DE3043767A1 - METHOD AND ARRANGEMENT FOR AIR-AIR SHOOTING SIMULATION - Google Patents
METHOD AND ARRANGEMENT FOR AIR-AIR SHOOTING SIMULATIONInfo
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Description
19. November 1980November 19, 1980
THOMSON - CSFTHOMSON - CSF
173, Bd. Haussmann173, vol. Haussmann
75008 PARIS / Frankreich75008 PARIS / France
Unser Zeichen: T 3383Our reference: T 3383
Verfahren und Anordnung zur Luft-Luft-SchießsimulationProcedure and arrangement for air-to-air shooting simulation
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Anordnung zur Luft-Luft-Schießsimulation.The invention relates to a method and an arrangement for air-to-air shooting simulation.
Das Training von Piloten im Luft-Luft-Schießen, d.h. im Schießen auf ein bewegliches Luftziel, das im allgemeinen ein zu treffendes Feindflugzeug repräsentiert, erfolgt in bekannter Weise durch tatsächliches Schießen auf ein geschlepptes Ziel. Dieses Verfahren hat zahlreiche Nachteile. Da das Ziel geschleppt ist, kann es nur begrenzte Fortbewegungen ausführen, um dem Schuß der Verfolger zu entkommen; diese Fortbewegungen entsprechen nicht den tatsächlichen Bedingungen eines selbständig gelenkten Ziels. Außerdem müssen die Kosten von Granaten und verschiedener verwendeter Geschosse berücksichtigt werden, was die Dauer und die Anzahl der Trainingseinheiten beeinflussen kann.The training of pilots in air-to-air shooting, i.e. shooting at a moving aerial target, which is generally a target to be hit Representing enemy aircraft takes place in a known manner by actually shooting at a towed target. This The method has numerous disadvantages. Since the target is towed, there is limited range of motion to prevent the shot to escape the pursuer; these movements do not correspond to the actual conditions of an independently driven one Target. Also, it is necessary to take into account the cost of grenades and various projectiles used, what can affect the duration and number of training sessions.
£0. 41. SO£ 0. 41. SO
Mit Hilfe der Erfindung sollen diese Nachteile beseitigt werden, indem ein simulierter Schuß abgefeuert wird, bei dem keine echten Geschosse, sondern ein Lichtstrahlenbündel verwendet wird, was das Schießen auf ein unabhängiges Ziel erlaubt.With the help of the invention these disadvantages are to be eliminated by firing a simulated shot at which does not use real projectiles but a bundle of light rays, which means shooting at an independent target permitted.
Die sich ergebenden Vorteile sind darin zu sehen, daß die in Ausbildung befindlichen Piloten unter Schießbedingungen gesetzt werden, die im wesentlichen den tatsächlichen Verhältnissen entsprechen, da das Ziel völlig frei manövrieren kann, und daß bei vergleichbaren Kosten die Dauer und die Anzahl der Trainingseinheiten vergrößert werden können.The resulting advantages can be seen in the fact that the pilots in training under shooting conditions which essentially correspond to the actual conditions, since the target can be maneuvered completely freely can, and that the duration and the number of training units can be increased at comparable costs.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung werden die fiktiven Granaten so betrachtet, als würden sie synchron mit der regelmäßigen Aussendung eines Lichtimpulses abgefeuert, und ihre Richtungen und Positionen werden periodisch unter Berücksichtigung der Fortbewegung des Ziels und des Flugzeugs zur Erzielung eines Schießergebnisses durch Berechnung bestimmt.According to a feature of the invention, the fictional grenades are considered to be in sync with the regular one Emitting a pulse of light is fired, and their directions and positions are periodically taking into account the Movement of the target and the aircraft to achieve a shooting result determined by calculation.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält die erfindungsgemäße Anordnung einen Impulslaserstrahler, ein Diasporameter zum Ausrichten der Achse des ausgesendeten Strahlenbündels, eine Empfangsoptik, die die empfangene Strahlung in einem mit dem Sendefeld koaxialen Empfangsfeld empfängt und auf einen Photodetektor mit vier Quadranten fokussiert, wobei die erfaßten Signale einer Entfernungsmeßschaltung zum Messen des Abstandes zwischen dem Flugzeug und dem Ziel und einer Ablagemeßschaltung zum Messen der V7inkelablage des Ziels zugeführt werden, einen Rechner, der periodisch aus der Position des Ziels und aus Flug- und Höhendaten des Flugzeugs die Visierrichtung gemäß der Richtung der fiktiven gefährlichen Granate bestimmt, die im wesentlichen im gleichen AbstandAccording to a further feature of the invention, the invention includes Arrangement of a pulsed laser emitter, a diasporameter for aligning the axis of the emitted beam, receiving optics that receive the received radiation in a receiving field that is coaxial with the transmitting field and focused on a photodetector with four quadrants, the detected signals being sent to a distance measuring circuit for measuring of the distance between the aircraft and the target and an offset measuring circuit for measuring the angular deflection of the target be, a computer that periodically from the position of the target and from flight and altitude data of the aircraft the direction of sight is determined according to the direction of the fictitious dangerous grenade, which is essentially at the same distance
vom Flugzeug wie das Ziel liegt, damit das Schießergebnis durch Ablagemessung erhalten wird.from the plane as the target lies so the shooting result is obtained by offset measurement.
Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigen:The invention will now be explained by way of example with reference to the drawing. Show it:
Fig. 1 ein allgemeines Schaltbild einer Anordnung zur Schießsimulation nach der Erfindung,Fig. 1 is a general circuit diagram of an arrangement for shooting simulation according to the invention,
Fig. 2 und 3Figs. 2 and 3
Diagramme zur Erläuterung des Verfahrens zum Simulieren eines fiktiven Schusses und zur Definition der gefährlichen Granate,Diagrams to explain the method for simulating a fictitious shot and for definition the dangerous grenade,
Fig. 4 ein Diagramm der Felder für das Senden , dem Empfang und dergleichen,4 is a diagram of the fields for sending, receiving and the like;
Fig. 5 ein chronologisches Diagramm des periodischen Verarbeitungsprozesses, der von der Schießsimulationsanordnung angewendet wird,5 shows a chronological diagram of the periodic processing process, which is used by the shooting simulation arrangement,
Fig. 6 -eine Ausführungsform der Simulationsanordnung und Fig. 7 ein Schaltbild der Simulationsanordnung.6 shows an embodiment of the simulation arrangement and 7 shows a circuit diagram of the simulation arrangement.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung zur Luft-Luft-Schießsimulation enthält Vorrichtungen zum Aussenden eines Lichtstrahlenbündels mit bestimmter Divergenz zur überdeckung eines beabsichtigten Anstrahlungsfeldes; die Aussendung wird in Form eines periodischen Lichtimpulses durchgeführt. Diese Sendevorrichtungen sind vorzugsweise mittels eines Impulslasers 1 und einer divergierenden Optik 2, die von einer einfachen Linse gebildet sein kann, verwirklicht. Das erzeugte StrahlenbündelThe arrangement shown in FIG. 1 for air-to-air shooting simulation contains devices for emitting a light beam with a certain divergence to cover a intended irradiation field; the transmission is carried out in the form of a periodic light pulse. These sending devices are preferably by means of a pulsed laser 1 and a diverging optic 2 that of a simple lens can be formed, realized. The generated beam
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weist bezüglich seiner optischen Achse Z einen Divergenzwinkel +Q auf. Ausgangsseitig ist eine Ablenkvorrichtung vorgesehen, mit der die Lage der Achse Z in einem bestimmten Ablenkfeld mit dem halben Scheitelwinkel 3 modifiziert wird. Die Ablenkvorrichtung besteht hierbei aus einem Diasporameter mit zwei an einer Fläche aneinandergefügten Prismen 3-4, die mit Hilfe von Nachführungsreglern 5 und 6 durch Durchführung einer Drehbewegung angetrieben werden. Ein gegen die Achse Z geneigter reflektierender Spiegel 7 ermöglicht es, die von einer Fokussierungsoptik 8 empfangene Strahlung gegen einen.Detektor 9 mit vier Quadranten zu reflektieren. Der Spiegel ist zwischen der Linse 2 und dem Diasporameter 3-4 angeordnet, und er weist in der Mitte ein Loch auf, damit die Laserstrahlung durchgelassen werden kann. Die Empfangsoptik 7-8 mit dem Detektor 9 bestimmt ein Empfangsfeld, das koaxial zum Sendefeld und innerhalb dieses Sendefeldes liegt, also einen halben Scheitelwinkel von höchstens Θ aufweist. Die koaxiale Lage wird dadurch erhalten, daß die Neigung des ebenen Spiegels 7 auf der Achse Z so eingestellt wird, daß diese Richtung im reflektierten Zustand der Richtung der Achse Z! der Empfangsvorrichtungen 8-9 entspricht. Der Empfangsteil enthält hinter dem Detektor 9 eine Ablagemeßschaltung 10 und eine Entfernungsmeß schaltung 11. Die Ablagemeßschaltung 10 erzeugt in bekannter Weise die Bildkoordinaten EX, EY des festgestellten Ziels in bezug auf zwei kartesische Bezugskoordinatenachsen X und Y; diese Bildkoordinaten drücken die Winkelablage des Ziels bezüglich der Achse aus. Die Ablagewerte werden von der Ablagemeßschaltung 10 mittels der vier Detektorausgänge berechnet. Im Gegensatz dazu sind diese Ausgänge zur Versorgung der Entfernungsmeßschaltung 11 zu einem einzigen Ausgang vereinigt, die den Abstand D des Ziels vom schießenden Flugzeug mißt, indem sie eine Zeitmessung zwischen dem Sendezeitpunkt eines Impulses und dem Zeitpunkt der Feststellung eines Echos durchführt. has an angle of divergence + Q with respect to its optical axis Z. On the output side, a deflection device is provided with which the position of the axis Z is modified in a specific deflection field with half the vertex angle 3. The deflection device consists of a diasporameter with two prisms 3-4 attached to one another on a surface, which are driven with the aid of tracking regulators 5 and 6 by performing a rotary movement. A reflecting mirror 7 inclined towards the axis Z makes it possible to reflect the radiation received by a focusing optics 8 against a detector 9 with four quadrants. The mirror is arranged between the lens 2 and the diasporameter 3-4, and it has a hole in the middle so that the laser radiation can be transmitted. The receiving optics 7-8 with the detector 9 determine a receiving field which is coaxial with the transmitting field and within this transmitting field, that is to say has half a vertex angle of at most Θ. The coaxial position is obtained in that the inclination of the plane mirror 7 on the axis Z is set so that this direction in the reflected state corresponds to the direction of the axis Z ! of receiving devices 8-9. The receiving part contains behind the detector 9 a Ablagemeß circuit 10 and a distance measuring circuit 11. The Ablagemeß circuit 10 generates in a known manner the image coordinates EX, EY of the determined target with respect to two Cartesian reference coordinate axes X and Y; these image coordinates express the angular deviation of the target with respect to the axis. The offset values are calculated by the offset measuring circuit 10 by means of the four detector outputs. In contrast, these outputs are combined into a single output for supplying the range finder circuit 11 which measures the distance D of the target from the firing aircraft by measuring the time between the instant of transmission of a pulse and the instant of detection of an echo.
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Es sei bemerkt, daß der optische Empfangsweg durch eine optische Filtervorrichtung vervollständigt ist, die im Band der Laserstrahlung wirksam ist, und daß das Ziel dadurch zur Mitwirkung ausgebildet ist, daß es mit einer Reflektorvorrichtung (einem Katadiopter oder einer anderen) ausgestattet ist, die an die verwendete Anstrahlungsfrequenz angepaßt ist. Diese herkömmlichen Vorrichtungen sind nicht dargestellt worden.It should be noted that the optical reception path is completed by an optical filter device which is provided in the Band of the laser radiation is effective, and that the target is designed to cooperate in that it is with a Reflector device (a Katadiopter or another) is equipped, which is adapted to the irradiation frequency used is adapted. These conventional devices have not been shown.
Der Rest der Anordnung besteht im wesentlichen aus einer Schnittstellenschaltung 12 und einem Rechner 13. Die Schnittstellenschaltung 12 verbindet den Rechner 13 mit der Entfernungsmeßschaltung 11 und der Ablagemeßschaltung 10 sowie mit den Positionsregelschaltungen 5-6 des Diasporameters 3-4.The rest of the arrangement consists essentially of an interface circuit 12 and a computer 13. The interface circuit 12 connects the computer 13 with the distance measuring circuit 11 and the Ablagemeß circuit 10 as well as with the position control circuits 5-6 of the diaspore meter 3-4.
Der Rechner 13 kann als Teil der Hardware angesehen werden, mit der das Trägerflugzeug bereits ausgestattet ist; außerdem sind Elemente 14 und 15 vorhanden, die verschiedene Meßfühler bzw. den dem Piloten am Steuerknüppel zur Verfügung stehenden Abzug der Kanone repräsentieren. Die Anordnung kann somit von der Gruppe der Baueinheiten 1 bis 12 gebildet werden, die an Bord installiert und mit dem Rechner verbunden .sind. Die Verbindungen umfassen eine Steuerleitung ST zum Laserstrahler 1 sowie zwei jeweils in einer übertragungsrichtung wirksame Übertragungsleitungen B1 , B2 zur Schnittstellenschaltung 12.The computer 13 can be viewed as part of the hardware, with which the carrier aircraft is already equipped; there are also elements 14 and 15 which are different sensors or represent the trigger of the cannon available to the pilot on the control stick. The arrangement can thus are formed by the group of units 1 to 12 that are installed on board and connected to the computer. The connections include a control line ST to the laser emitter 1 and two each in one direction of transmission effective transmission lines B1, B2 to the interface circuit 12.
Nachdem nun der Aufbau der Anordnung anhand von Fig. 1 erläutert worden ist, wird nun die Arbeitsweise beschrieben, die das angewendete Prinzip und das verwirklichte Verfahren erkennen läßt.Now that the structure of the arrangement has been explained with reference to FIG. 1, the mode of operation will now be described reveals the principle used and the process implemented.
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Das Prinzip besteht darin, daß der Abschuß von fiktiven Granaten anstelle von echten Granaten mit gegebenen ballistischen Kennwerten definiert wird, daß praktisch an jedem Zeitpunkt die Lage und die Bahn dieser fiktiven Granaten bekannt ist und daß daraus das Schießergebnis abgeleitet wird.The principle is that the firing of fictitious grenades instead of real grenades with given ballistic Characteristic values are defined that practically at any point in time the position and the path of these fictitious shells is known and that the shooting result is derived from it.
Die Zeitpunkte des Schusses werden durch Aussendung eines Laserstrahls definiert, wobei angenommen wird, daß mit jedem ausgesendeten Impuls eine fiktive Granate synchron mit diesem Impuls abgeschossen wird. Die Anfangsrichtung des Schusses ist die Richtung der Kanonenachse, deren Lage in bezug auf das Bezugsflugzeug bekannt ist. Die angeschlossenen Meßfühler 14 ermöglichen es, an jedem Zeitpunkt die Kenntnis über die Flug- und Höhenparameter des Plugzeugs zu erhalten; diese Informationen werden in digitale Daten umgesetzt und zum Rechner 13 übertragen. Mit Hilfe dieser Daten kann der Rechner 13 die jeweiligen Richtungen entsprechend den Flugbahnen der aufeinanderfolgenden fiktiven Granaten sowie die jeweiligen Positionen dieser Granaten berechnen. Damit der Rechner nicht mit unnötigen Daten belastet wird, ist die Anzahl der berücksichtigten Granaten auf eine Zahl n, beispielsweise η = 10, begrenzt, die die η zuletzt abgefeuerten Schüsse umfaßt. Die Berechnungen werden periodisch beispielsweise in der Schußfolge, d.h. in der Arbeitsfolge des Laserstrahlers, aktualisiert.The times of the shot are defined by emitting a laser beam, assuming that with each emitted pulse a fictitious grenade is fired synchronously with this pulse. The starting direction of the shot is the direction of the gun axis, the position of which is known with respect to the reference aircraft. The connected sensors 14 make it possible to obtain knowledge of the flight and altitude parameters of the plug-in tool at any point in time; these Information is converted into digital data and transmitted to computer 13. With the help of this data, the computer can 13 the respective directions corresponding to the trajectories of the successive fictitious grenades as well as the respective Calculate the positions of these grenades. So that the computer is not burdened with unnecessary data, the number of grenades taken into account are limited to a number n, for example η = 10, which includes the η most recently fired shots. The calculations are made periodically, for example in the sequence of shots, i.e. in the sequence of operations of the laser beam, updated.
Die fiktive Granate, die das Ziel treffen kann, bildet die gefährliche Granate, die zur Angabe eines Schießergebnisses identifiziert wird. Zu diesem Zweck ist es notwendig, die Fortbewegung des Ziels zu kennen; diese Fortbewegung ist aufgrund von Entfernungsdaten D und von Ablagedaten EX, EY bekannt, die zum Rechner übertragen werden. Das SchießergebnisThe fictional grenade that can hit the target forms the dangerous grenade that is used to indicate a shooting result is identified. For this purpose it is necessary to know the locomotion of the target; this locomotion is known on the basis of distance data D and storage data EX, EY, which are transmitted to the computer. The shooting result
=20 , AA. ίΰ = 20, AA . ίΰ
ist vorzugsweise durch die Berechnung des Winkels ε zwischen der Richtung Ziel - schießendes Flugzeug und der Richtung Ziel - gefährliche Granate gegeben, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Diese fiktiven Granaten oder Geschosse Pj-1, Pj/ Pj+1 sind zuvor an den Zeitpunkten tj-T, tj, tj+T abgeschossen worden; T ist die Sendeperiode. Die gefährliche Granate Pj ist diejenige, die im betrachteten BerechnungsZeitpunkt das Ziel C mit größter Wahrscheinlichkeit trifft.is preferably by calculating the angle ε between the direction target - firing aircraft and the direction Target - given dangerous grenade, as shown in Fig. 2. These fictional grenades or projectiles Pj-1, Pj / Pj + 1 were previously shot at times tj-T, tj, tj + T; T is the transmission period. The dangerous grenade Pj is the one the target C at the time of calculation under consideration most likely hits.
Im anschließenden Beispiel ist die gefährliche Granate ein wenig anders definiert, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt ist. Es handelt sich dabei um eine fiktive Granate P'j, die sich am betrachteten Zeitpunkt der Berechnung im gleichen Abstand D vom schießenden Flugzeug A wie das Ziel C befindet, und deren Position mit Hilfe von zwei fiktiven Granaten Pj und Pj-1, die das Ziel C einschließen, interpoliert wird. Die Richtung der Granate P1j kann so betrachtet werden, als ginge sie am vorhergehenden SchießZeitpunkt tj (Schießzeitpunkt der der Granate P1j am nächsten liegenden Granate Pj) durch die Position Aj des Flugzeugs. Bei Berücksichtigung einer schnellen Schußfolge liegen die fiktiven Granaten bei der Schießentfernung D genügend nahe beieinander, so daß diese Abstandsnäherung ohne Beeinträchtigung der Genauigkeit der Anordnung durchgeführt werden kann.In the example below, the dangerous grenade is defined a little differently, as shown schematically in FIG. 3. It is a fictitious grenade P'j, which is at the same distance D from the firing aircraft A as the target C at the time of the calculation, and its position with the help of two fictitious grenades Pj and Pj-1, which the Include objective C, is interpolated. The direction of the grenade P 1 j can be viewed as if it passed through the position Aj of the aircraft at the previous firing time tj (firing time of the grenade Pj closest to the grenade P 1 j). If a rapid firing sequence is taken into account, the fictitious grenades are sufficiently close to one another at the firing distance D so that this approximation of the distance can be carried out without impairing the accuracy of the arrangement.
Die Visierachse Zo der Anordnung am Ausgang der Ablenkvorrichtung wird in die berechnete Richtung der gefährlichen Granate nachgeführt. Diese optische Achse fällt mit dem Sehdefeld und dem Empfangsfeld zusammen; sie entspricht der Mitte des vier Quadranten aufweisenden Detektors 9, und die Ablagemessung des Laserstrahls vom Ziel liefert direkt die Ablage ε, die für die Qualität des Schusses kennzeichnend ist.The sighting axis Zo of the arrangement at the exit of the deflector is in the calculated direction of the dangerous Grenade tracked. This optical axis coincides with the field of vision and the field of reception; it corresponds to the In the middle of the detector 9, which has four quadrants, and the measurement of the displacement of the laser beam from the target directly delivers the Storage ε, which is indicative of the quality of the shot.
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Das oben erläuterte Prinzip erfordert die Messung des Abstandes zwischen dem schießenden Flugzeug und dem Ziel sowie die Messung der Flugparameter des schießenden Flugzeugs .The principle explained above requires the measurement of the distance between the firing aircraft and the target as well as the measurement of the flight parameters of the firing aircraft.
Der Zielabstand wird durch Laserentfernungsmessung gemessen. Die mittels eines YAG-Kristalls erhaltene Lasersendeleistung ermöglicht es, das gewünschte momentane Feld zu überdecken und erübrigt die Notwendigkeit, eine komplizierte mechanische Schwenkbewegung zur Zielsuche durchzuführen. Das Sendelaserbündel, das naturgemäß nur wenig divergiert, durchläuft die Divergenzoptik 2 und überdeckt somit das gesamte Erfassungsfeld 2Θ des Ziels. Eine am Zielflugzeug angebrachte Reflektorvorrichtung ermöglicht es, ein punktförmiges Echo und eine ausreichende Empfangsenergie zu erhalten, wenn die Divergenz des Laserbündels berücksichtigt wird. Das Echo wird von der vier Quadranten aufweisenden photoelektrischen Zelle 9 empfangen, und es wird einerseits für die Entfernungsmessung und andrerseits für die Ablagemessung ausgenutzt. Die elektronische, mit Zeitmessung arbeitende Entfernungsmeßschaltung 11 mißt die Zeit zwischen dem Aussenden des Laserimpulses und dem Empfang des Echos. Da diese Zeit dem Abstand zwischen dem schießenden Flugzeug und dem Ziel proportional ist, liefert die Entfernungsmeßschaltung bei jedem Empfang eines Laserechos ein Maß für den Abstand des Ziels.The target distance is measured by laser distance measurement. The laser output power obtained from a YAG crystal makes it possible to cover the desired instantaneous field and eliminates the need for a complicated mechanical Perform a swivel movement to search for a destination. The transmission laser bundle, which naturally diverges only slightly, passes through the Divergence optics 2 and thus covers the entire detection field 2Θ of the target. A reflector device attached to the target aircraft makes it possible to obtain a point echo and sufficient received energy when the divergence of the laser beam is taken into account. The echo is received by the four quadrant photoelectric cell 9, and it is used on the one hand for the distance measurement and on the other hand for the offset measurement. The electronic, distance measuring circuit 11 operating with time measurement measures the time between the emission of the laser pulse and receiving the echo. Since this time is proportional to the distance between the firing aircraft and the target, supplies the distance measuring circuit a measure of the distance to the target each time a laser echo is received.
Die Meßwerte der Flugparameter des schießenden Flugzeugs, die von den angeschlossenen Meßfühlern 14 gebildet werden, werden zum Bordrechner 13 übertragen, damit die Flugbahn einer Granate in bezug auf das am AbschußZeitpunkt dieser Granate betrachtete Bezugsflugzeug berechnet' werden kann und damit außerdem die Fortbewegung (Verschiebung des Schwerpunkts und Drehung um den Schwerpunkt) des Flugzeugs in bezugThe measured values of the flight parameters of the firing aircraft, which are formed by the connected sensors 14, are transmitted to the on-board computer 13 so that the trajectory of a grenade in relation to that at the time of its launch Grenade considered reference aircraft 'can be calculated and thus also the locomotion (shift of the center of gravity and rotation about the center of gravity) of the aircraft with respect to
auf das im Abschußzeitpunkt, der Granate betrachtete Bezugsflugzeug berechnet werden kann. Aus der Kombination dieser zwei Berechnungen können an jedem Zeitpunkt die Richtung und der Abstand einer vorbestimmten abgeschossenen Granate in bezug auf das schießende Flugzeug berechnet werden, und es kann aus der Position von η berücksichtigten Granaten die Position der gefährlichen Granate abgeleitet werden.can be calculated on the reference aircraft observed at the time of launch of the grenade. From the combination of these two calculations can at any point in time the direction and the distance of a predetermined shot grenade in can be calculated with reference to the firing aircraft, and the grenades taken into account from the position of η can be the Position of the dangerous grenade can be derived.
Die verwendeten Parameter sind unterschiedlich, was davon abhängt, ob das Flugzeug mit einer Trägheitsnavigationsanlage oder einer Kreiselnavigationsanlage ausgestattet ist. In diesen zwei Fällen werden bei der Berechnung der Flugbahn der Granate bezüglich des Bezugsflugzeugs am Abschußzeitpunkt folgende Parameter verwendet: Eigengeschwindigkeit des Flugzeugs, Luftdichte (oder barometrische Höhe), Rollen, Nicken, Anstellwinkel, Versetzung (gegebenenfalls).The parameters used are different, which depends on whether the aircraft is equipped with an inertial navigation system or a roundabout navigation system. These two cases are used when calculating the flight path the grenade uses the following parameters in relation to the reference aircraft at the time of launch: airspeed of the aircraft, Air density (or barometric altitude), roll, pitch, angle of attack, offset (if applicable).
Ohne Laserecho vom Ziel hat die Anordnung keine Kenntnisse über den Zielabstand, so daß sie auch nicht die Richtung der gefährlichen Granate berechnen kann. Während dieser vorbereitenden Periode der Zielerfassung wird die Anordnung in Betrieb gesetzt, damit sie aufeinanderfolgende Lichtimpulse erzeugt, und während der Pilot seine Maschine unter Annäherung gegen das Ziel lenkt, wird die optische Ausgangsachse Zo in eine vorbestimmte Richtung gebracht, die für die folgenden Operationen interessant sein kann. Eine interessante Richtung kann so definiert werden, daß das entsprechende Empfangsfeld die fiktiven Granaten oder die größte Anzahl dieser fiktiven Granaten erfaßt, die in einem vorbestimmten Abstandsbereich bezüglich des schießenden Flugzeugs, beispielsweise zwischen 300 und 1500 m, liegen. Diese Richtung wird mit der Folge der Aussendung des Laserstrahls aktualisiert, die beispielsweise während dieser Vorbereitungsphase 1 Hz betragen kann. SolangeWithout a laser echo from the target, the arrangement has no knowledge of the target distance, so that it also does not know the direction the dangerous grenade can calculate. During this preparatory period of target acquisition, the arrangement in Operation set so that it generates successive pulses of light, and while the pilot approaches his machine steers towards the target, the output optical axis Zo is brought in a predetermined direction, which for the following Operations can be interesting. An interesting direction can be defined so that the corresponding receiving field the fictitious grenades or the largest number of these fictitious grenades detected in a predetermined distance range with respect to the firing aircraft, for example between 300 and 1500 m. This direction is followed by the Emission of the laser beam updated, which can be 1 Hz, for example, during this preparatory phase. So long
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das Ziel nicht erfaßt ist, d.h. im Empfangsfeld nicht vorhanden ist, ist der Rechner so programmiert, daß er für den Fall einer Betätigung des Kanonenabzugs 15 durch den Schützen den Schuß nicht als gültig bestätigt. Nach Empfang eines Laserechos wird der Zielabstand gemessen und mit der Sendefolge aktualisiert, wobei die Mitte des Empfangsfeldes in die Richtung der in diesem Abstand befindlichen gefährlichen Granate gelenkt wird; die Erfassungsphase ist beendet.the target is not detected, i.e. is not present in the receiving field, the computer is programmed in such a way that it is for the In the event of an actuation of the gun trigger 15 by the shooter, the shot is not confirmed as valid. After receiving one Laser echoes, the target distance is measured and updated with the transmission sequence, with the center of the receiving field in the direction of the dangerous grenade located at this distance is directed; the acquisition phase has ended.
Moderne Jagdflugzeuge sind allgemein mit einem Visiergerät (16, Fig. 1) ausgestattet, durch das der Pilot ein gewisses Feld beobachtet. Das Flugzeug wird so gelenkt, daß das Ziel in eine gute Position für den Schuß in das Gesichtsfeld des Visiergeräts gebracht wird. Fig. 4 zeigt das Feld CV des Visiergeräts und vergleichsweise das Feld CD der Ablenkvorrichtung i+ß) , das Sendefeld CE (+_Θ) sowie das Empfangsfeld CR. Die Felder CV und CD sind koaxial eingestellt und bilden einen vorbestimmten Winkel mit der Längsachse des Flugzeugs, die symbolisch durch Projektion einer Fadenkreuzmarkierung RA angegeben werden kann. Eine zweite Markierung RH stellt die Horizontlinie dar. Das Empfangsfeld CR ist ein wenig kleiner als das Sendefeld CE, und ihr bei O dargestelltes gemeinsames Zentrum kann natürlich im Inneren des Feldes CD mit Hilfe der zu diesem Zweck vorgesehenen Ablenkvorrichtung verschoben werden. Die Schießrichtung ist durch eine zwischen der Fadenkreuzmarkierung RA und dem Zentrum O liegende Schießmarkierung RT dargestellt; auf diese Markierung muß das anvisierte Ziel gebracht werden, damit unter diesen gegebenen Abstandsbedingungen ein erfolgreicher Schuß erzeugt wird. Falls kein Visiergerät vorhanden ist, wird angenommen, daß der Pilot einen Schuß nach eigenem Gutdünken auslöst.Modern fighters are generally equipped with a sighting device (16, Fig. 1) through which the pilot observes a certain field. The aircraft is steered so that the target is placed in a good position for the shot in the field of view of the sighting device. Fig. 4 shows the field CV of the sighting device and comparatively the field CD of the deflection device i + ß) , the transmission field CE (+ _Θ) and the receiving field CR. The fields CV and CD are set coaxially and form a predetermined angle with the longitudinal axis of the aircraft, which can be symbolically indicated by projecting a crosshair marker RA. A second marking RH represents the horizon line. The reception field CR is a little smaller than the transmission field CE, and their common center, shown at O, can of course be moved inside the field CD with the aid of the deflection device provided for this purpose. The direction of fire is shown by a shooting marker RT located between the crosshair marker RA and the center O; the aimed target must be brought to this marking so that a successful shot is generated under these given distance conditions. In the absence of a sighting device, it is assumed that the pilot fires a shot at his own discretion.
Nach Erfassung des Ziels macht die Betätigung des Kanonenabzugs 15 durch den Piloten den Schuß gültig, und die Anordnung liefert die Schießergebnisse. Das Empfangsfeld besitztUpon detection of the target, actuation of the gun trigger 15 by the pilot validates the shot and the order delivers the shooting results. The receiving field owns
in seinem Zentrum in einem Bereich von etwa 1° eine lineare Ablagemeßzone mit zwei Achsen, die die Ablage des Laserechos (Ziel) bezüglich des Zentrums des Feldes (gefährliche Granate) ergibt. Diese Ablage ist ein direktes Maß für das Schießergebnis, und sie kann dem Piloten im Visiergerät angezeigt und/oder aufgezeichnet werden. Zur Erzielung einer guten dynamischen Genauigkeit während des Schusses des als gültig bestätigten Feuerstoßes, kann die Laserschußfolge verschieden von der im Verlauf der Erfassung angewendeten Schußfolge und auch größer als diese Schußfolge sein, beispielsweise 5 Hz anstelle von 1 Hz. Dies ermöglicht es übrigens, den Hochleistungslaser nur während sehr kurzer Zeitperioden zu benutzen. Der Schießbefehl ST (Fig. 1) wird vom Rechner 13 an den Laserstrahler 1 geliefert, damit dieser getaktet wird, wobei das Signal ST als eine Folge von regelmäßigen Impulsen bestehen kann, aus der jeweils nur einer von fünf bei Fehlen des Bestätigungssignals SV übertragen wird, das durch Betätigen des Kanonenabzugs 15 erzeugt wird.in its center in a range of about 1 ° a linear Ablagemeßzone with two axes, which the storage of the laser echo (Target) with respect to the center of the field (dangerous grenade). This shelf is a direct measure of the shooting result, and it can be displayed and / or recorded to the pilot in the sighting device. To achieve good dynamic accuracy during the shot of the firing burst that has been confirmed as valid, the laser shot sequence can be different of the shot sequence used in the course of the acquisition and also be greater than this shot sequence, for example 5 Hz instead of 1 Hz. This, by the way, makes it possible to use the high-power laser only for very short periods of time. The shooting command ST (Fig. 1) is supplied by the computer 13 to the laser emitter 1 so that it is clocked, the Signal ST may consist of a sequence of regular pulses, each of which consists of only one out of five in the absence of the acknowledgment signal SV is transmitted, which is generated by operating the gun trigger 15.
In Fig. 5 ist in chronologischer Folge ein möglicher Verarbeitungsprozeß der Simulationsanordnung dargestellt. Die Schieß- oder Laserperiode ist die Zeitdauer, die zwei aufeinanderfolgende SchießZeitpunkteto und ti voneinander trennt. Jede dieser Perioden ist chronologisch in mehrere Abschnitte unterteilt, in denen nacheinander verschiedene Berechnungen durchgeführt werden. Im dargestellten Beispiel ist die Schießperiode in acht Zyklen mit der Dauer τ unterteilt. Die Berechnung der Flugzeug- und Granatenparameter umfaßt: Die Anfangsgeschwindigkeit der Granaten, die von jeder Granate durchlaufene Strecke, die ballistische Korrektur der Granate, die Bestimmung des Vektors Flugzeug - Geschoß in Bodenachsen und schließlich in Flugzeugachsen unter Berücksichtigung der Fortbewegung des Flugzeugs, die Entfernung zwischen dem FlugzeugIn Fig. 5 is a possible processing process in chronological order the simulation setup. The shooting or laser period is the length of time, the two consecutive ones Shoot times to and ti are separated from each other. Each of these periods is chronologically divided into several sections in which various calculations are performed one after the other be performed. In the example shown, the firing period is divided into eight cycles with the duration τ. The calculation The aircraft and grenade parameters include: The initial velocity of the grenades passed by each grenade Route, the ballistic correction of the grenade, the determination of the plane - projectile vector in ground axes and Finally, in aircraft axes, taking into account the aircraft's locomotion, the distance between the aircraft
QQ.QQ.
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und dem Geschoß, zuerst näherungsweise und dann genau, wobei im Speicher nur die zehn letzten Schüsse (n = 10) festgehalten werden, und wobei die Parameter der letzten am Zeitpunkt tC abgeschossenen Granate die Parameter der am weitesten entfernten Granate ersetzen usw. Die Berechnung der Flugzeug- und Granatenparameter erfolgt in einem von zwei Zyklen, wobei der jeweils andere Zyklus mit Vorrang für die Behandlung der eigentlichen Schießsimulation reserviert ist. In der Initialisierungsphase wird die Ablenkvorrichtung nicht eingestellt, bis die ersten zehn Granaten abgeschossen worden sind. Zur Berücksichtigung der Reaktionszeit der Ablenkvorrichtung wird deren Ausrichtung mehrere Zyklen vor dem Schuß ausgelöst, und die Vorhersage einer gefährlichen Granate ah einem Schußzeitpunkt T1 wird von einer Ablagemeßvorrichtung überprüft, die am späteren Zeitpunkt ti+τ korrigiert wird.and the projectile, first approximately and then precisely, with only the last ten shots (n = 10) recorded in the memory and the parameters of the last shell fired at time tC being the parameters of the most distant one Replace grenade, etc. The aircraft and grenade parameters are calculated in one of two cycles, with the the other cycle with priority is reserved for handling the actual shooting simulation. In the initialization phase the deflector will not be adjusted until the first ten shells have been fired. To the Taking into account the reaction time of the deflection device, its alignment is triggered several cycles before the shot, and the prediction of a dangerous grenade ah a firing time T1 is checked by a placement measuring device which is corrected at the later point in time ti + τ.
Die Anordnung kann in der schematisch in Fig. 7 angegebenen Form ausgeführt werden, die zwei Gehäuse 20 und 21 aufweist.The arrangement can be implemented in the form indicated schematically in FIG. 7, which has two housings 20 and 21.
Das Gehäuse 20 ist in Fig. 6 genauer dargestellt. Es enthält die Ablenkvorrichtung 22, einen Optik- und Erfassungblock 23 sowie die Schaltung des Laserstrahlers 1 und die Entfernungsmeßschaltung 11 .The housing 20 is shown in more detail in FIG. 6. It contains the deflection device 22, an optics and detection block 23 and the circuit of the laser emitter 1 and the distance measuring circuit 11.
Die Ablenkvorrichtung 22 ist aus zwei Prismen 3-4 des Diasporameters gebildet, die von den Servoregeleinheiten 5 und 6 unter Durchführung einer Drehbewegung nachgeführt werden. Die entsprechenden Drehbefehle Θ1 und Θ2 der Prismen werden vom Rechenwerk des Bordrechners berechnet und durchlaufen das die Regelverstärker enthaltende Elektronikgehäuse 21, dessen Ausgang die Motoren der Servoregeleinheiten 5 und 6 steuert. Die zwei Prismen werden getrennt nachgeführt, wobei das Diasporameter mit parallelem Strahlenbündel arbeitet. DieThe deflection device 22 is made up of two prisms 3-4 of the diasporameter formed, which are tracked by the servo control units 5 and 6 while performing a rotary movement. The corresponding rotation commands Θ1 and Θ2 of the prisms are calculated by the arithmetic unit of the on-board computer and run through the electronics housing 21 containing the control amplifier, the output of which controls the motors of the servo control units 5 and 6. The two prisms are tracked separately, with the diasporameter works with a parallel beam. the
.41. 4Ό.41. 4Ό
Ablenkung dieser Baueinheit läßt sich mit (ρ,Θ) ausdrücken, mit p, wenn die Prismen gegensinnig gedreht werden und mit Θ, wenn sie sich gemeinsam drehen. Der Rechner bewirkt die Seitenwinkel- und Höhenwinkel-Umrechnung in ρ,Θ und dann in Positionswerte Θ. und Q^. Jedes Prisma ist zylindrisch ausgebildet und in einem Zahnkranz angebracht, wobei es mittels einer mit Wälzlagern ausgestatteten Vorrichtung gedreht werden kann. Der Antrieb wird von einem Gleichstrommotor und einem Untersetzungsgetriebe erzeugt. Ein Positionsanzeiger liefert ein Positionsnachbildungssignal φ1 und φ~, was mit Hilfe eines von dem Zahnkranz mitgeführten Potentiometers verwirklicht werden kann. Zur Begrenzung des Wegs der Prismen in Abhängigkeit vom gewählten Ablenkfeld sind auch Winkelanschläge gebildet.The deflection of this structural unit can be expressed with (ρ, Θ), with p if the prisms are rotated in opposite directions and with Θ if they rotate together. The computer converts the side angle and elevation angle into ρ, Θ and then into position values Θ. and Q ^. Each prism is cylindrical and mounted in a ring gear, whereby it can be rotated by means of a device equipped with roller bearings. The drive is generated by a DC motor and a reduction gear. A position indicator supplies a position simulation signal φ 1 and φ ~, which can be implemented with the aid of a potentiometer carried by the ring gear. Angle stops are also formed to limit the path of the prisms as a function of the deflection field selected.
Der mittlere Block 23 enthält einen Optikblock zur Aussendung des Laserstrahls sowie für den Empfang in Richtung zum Detektor 9. Die Detektorausgangssignale SE (sowie gegebenenfalls ein Summenausgangssignal Σ zur Durchführung einer bewerteten Messung) werden zu der im Elektronikgehäuse enthaltenen Ablagemeßschaltung 10 übertragen. Die Elektronik zur Vorverstärkung der Laserechos ist am Ausgang des Detektors 9 im mittleren Block untergebracht; aus Gründen der Vereinfachung ist sie nicht dargestellt worden.The middle block 23 contains an optical block for transmitting the laser beam and for receiving it in the direction to the detector 9. The detector output signals SE (and possibly a sum output signal Σ for implementation an evaluated measurement) are transmitted to the storage measuring circuit 10 contained in the electronics housing. The Electronic for preamplification of the laser echoes is housed at the exit of the detector 9 in the middle block; because of It has not been presented for the sake of simplification.
Der Laserstrahler 1 enthält einen Laserresonator mit einem YAG-Stab. Er empfängt vom Rechner über das Elektronikgehäuse 21 den Schießbefehl ST, und er überträgt zum Rechner das Schießsynchronisierungssignal ST1 entsprechend dem Sendezeitpunkt der Aussendung des Lichtimpulses. Das Schießsynchronisierungssignal ST1 wird auch zur Entfernungsmeßschaltung 11 übertragen, die die den Abstand des Laserechos repräsentierende Zeit berechnet.The laser emitter 1 contains a laser resonator with a YAG rod. It receives from the computer via the electronics housing 21 the shooting command ST, and it transmits to the computer the shooting synchronization signal ST1 in accordance with the Time of transmission of the emission of the light pulse. The shooting synchronization signal ST1 is also transmitted to the distance measuring circuit 11, which determines the distance of the laser echo representing time calculated.
J0 . J0 .
Das Elektronikgehäuse 21 bildet die Schnittstelle (12, Fig.1) zwischen dem Rechner und der Ablenkvorrichtung zur Umsetzung der digitalen Ablenkdaten (Q1, Θ-) in analoge Daten und zur umgekehrten Umsetzung der Nachbildungssignale (φ.. , <p2) . Es enthält die Ablagemeßschaltung (10, Fig. 1) zur Verarbeitung der vier festgestellten Signale SE und zur Umsetzung der kartesischen Ablageinformationen EX, EY, sowie der von der Entfernungsmeßschaltung 11 kommenden Abstandsinformation D in digitale Form.The electronics housing 21 forms the interface (12, FIG. 1) between the computer and the deflection device for converting the digital deflection data (Q 1 , Θ-) into analog data and for the reverse conversion of the simulation signals (φ .., <p2). It contains the storage circuit (10, Fig. 1) for processing the four detected signals SE and for converting the Cartesian storage information EX, EY, and the distance information D coming from the distance measuring circuit 11 in digital form.
Der Block 130 stellt die digitale Eingabe/Ausgabe-Schaltung des Rechners 13 dar.The block 130 represents the digital input / output circuit of the computer 13.
Die vorangehende Beschreibung hat die Vorteile einer Luft-Luft-Schießsimulationsanordnung nach der Erfindung aufgezeigt, die bereits einleitend angegeben worden sind und die im wesentlichen auf der Abwesenheit tatsächlicher Granaten und auf der Möglichkeit beruhen, dank eines selbständigen Ziels tatsächliche Fortbewegungsbedingungen zu reproduzieren.The foregoing description has the advantages of an air-to-air shooting simulation arrangement shown according to the invention, which have already been given in the introduction and which essentially based on the absence of actual grenades and on the possibility of real ones thanks to an independent target Reproduce locomotion conditions.
Die Empfangsschaltungen 10 und 11 sind nicht besonders ausgeführt worden. Die mit Zeitmessung arbeitende Entfernungsmeßschaltung 10 kann ohne weiteres erhalten werden, indem beispielsweise eine Impulszählung eines Taktsignals mit einer Frequenz, die einem Mehrfachen der Sendefrequenz 1/T entspricht, zwischen einem Sendezeitpunkt und einem Echorückkehrzeitpunkt durchgeführt wird; dieses Signal würde bei dem betrachteten Konzept, bei dem die Synchronisierung vom Rechner durchgeführt wird, von diesem Rechner 13 geliefert. Die Ablagemeßschaltung 11 macht ebenfalls von bekannten Verfahren Gebrauch; dazu könnte unter anderem auf die französische Patentanmeldung Nr. 74.40035 Bezug genommen werden, die unter der Nr. 2 293 714 veröffentlicht worden ist.The receiving circuits 10 and 11 are not specially designed been. The distance measuring circuit 10 employing time measurement can be easily obtained by for example, a pulse count of a clock signal with a frequency that is a multiple of the transmission frequency 1 / T is performed between a transmission time and an echo return time; this signal would in the case of the concept under consideration, in which the synchronization is carried out by the computer, supplied by this computer 13. The Ablagemeß circuit 11 also makes of known Procedure use; in this regard, reference could be made, inter alia, to French patent application No. 74.40035 published under No. 2,293,714.
. /O. /O
Bei der Berechnung der Flugzeug- und Granatenparameter werden Grundgleichungen angewendet, die den Gleichungen entsprechen, die zur kontinuierlichen Berechnung einer Geschoßbahnlinie bei der Feuerleitung angewendet werden. Diese Gleichungen eignen sich für die beabsichtigte digitale Verarbeitung, wenn berücksichtigt wird/ daß die laufende Zeit durch den Ausdruck Jt gegeben ist, wobei τ das Intervall zwischen zwei Positionsberechnungen ist. Die Berechnung der Vektoren Flugzeug - Granate können zu einfachen Operationen mit einer gewissen Anzahl von Parametern führen, die periodisch von Unterprogrammen berechnet werden. Die Programmierung kann auf verschiedene Arten gemäß bekannter, relevanter Datenverarbeitungsverfahren durchgeführt werden, so daß sie hier nicht beschrieben wird, weil sie außerhalb des Rahmens der Erfindung liegt.When calculating the aircraft and grenade parameters, basic equations are used that correspond to the equations which are used for the continuous calculation of a projectile trajectory line for fire control. These equations are suitable for the intended digital processing if / that the running time is taken into account by the printout Jt is given, where τ is the interval between two position calculations. The calculation of the vectors plane - grenade can lead to simple operations with a certain number of parameters that are periodically calculated by subroutines will. Programming can be performed in a number of ways in accordance with known, relevant data processing techniques so it is not described here because it is outside the scope of the invention.
Die beschriebene Simulationsanordnung ermöglicht zahlreiche Ausführungsvarianten in Übereinstimmung mit den dargelegten Merkmalen, die im Rahmen der Erfindung liegen.The simulation arrangement described enables numerous Design variants in accordance with the features presented, which are within the scope of the invention.
Die Sendevorrichtungen können aus einem YAG-Laser, einem Glas-Laser, einem Dioden-Laser und dergleichen bestehen. Die Ablenkvorrichtungen können aus einer Spiegelablenkvorrichtung anstelle der beschriebenen Diasporameteranordnung bestehen, die jedoch kompakter ist. Die zur Echoerfassung verwendeten Detektorvorrichtungen können unter Verwendung eines Detektormosaiks mit einer größeren Anzahl von photoelektrischen Detektorelementen als die in der Beschreibung angegebene Grundmatrix mit vier Quadranten als Fühler zur Feststellung der Winkellage oder der Ablage des Ziels realisiert werden. Auch ein Detektormosaik, beispielsweise ein Matrixsensor in Form eines CCD-Bauelements (das in der englischsprachigen Literatur Charge Coupled Device genannt wird), das die Feststellung desThe transmitting devices can consist of a YAG laser, a glass laser, a diode laser and the like. the Deflection devices can consist of a mirror deflection device instead of the diasporameter arrangement described, but it is more compact. The detector devices used for echo detection can be performed using a detector mosaic with a greater number of photoelectric detector elements than the basic matrix given in the description can be implemented with four quadrants as sensors to determine the angular position or the position of the target. Even a detector mosaic, for example a matrix sensor in the form of a CCD component (which in the English-language literature Charge Coupled Device), which is used to determine the
Videobilds ermöglicht, kann angewendet werden, wobei die Entfernungs- und Ablagemeßschaltungen dann so organisiert sind, daß sie die Daten D, EX und EY unter Berücksichtigung beispielsweise einer zeilenweisen Abtastung des Detektors verarbeiten.Video image can be applied, with the distance and displacement measuring circuitry then so organized are that they the data D, EX and EY taking into account, for example, a line-by-line scan of the detector to process.
Claims (9)
erste Gehäuse (20) die Sendevorrichtungen, die Ablenkvorrichtungen, die optischen Empfangs- und Fokussierungsvorrichtur.ger die Erfassungsvorrichtungen und die Entfernungsmeßvorrichtunge enthält und daß das zweite Gehäuse (21) die Ablagemeßschaltunc und die Schnittstelleneinheiten zum Bordrechner enthält.9. Arrangement according to one of claims 5 to 8, characterized in that it is formed from two housings that the
The first housing (20) contains the transmitting devices, the deflecting devices, the optical receiving and focusing devices, the detection devices and the distance measuring devices, and that the second housing (21) contains the storage measuring circuit and the interface units to the on-board computer.
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