des rechnerischen Mikrophonortes,
- Fig. 3 ein Rotationshyperboloid,
- Fig. 4 ein Raumdiagramm mit einem Mikrophon im Koordinatenursprung und einem am Ende eines Vektors in einer Raumachse liegenden Mikrophon,
- Fig. 5 ein Raumdiagramm mit drei in einer Ebene liegenden Mikrophonen,
- Fig. 6 ein Diagramm zur Erläuterung der Koordinatentransformation und
- Fig. 7 ein Diagramm für ein dreidimensionales Mikrophonsystem mit vier Mikrophonen.
- 1 is a schematic diagram for determining the minimum distance floor / target,
- 2 shows a representation to explain the Doppler correction and the computed microphone location,
- 3 shows a rotational hyperboloid,
- 4 shows a spatial diagram with a microphone in the coordinate origin and a microphone lying at the end of a vector in a spatial axis,
- 5 shows a spatial diagram with three microphones lying in one plane,
- Fig. 6 is a diagram for explaining the coordinate transformation and
- Fig. 7 is a diagram for a three-dimensional microphone system with four microphones.
In der Prinzipdarstellung nach Fig. 1 befindet sich der Zielmittelpunkt Zm zu, Zeitpunkt t = 0 im Koordinatenursprung und bewegt sich in Richtung der Z-Achse. Das Geschoß befindet sich zum gleichen Zeitpunkt am Ende des Ortsverktors R (t = 0), und es bewegt sich in Richtung G.
- Es gilt also:
- Zielbahn
- Geschoßbahn
- Die Momentanentfernung Ziel - Geschoß ist dann
- Diese Entfernung wird minimal, wenn
- wird.
- Die kürzeste Entfernung Emin liegt also zum Zeitpunkt
- tmin.
- tmln
- vor.
- Dieser Wert ist in *) einzusetzen und Emin zu berechnen.
- So the following applies:
- Finish line
- Bullet train
- The momentary target - floor is then
- This distance becomes minimal, though
- becomes.
- The shortest distance E min is therefore at the time
- tmin.
- t mln
- in front.
- This value must be inserted in * ) and E min calculated.
Bevor die Systeme im Einzelnen beschreiben werden, folgen zunächst einige Erklärungen und Vereinbarungen, die für alle Systeme gemeinsam gelten:
- A) Der kürzeste Abstand Geschoß/Ziel wird in vier Schritten ermittelt:
- 1. Erfassen und Übertragen der erforderlichen akustischen Daten,
- 2. Berechnung der räumlichen Lage der Geschoßbahn oder der Geschoßbahnschar, deren Elemente in Bezug auf die Zielbahn alle den gleichen Informationsgehalt haben,
- 3. Berechnung der Zeitparameter auf Geschoß- und Zielbahn,
- 4. Berechnung des kürzesten Abstandes Geschoß/Ziel.
Die Zeitparameter sind elementar aus Geschoß-, Ziel- und Schallgeschwindigkeit sowie dem Abstand zum ersten beschallten Mikrophon ableitbar. Die Geschoßbahnberechnugen werden im weiteren Verlauf ausführlich dargestellt. - B) Die Mikrophonsignale werden mittels eines geeigneten Telemetrieverfahrens einem Auswertungscomputer, der die erforderlichen Berechnungen durchführt, zugeführt.
- C) Sollen Temperatur- und Höheneinflüsse berücksichtigt werden, erfolgt die Bestimmung der aktuellen Schallgeschwindigkeit aus der Temperatur 5 nach der bekannten Beziehung
Die Messung erfolgt in der Nähe der Mikrophone, die Information wird ebenfalls mittels Telemetrie dem Auswertungscomputer zugeführt. - D) Mindestens zwei Mikrophone sind hintereinander in Zielbewegungsrichtung angeordnet, alle Mikrophonorte in Bezug auf den gewünschten Zielmittelpunkt sind bekannt.
- E) Die Abstände Mikrophon/Geschoßbahn werden über die bekannten Zusammenhänge zwischen Abstand und Stoßwellenamplitude bzw. -dauer bestimmt.
- A) The shortest distance between floor and target is determined in four steps:
- 1. acquisition and transmission of the required acoustic data,
- 2. Calculation of the spatial position of the floor track or the floor track family, the elements of which all have the same information content in relation to the destination track,
- 3. calculation of the time parameters on the projectile and target track,
- 4. Calculation of the shortest floor / target distance.
The time parameters can be derived from the floor, target and sound speed as well as the distance to the first sonic microphone. The projectile path calculations are shown in detail in the further course. - B) The microphone signals are fed to an evaluation computer, which carries out the necessary calculations, by means of a suitable telemetry method.
- C) If temperature and altitude influences are to be taken into account, the current speed of sound is determined from
temperature 5 according to the known relationship
The measurement is carried out in the vicinity of the microphones, and the information is also fed to the evaluation computer by means of telemetry. - D) At least two microphones are arranged one behind the other in the direction of target movement, all microphone locations with respect to the desired target center are known.
- E) The distances between the microphone and the bullet path are determined via the known relationships between distance and shock wave amplitude or duration.
Bei Auswertung beider Informationen ist in bestimmten Grenzen die Erkennung des verwendeten Geschoßkalibers möglich.When evaluating both pieces of information, the floor caliber used can be recognized within certain limits.
- F) Bei schnell bewgten Zielen ist eine Dopplerkorrektur der gemessenen Impulsdauer erforderlich. Der hierzu benötigte Einfallwinkel der Schallwellenfront in Bezug auf die Zielbewegungsrichtung wird aus einer Schallaufzeit-Differenzmessung zwischen den unter D) genannten Mikrophonen ermittelt.F) With fast moving targets a Doppler correction of the measured pulse duration is necessary. The angle of incidence of the sound wave front required for this in relation to the direction of target movement is determined from a difference in sound propagation time between the microphones mentioned under D).
- G) Schallaufzeit-Differenzmessungen zwischen Mikrophonen werden vorzugsweise durch Bildung und Auswertung der Kreuzkorrelationsfunktion der beteiligten beiden Mikrophonsignale durchgeführt. Dieses Verfahren liefert auch bei hohem Störgeräuschpegel große Genauigkeit und weitere Information. So werden die unter D) genannten Mikrophone gemeinsam von Windgeräusch des Zieles beschallt. Die Kreuzkorrelationsfunktion erhält daher ein Maximum, aus dessen Lage bei bekannter Schallgeschwindigkeit die Machzahl des Zieles bestimmt werden kann.G) Differences in sound propagation time between microphones are preferably carried out by forming and evaluating the cross-correlation function of the two microphone signals involved. This method provides great accuracy and further information even with high noise levels. The microphones mentioned under D) are exposed to wind noise from the target. The cross-correlation function therefore receives a maximum, from the position of which the Mach number of the target can be determined at a known speed of sound.
- H) Die Berechnungen erfolgen nach den Prinzipien der geometrischen Akustrik. Das Ausbreitungsmedium Luft wird als ruhend und homogen angenommen.H) The calculations are based on the principles of geometric acoustics. The air as a medium of propagation is assumed to be dormant and homogeneous.
Die Form des vom Geschoß erzeugten Machkegels wird bei der Bestimmung der Geschoßhan berücksichtigt, es erfolgt keine Näherung durch eine ebene Wellenfront. Die Form wird jedoch idealisiert angenommen. Fehler, die bekanntlich bei kleinen Abständen auftreten, werden vom Auswertungscomputer korrigiert. Es werden weiterhin isotrope Eingenschaften der Mikrophone angenommen. Tatsächliche Abweichungen hiervon korrigiert ebenfalls der Auswertungscomputer.The shape of the Mach cone generated by the projectile is taken into account when determining the projectile hand, there is no approximation by a flat wavefront. However, the shape is idealized. Errors that are known to occur at small intervals are corrected by the evaluation computer. Isotropic properties of the microphones are still assumed. The evaluation computer also corrects actual deviations from this.
I) Um die geometrischen Darstellungen zu vereinfachen, wird die Mikrophonanordnung ruhend angenommen. Die Mikrophon- und Zielmittelpunktsorte sind jedoch nicht die tatsächlichen, sondern "rechnerische" Orte, die aus der Reihenfolge der Beschallung, aus gemessenen Zeitdifferenzen und der Zielgeschwindigkeit ermittelt werden. Die Form des Machkegels wird hierbei berücksichtigt. Nur die so berechneten Orte fließen in die Geschoßbahnberechnung ein.I) In order to simplify the geometric representations, the microphone arrangement is assumed to be static. The microphone and target center are, however, not the actual, but "arithmetical" locations that are determined from the order of the sound, from measured time differences and the target speed. The shape of the Mach cone is taken into account. Only the locations calculated in this way are included in the floor path calculation.
In Fig. 2 ist ein Beispiel zur Erläuterung der Punkte F und I dargestellt. Das Mikrophon M, wird zuerste beschallt, Mikrophon M2 nach der gemessenen Zeitdifferenz △tm. Der bekannte Mikrophonabstand M,M2 * is dann um die Strecke VZ. Otm (Vz: Zielgeschwindigkeit) zu verringern bzw. bei umgekehrter Reihenfolge der Beschallung zu verlängern.2 shows an example to explain points F and I. The microphone M, is sonicated first, microphone M 2 after the measured time difference △ t m . The known microphone distance M, M 2 * is then by the distance V Z. To decrease Ot m (V z : target speed) or to extend it in the reverse order of the sonication.
Für den Einfallswinkel β der Stoßwelle gilt dann mit der Schallgeschwindigkeit c
Die Vorkenntnis der aktuellen Schallgeschwindigkeit ist für diese Korrektur nicht notwendig.The previous knowledge of the current speed of sound is not necessary for this correction.
Beim einfachsten System befinden sich Zielmittelpunkt und zwei Mikrophone auf der Zielbewegungsachse Z. Eine solche eindimensionale Anordnung ist auf Grund ihrer Rotationssymmetrie nicht in der Lage, eine Geschoßbahn eindeutig festzulegen, es sind jedoch wesentliche Informationen verfügbar.In the simplest system, the target center and two microphones are on the target movement axis Z. Because of its rotational symmetry, such a one-dimensional arrangement is not able to clearly define a projectile path, but essential information is available.
Bei einer gedachten Rotation des Geschoßbahn um die Z-Ahse entstehen die rotationssymmetrischen Flächen zweiter Ordnung, die geradlinige Erzeugende haben, also im allgemeinen Fall ein einschaliges Rotationshyperboloid mit zwei Erzeugendenscharen. Nur dieses wird im Folgenden betrachtet, die einfachen Sonderfälle Kreiskegel und -zylinder mit je einer Schar sind eingeschlossen.With an imaginary rotation of the projectile path around the Z axis, the rotationally symmetrical surfaces of the second order are created, which have straight-line generators, that is, in the general case, a single-shell rotational hyperboloid with two generators. Only this is considered below, the simple special cases of circular cones and cylinders with one share each are included.
In Fig. 3 ist ein solches Rotationshyperboloid dargestellt. G und G* sind je eine beliebige Erzeugende der beiden Scharen. Es wird ersichtlich, daß durch die Rotationssymmetrie aus jeder beliebigen Erzeugenden die gleiche Information über den Abstand zu einem auf der Z-Achse beliebig gelegenen Zielmittelpunkt Zm ableitbar ist. Wird dieser Abstand in als rotierende Vektorschar ermittelt, kann aus dem Vorzeichen seiner z-Komponente bestimmt werden, ob die Geschoßpassage vor oder hinter dem Zielmittelpunkt erfolgte (Vorn-Hinten-Erkennung).Such a rotational hyperboloid is shown in FIG. 3. G and G * are any generatrix of the two groups. It can be seen that the rotational symmetry can be used to derive the same information about the distance from a target center Z m arbitrarily located on the Z axis from any generator. If this paragraph t and determined as a rotating vector family, its z-component can be determined from the sign if the bullet passage in front of or behind the aiming point was made (front-back detection).
Für die Berechnungen kann eine beliebige, rechentechnisch im Koordinatensystem günstig gelegene Geschoßbahn G ausgewählt werden, da der zu ermittelnde Abstand bei allen Bahnen gleich ist.Any projectile path G that is conveniently located in the coordinate system can be selected for the calculations, since the distance to be determined is the same for all paths.
In Fig. 4 sich das Mikrophon K im Koordinatenursprung, das Mikrophon am Ende des Vektors L auf der Z-Achse. Der rechnerische Ort des Mikrophons L ist daher in Vektorschreibweise
Er steht wie Vektor
Ist △tL die gemessene Zeitdifferenz zwischen der Beschallung der Mikrophone K und L, legt das Geschoß die Streckt △tLVG zurück. Es gilt daher
Bekannt sind die Größen c, VG, MG und , die Größen |1|,|R2]und △tL werden gemessen. Hieraus sind die Komponenten von 1, und 2 zu berechnen, die gesuchte Geschoßbahn liegt damit fest.The sizes c, V G , M G and, the sizes | are known 1 |, | R 2 ] and △ t L are measured. The components of 1 and 2 are to be calculated from this, the floor track sought is thus fixed.
Gemäß Fig. 4 ist folgendes Gleichungssystem ansetzbar:
Die Lösung zeigt, daß die für die Vorn-Hinten-Erkennung erforderliche z-Komponente der Abstände eindeutig bestimmt ist.The solution shows that the z-component of the distances required for the front-rear detection is clearly determined.
Die Vorzeichen von x1 und y2 sind frei wählbar, das Vorzeichen von x2 muß dem von x1 gliech sein, da x, in X2 enthalten ist.The signs of x 1 and y 2 are freely selectable, the sign of x 2 must be the same as that of x 1 , since x is contained in X2 .
Es existieren also durch den gewählten Ansatz vier explizite Lösungen mit der Eingenschaft der Spiegelsymmetrie zur X-Z-Ebene bzw. zur Y-Z-Ebene. Keine der Lösungen muß jedoch die tatsächliche Geschoßbahn sein. Für die Berechnung des kürzesten Abstandes kann eine beliebige BahnThere are therefore four explicit solutions based on the chosen approach with the property of mirror symmetry to the X-Z plane or to the Y-Z plane. However, none of the solutions need to be the actual floor trajectory. Any path can be used to calculate the shortest distance
Durch Verwendung eines dritten Mikrophons außerhalb der Z-Achse entsteht ein zweidimensionales Mikrophonsystem. Es ist damit möglich, aus den vorstehend beschiebenen Geschoßbahnscharen zwei Bahnen zu selektieren, die spiegelsymmetrisch zur Mikrophonebene sind, jede der zwei Bahnscharen liefert eine Lösung. Der gewünschte Zielmittelpunkt muß nicht mehr auf der Z-Achse liegen, sondern kann in die Mikrophonenbene verlegt werden. Es ist auch möglich, in dieser Ebene Zielflächen, zum Beispiel in Form von Fahrzeugsilhoutten im Auswertecomputer zu definieren. Erfolgt der Beschuß des Ziels nur aus einem der Halbräume, die durch die Mikrophonebene festgelegt werden, ist die Geschoßbhan sogar eindeutig festlegbar, und es kann ein Zielkörper definiert werden.Using a third microphone outside the Z axis creates a two-dimensional microphone system. It is thus possible to select two tracks from the projectile track sets described above which are mirror-symmetrical to the microphone plane, each of the two track sets providing a solution. The desired target center no longer has to lie on the Z axis, but can be moved to the microphone plane. It is also possible to define target areas in this level, for example in the form of vehicle silhouettes in the evaluation computer. If the target is shot from only one of the half-spaces defined by the microphone level, the projectile rail can even be clearly defined and a target body can be defined.
In Fig. 5 ist ein ebenes Mikrophonsystem dargestellt. Es entspricht dem aus Fig. 4 mit dem zusätzichen dritten Mikrophon M. Um die Rechnung zu vereinfachen, liegt es in der X-Z-Ebene mit dem Vektor M zum rechnerischen Mikrophonort
Ist G zur X-Y-Ebene parallel, wird |L| = 0. Da 1 in der X-Z-Ebene angenommen ist, muß
Die Festlegung des gesuchten Geschoßbahnpaares erfolgt durch Auswahl einer beliebigen Geschoßbahn aus der Schar und eine rechnerische Rotation von M um die Z-Achse, bis die Bedingungen eines Gleichungssystems erfüllt sind.The search for the pair of projectile paths is carried out by selecting any projectile path from the family and a mathematical rotation of M around the Z axis until the conditions of a system of equations are met.
Die Koordinaten des um den Winkel Ψ zu drehenden Mikrophons sind dann
In Fig. 6 ist diese Koordinatentransformation als Projektion in die X-Y-Ebene dargestellt. Die ausgewählt Geschoßbahn ist durch die Abstandsverktoren
Bekannt ist
Gemäß Fig. 5 und 6 ist folgendes Gleichungssystem ansetzbar:
Es liefert als Lösung
Für yMΨ existieren, bedingt durch die Spiegelsymmetrie zur X-Z-Ebene, zwei Lösungen. Die in Fig. 6 dargestellte Projektion der Lösung in die X-Y-Ebene ist also noch an der X-Achse zu spiegeln (
Die Festlegung des Geschoßbahnpaares kann auch über einen anderen Ansatz erfolgen. Hierzu wird die Machkegelerzeugende
Wird das zweidimensionale Mikrophonsystem durch ein viertes Mikrophon außerhalb der Mikrophonebene X-Z erweitert, kann eine Geschoßbahn eindeutig bestimmt werden. In Fig. 7 is dieses vierte Mikrophon N beispielsweise in der Y-Z-Ebene am rechnerischen Mikrophonort
Ein Ansatz mit Hilfe des Machwinkels a ohne Kenntnis des Abstandes |R4| ist ebenfalls möglich. Gemäß Fig. 7 gilt
Wie in den vorstehenden Rechnungen ausgeführt, ergibt sich |△N| aus einer der möglichen Laufzeitdifferenzen, zum Beispiel zu Mikrophon K, die Machkegelerzeugende B folgt dann aus der Vektorsumme
Erfüllt dieser Vektor das obenstehende Skalarprodukt nicht, ist die zweite Möglichkeit mit R," und GN" die damit eindeutig bestimmte Geschoßbahn.If this vector does not meet the scalar product above, the second option with R, "and G N " is the uniquely determined projectile path.
Der Zielmittelpunkt kann mit den aus den vorstehenden Ansätzen sich ergebenen Lösungen beliebig im Raum festgeleft werden, und es kann daher unter allen Beschußsituationen eine Zielkörper im Auswertungscomputer definiert werden.The target center can be fixed anywhere in the room with the solutions resulting from the above approaches, and therefore a target body can be defined in the evaluation computer under all bombardment situations.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AT87100842T ATE53654T1 (en) | 1986-02-08 | 1987-01-22 | PROCEDURE FOR ACOUSTIC DETECTION OF BULLET PATHS AND DETERMINATION OF THE SHORTEST BULLET/TARGET DISTANCE. |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3603991 | 1986-02-08 | ||
DE3603991 | 1986-02-08 | ||
DE19863612352 DE3612352A1 (en) | 1986-02-08 | 1986-04-12 | ARRANGEMENT FOR ACOUSTICALLY DETECTING FLOOR RAILWAYS AND DETERMINING THE SHORTEST DISTANCE OF THE FLOOR / TARGET |
DE3612352 | 1986-04-12 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EP0232762A1 EP0232762A1 (en) | 1987-08-19 |
EP0232762B1 true EP0232762B1 (en) | 1990-06-13 |
Family
ID=25840828
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EP87100842A Expired - Lifetime EP0232762B1 (en) | 1986-02-08 | 1987-01-22 | Method for acoustically determining the trajectory of projectiles and for the determination of the shortest distance projectile/target |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4805159A (en) |
EP (1) | EP0232762B1 (en) |
DE (1) | DE3612352A1 (en) |
Families Citing this family (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3823490C2 (en) * | 1988-07-11 | 1994-08-11 | Ingbuero Fuer Elektro Mechanis | Device for the automatic electronic determination of the hit coordinates of ultrasound-fast projectiles on flying targets |
DE3843601A1 (en) * | 1988-12-23 | 1990-06-28 | Ingbuero Fuer Elektro Mechanis | Method and device for automatic measurement and indication of the hit coordinates of supersonic projectiles on flying targets |
DE3914179A1 (en) * | 1989-04-28 | 1990-10-31 | Herwig Fischer | METHOD FOR DETERMINING THE HIT LOCATION WHILE SHOOTING EXERCISE GOALS |
SE467550B (en) * | 1990-01-18 | 1992-08-03 | Lasse Kristian Karlsen | INDICATOR DEVICE FOR DETERMINING THE PROJECTILES 'RANGE |
US5241518A (en) * | 1992-02-18 | 1993-08-31 | Aai Corporation | Methods and apparatus for determining the trajectory of a supersonic projectile |
SE506657C2 (en) * | 1996-03-29 | 1998-01-26 | Haakan Appelgren | Method and apparatus for projectile measurement |
IL118846A (en) * | 1996-07-14 | 2000-07-16 | Levanon Nadav | Method and apparatus for acoustic monitoring of the trajectory of a supersonic projectile |
DE19713516A1 (en) * | 1997-04-02 | 1998-10-22 | Graul Werner Dr Ing | Determining passive track of acoustic or other radiation emittents under water |
US6563763B2 (en) * | 2001-04-03 | 2003-05-13 | Aai Corporation | Method and system for correcting for curvature in determining the trajectory of a projectile |
US20060063574A1 (en) | 2003-07-30 | 2006-03-23 | Richardson Todd E | Sports simulation system |
US20070238539A1 (en) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Wayne Dawe | Sports simulation system |
US9199153B2 (en) | 2003-07-30 | 2015-12-01 | Interactive Sports Technologies Inc. | Golf simulation system with reflective projectile marking |
US7544137B2 (en) * | 2003-07-30 | 2009-06-09 | Richardson Todd E | Sports simulation system |
KR101244440B1 (en) * | 2004-07-02 | 2013-03-18 | 트랙맨 에이/에스 | A method and an apparatus for determining a deviation between an actual direction of a launched projectile and a predetermined direction |
US8861311B2 (en) * | 2010-04-23 | 2014-10-14 | Vanderbilt University | System and method for estimating projectile trajectory and source location |
US9135831B2 (en) * | 2013-01-24 | 2015-09-15 | Bryan P. O'Keefe | System and method for demonstrating a path of a projectile |
IL295152A (en) | 2022-07-27 | 2024-02-01 | Synchrosense Ltd | Compact supersonic projectile tracking |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE7342400U (en) * | 1974-04-04 | Dornier System Gmbh | Support structure | |
DE2603061A1 (en) * | 1976-01-28 | 1977-08-11 | Elektro Mechanischer Fluggerae | Aerial practice target drag sleeve - has central sound receiver sensing passing ground fired projectiles |
GB1553251A (en) * | 1976-05-20 | 1979-09-26 | Ms Instr Ltd | Position determining system |
GB1580253A (en) * | 1977-02-21 | 1980-11-26 | Australasian Training Aids Pty | Firing range |
SE7714913L (en) * | 1977-12-29 | 1979-06-30 | Swedair Ab | PROCEDURE AND DEVICE FOR DETERMINING THE BOOM DISTANCE |
DE3122644A1 (en) * | 1981-06-06 | 1982-12-23 | Hartmut Ing.(Grad.) 8035 Gauting Euer | Method for acoustic measurement of the hit offset when firing at airborne practice targets |
US4505481A (en) * | 1982-07-06 | 1985-03-19 | Australasian Training Aids (Pty.) Ltd. | Inflatable target apparatus |
DE3341549A1 (en) * | 1983-11-17 | 1985-05-30 | Rhein-Flugzeugbau GmbH, 4050 Mönchengladbach | AIR TOWING TARGET ARRANGEMENT |
-
1986
- 1986-04-12 DE DE19863612352 patent/DE3612352A1/en active Granted
-
1987
- 1987-01-22 EP EP87100842A patent/EP0232762B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-02-09 US US07/012,241 patent/US4805159A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3612352C2 (en) | 1992-12-17 |
DE3612352A1 (en) | 1987-08-13 |
EP0232762A1 (en) | 1987-08-19 |
US4805159A (en) | 1989-02-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0232762B1 (en) | Method for acoustically determining the trajectory of projectiles and for the determination of the shortest distance projectile/target | |
DE3204874C2 (en) | Passive method for obtaining target data from a sound source | |
DE69727913T2 (en) | PURCHASE OF GROUPS | |
DE2952315C2 (en) | ||
DE69119583T2 (en) | DEVICE FOR ACOUSTIC EVALUATION OF A FLOOR FLIGHTWAY | |
EP2681584A1 (en) | Methods for detecting the flight path of projectiles | |
DE3936359A1 (en) | METHOD FOR DETERMINING THE TARGET DIRECTION AND DISTANCE FROM SOUND GENERATING TARGETS | |
DE3322500C2 (en) | ||
EP1410060A1 (en) | Method for passive determination of target data | |
DE3531230C2 (en) | ||
DE2942355A1 (en) | DEVICE FOR DETECTING THE CONTINUITY OF A PROJECTILE | |
DE10130297A1 (en) | Method for determining the target position of a sound-emitting target | |
DE69207504T2 (en) | Procedure for determining the position of objects | |
EP0253277B1 (en) | Passive method for estimating data of a target moving in water and radiating time continuous sound signals | |
EP0530476B1 (en) | Device and method for electroacoustic angular measurement of ultrasonic shells passing towed air targets | |
DE2802936C2 (en) | ||
DE3200820C2 (en) | ||
DE19520115A1 (en) | Method for determining the roll position of a rolling flying object | |
EP0962784B1 (en) | Method of passively determining target data | |
DE3528075A1 (en) | Method and device for stereo-acoustic hit position measurement of projectiles | |
DE3345021A1 (en) | Passive method for estimating state variables of a moving target radiating sound pulses into water | |
EP0115044B1 (en) | Method for tactical situation reconnaissance | |
DE10305896B3 (en) | Method for determining the position of an object in space by means of a signal emitted by the object and received by receivers | |
DE10119586A1 (en) | Flight data measurement device has laser light sensors connected to evaluation device for generating signals depending on whether shell has flown through line laser beam or not | |
EP3435108A1 (en) | Method for detecting a transmitter with a search device and search device for carrying out a method of this type |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PUAI | Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH ES FR GB GR IT LI LU NL SE |
|
17P | Request for examination filed |
Effective date: 19870811 |
|
17Q | First examination report despatched |
Effective date: 19880425 |
|
GRAA | (expected) grant |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210 |
|
STAA | Information on the status of an ep patent application or granted ep patent |
Free format text: STATUS: THE PATENT HAS BEEN GRANTED |
|
AK | Designated contracting states |
Kind code of ref document: B1 Designated state(s): AT BE CH ES FR GB GR IT LI LU NL SE |
|
PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: IT Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRE;WARNING: LAPSES OF ITALIAN PATENTS WITH EFFECTIVE DATE BEFORE 2007 MAY HAVE OCCURRED AT ANY TIME BEFORE 2007. THE CORRECT EFFECTIVE DATE MAY BE DIFFERENT FROM THE ONE RECORDED.SCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 19900613 Ref country code: BE Effective date: 19900613 Ref country code: GR Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 19900613 Ref country code: NL Effective date: 19900613 |
|
REF | Corresponds to: |
Ref document number: 53654 Country of ref document: AT Date of ref document: 19900615 Kind code of ref document: T |
|
ET | Fr: translation filed | ||
PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: ES Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT Effective date: 19900924 |
|
GBT | Gb: translation of ep patent filed (gb section 77(6)(a)/1977) | ||
NLV1 | Nl: lapsed or annulled due to failure to fulfill the requirements of art. 29p and 29m of the patents act | ||
PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: AT Effective date: 19910122 |
|
PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: CH Effective date: 19910131 Ref country code: LU Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES Effective date: 19910131 Ref country code: LI Effective date: 19910131 |
|
PLBE | No opposition filed within time limit |
Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261 |
|
26N | No opposition filed | ||
REG | Reference to a national code |
Ref country code: CH Ref legal event code: PL |
|
PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: FR Payment date: 19921127 Year of fee payment: 7 |
|
PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: SE Payment date: 19921216 Year of fee payment: 7 |
|
PGFP | Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: GB Payment date: 19930126 Year of fee payment: 7 |
|
PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: GB Effective date: 19940122 |
|
PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: SE Effective date: 19940123 |
|
GBPC | Gb: european patent ceased through non-payment of renewal fee |
Effective date: 19940122 |
|
PG25 | Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo] |
Ref country code: FR Effective date: 19940930 |
|
REG | Reference to a national code |
Ref country code: FR Ref legal event code: ST |
|
EUG | Se: european patent has lapsed |
Ref document number: 87100842.1 Effective date: 19940810 |