DE602004001766T2

DE602004001766T2 - Verfahren zum aktivieren eines geschosses in einer flugbahn an einem gewünschten punkt und zu einem berechneten zeitpunkt

Info

Publication number: DE602004001766T2
Application number: DE602004001766T
Authority: DE
Inventors: Patrik Strand
Original assignee: TotalFoersvarets Forskningsinstitut FOI
Current assignee: TotalFoersvarets Forskningsinstitut FOI
Priority date: 2003-03-04
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2024-03-05
Also published as: JP4368377B2; SE0300560D0; ZA200507986B; JP2006519358A; US7500423B2; NO330619B1; SE0300560L; SI1604167T1; ES2270357T3; EP1604167A1; EP1604167B1; DE602004001766D1; DK1604167T3; SE525000C2; CY1105757T1; ATE335184T1; NO20054558L; US20060185506A1; WO2004079289A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, das ein Projektil in naher Echtzeit dazu bringt, dass es in einer Flugbahn auf einen Punkt, dessen Entfernung und Höhe bekannt ist, unter Verwendung eines berechneten Höhenwinkels und einer berechneten Flugzeit wirkt. Das Verfahren kann entweder als pc-basierende Unterstützung oder als Komponente in einem integrierten System zur Lieferung von Projektilen verwendet werden.
Die Querausrichtung (Azimut) wird hier nicht weiter erläutert, aber es wird angenommen, dass sie beim Stand der Technik, beispielsweise bei der direkten Messung der Richtung zu einem Ziel, eine Rolle spielt.
Das optimierende Verfahren besteht im Wesentlichen aus zwei Abschnitten, einem Berechnungsabschnitt, welcher zeitdiskret Positionen und zugehörige Zeitpunkte entlang einer Flugbahn berechnet, und einem logischen Abschnitt, der die Berechnung in dem Berechnungsabschnitt überwacht und diese unterbricht, wenn eine berechnete Position ausserhalb vorbestimmter Grenzwerte liegt, und der danach eine zweite Höhenrichtung usw. festlegt. Der logische Abschnitt bestimmt und erstellt zwei Lösungen in Form einer Höhenrichtung und Flugzeit.
Das optimierende Verfahren ist für Flugbahnsysteme gedacht, die einem Abschussprobelauf dermaßen unterzogen werden, dass spezifische Eigenschaften der Luftwiderstandparameter der Granate/des Projektils identifiziert werden könnten. Das Verfahren kann auch zur tatsächlichen Identifizierung der Luftwiderstandparameter verwendet werden. Für Projektile mit einer höheren Anfangsgeschwindigkeit ist es durch den Abschussprobelauf möglich, Identifikationen der möglichen Abhängigkeit des Luftwiderstands bezüglich Temperatur, atmosphärischem Druck und Luftfeuchtigkeit durchzuführen. Basierend auf einer hergestellten Beziehung dieser Art kann der somit variable Luftwiderstand in den Berechnungen in einer Variante der Erfindung verwendet werden, was ermöglicht wird, da die gegenwärtige Höhe in jedem Zeitschritt verfügbar ist.
Basierend auf der gemessenen Position eines Ziels kann das Verfahren verwendet werden, um eine Antwort auf die Frage, wie die Abschussvorrichtung zum Erreichen des Ziels erhöht werden muss, schnell und mit der ausgewählten Genauigkeit zu erhalten. Das Verfahren liefert auch Ausgabedaten für die benötigte Flugzeit, die in der Flugbahn vom Zeitpunkt des Abschusses der Granate/des Projektils bis zum Erreichen des Ziels benötigt werden wird.
Wenn man feindliche Geschosse unter Verwendung von Gegenmaßnahmen-Munition fortleiten möchte, hat man eine taktische Idee, die ein gewünschtes spezifisches Flugbahnmuster zur Folge hat. Um dieses Muster erreichen zu können, muss man wissen, wie die Abschussvorrichtung erhöht werden soll, und außerdem die Zeit bis zur Wirkung der geplanten Gegenmaßnahme wissen. Es ist einfach, die Zielpositionen hinsichtlich Entfernung, Höhe und Azimut basierend auf der taktischen Idee zu beschreiben, aber es ist nicht einfach, diese unter Verwendung früherer bekannter Verfahren zu erreichen. In solchen Gegenmaßnahmensystemen ist die Zeit von der Entdeckung einer Gefahr bis zu dem Zeitpunkt, wenn die Wirkung bei vorbestimmten Zielpositionen um seine eigene Position, ein Schiff usw., herum gewünscht ist, kurz ist – in vieln Fällen sehr kurz. Dazu ist eine extreme Schnelligkeit eines Systems zur Berechnung der Ausrichtung der Abschussvorrichtung und der Zeiteinstellung des Zünders von Granaten notwendig. Ein solches System war der Auslöser in dem Konzept der Erfindung. Die Erfindung kann jedoch ebenfalls in anderen Systemen verwendet werden, die Flugbahnen angeben, wie beispielsweise in Granatenwerfern und Haubitzen, sowie zur Unterstützung von Vorhersagealgorithmen zum Kampf gegen sich bewegende Ziele unter Verwendung von Selbstladegewehren und dergleichen. Der Anmelder ist der ausgeprägten Meinung, dass sich die Erfindung auf alle Anwendungen des erfinderischen Verfahrens beziehen sollte.
Die vorliegende Erfindung bedeutet konkret, dass die Entfernung und Höhe durch den Höhenwinkel ersetzt werden kann, der einen Granatenwerfer (Launcher) direkt steuern kann. Unter Vewendung von Granaten mit variabler Zeiteinstellung des Zünders wird es dann möglich sein, die genaue Position bei dem gewünschten Zeitpunkt zu erreichen. In dem Beispiel, das Granatenwerfer bei der Marine einschließt, kann ein Düppel (Radartäuschung) verwendet werden, oder es kann eine pyrotechnische Ladung ausgelöst werden.
Die Erfindung ersetzt die Verwendung unzuverlässiger Abschussdiagramme, die oft sehr ungenau sind, und löst das Problem der Herstellung eines Projektils in naher Echtzeit in einer Flugbahn bei einem Punkt, dessen Entfernung und Höhe bekannt sind, bei einem gewünschten Zeitpunkt. Dies tritt bei der Erfindung auf, die so aufgebaut ist, wie durch den unabhängigen Anspruch klar wird. Geeignete Ausführungsformen der Erfindung können den übrigen Ansprüchen entnommen werden.
Die Erfindung wird nun ausführlicher mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen
1 die Grundaufteilung der Erfindung in einen Berechnungsabschnitt und einen logischen Abschnitt darstellt;
2 den grundsätzlichen Aufbau des Berechnungsabschnitts und des logischen Abschnitts in 1 darstellt;
3 ein vollständiges Ablaufdiagramm der Erfindung darstellt; und
4 ein Projektil in einer Flugbahn der X, Z Ebene, und außerdem die Beschleunigung und Geschwindigkeit mit den zugehörigen Vektoren des Projektils bei zwei nah aneinanderliegenden Zeitpunkten darstellt.
Die Erfindung umfasst im Wesentlichen zwei Abschnitte, einen Berechnungsabschnitt und einen logischen Abschnitt, siehe 1. Diese Abschnitte stehen in engem Zusammenhang und sind aneinandergebunden und ineinander verbunden, aber ihre Eigenschaften können bis zu einem gewissen Maß trotzdem getrennt beschrieben werden.

Damit die zwei Abschnitte auf zutreffende Weise gleichzeitig beginnen und arbeiten können, müssen sie die 8 Anfangsparamater zunächst erfassen. Die Anfangsparameter sind:

Bezeichnung	Name der Variable
Projektildurchmesser	d[m]
Masse	m[Kg]
Abschussgeschwindigkeit	V_Abschuss[m/s]
Luftwiderstandkoeffizient	C_d
Untere Grenze der gewünschten Höhe (untere Grenze der vorstellbaren Zielhöhe)	lh[m]
Maximale Ungenauigkeit der Ausgabedaten	acc[m]
Waagerechte Entfernung zum Ziel	x_p[m]
Relative Höhe zum Ziel	z_p[m]

Zuerst wird der Zeitschritt, t_tick, der in der dynamischen Phase verwendet wird, berechnet. Der Zeitschritt ist so bemessen, dass er mit der Verwendung der maximalen Ungenauigkeit, acc, in dem logischen Abschnitt übereinstimmt. Somit kann der logische Abschnitt, unabhängig davon, welche Kombination zwischen der Abschussgeschwindigkeit, V_Abschuss, und der maximalen Ungenauigkeit, acc, ausgewählt wird, immer in dem zutreffenden Betriebsbereich arbeiten, wo Vergleiche basierend auf der Größe der acc gemacht werden.
Der Berechnungsabschnitt berechnet ständig die nächste Position eines Projektils entlang einer Flugbahn bei einem bestimmten Höhenwinkel. Der logische Abschnitt steuert den Berechnungsabschnitt und verhindert beispielsweise, dass dieser unnötige Berechnungen macht. Der logische Abschnitt unterbricht somit die Berechnung des Berechnungsabschnitts, wenn bei einem bestimmten Höhenwinkel kein Erfolg erzielt werden kann, und leitet stattdessen einen neue Reihe von Berechnungen bei einem ausgewählten neuen Höhenwinkel ein. Er steuert außerdem, auf welcher der zahlreichen unterschiedlichen auswählbaren Art und weisen ein neuer Höhenwinkel erhöht werden soll. Die Verbindungen zwischen dem Berechnungsabschnitt und dem logischen Abschnitt sind in 2 im Wesentlichen zusammengefasst.

Mit Bezug auf 3, wobei das vollständige Ablaufdiagramm nachfolgend dargelegt wird, wird die Erfindung anhand von zwölf unterschiedlichen Bedingungen erläutert, die in der Figur als Zustände bezeichnet werden. In den entsprechenden nachfolgenden Paragraphen wird ein Programmcode zusammen mit dem erklärenden Text angeboten. Zustand 1

X_v = 0,0	Nullsetzen der waagerechten Entfernung vor der Validierung der ersten Flugbahn [m].
z_v = 0,0	Nullsetzen des Anfangswerts der Höhe relativ zum Ziel vor der Validierung der ersten Flugbahn [m].
t_tic = acc/(4·V_launch)	Zeitschritt für die diskrete Berechnung von Flugbahnen [s].

deg2rad = π/180	Umwandlungsfaktor (Grad auf Bogenmaß).
rad2deg = 180/π	Umwandlungsfaktor (Bogenmaß auf Grad).
p = 1,2	Luftdichte [g/m³].
g = 9,81	Beschleunigung der Anziehungskraft [m/s²].
area = π·d²/4	Querschnittsbereich des Projektils [m²].
kf = Cd·p·area/2	Resultierender Luftwiderstandsfaktor.
findsecsol = 0	0: erste Lösung finden. 1: zweite Lösung finden.
passfirsthit = 0	Flag zum Verhindern einer falschen Erfassung von Lösung Nummer 2 (1: Funktion aktiviert).
ninetydegreesdetected = 0	Flag, der angibt, wenn 90° erfasst wurden (anfängliches Nullsetzen).
α₁ = 0,0	Höhenwinkel der ersten Lösung (anfängliches Nullsetzen) [°].
timeofflight₁ = 0,0	Flugzeit der ersten Lösung (anfängliches Nullsetzen) [s].
α₂ = 0,0	Höhenwinkel der zweiten Lösung (anfängliches Nullsetzen) [°].
timeofflight₂ = 0,0	Flugzeit der zweiten Lösung (anfängliches Nullsetzen) [s].
levelflag30 = 0	siehe Zustand 7
levelflag60 = 0	siehe Zustand 7
legelflag70 = 0	siehe Zustand 7
levelflag89 = 0	siehe Zustand 7

Zustand 2
Der Zustand stellt sicher, dass die erste Flugbahn zutreffend begonnen wird.

α_tick = 1 Anfangseinstelllung der Schrittvariable für den Höhenwinkel.

α_Abschuss = –90 Anfangswert des Höhenwinkels ^αAbschuss.

Zustand = 3 Nächster Zustand = 3
Zustand 3

Nach jeder neuen Anpassung von α_Abschuss müssen die folgenden Schritte durchgeführt werden. Der Zustand wird von einem der Zustände 2, 7 oder 11 aktiviert.

t = 0,0	Nullstellen der Zeit vor jeder neuen Flugbahn.
X_v = 0,0	Nullstellen der waagerechen Entfernungsvariable vor der nächsten Flugbahn.
Z_v = 0,0	Nullstellen der Höhenvariable (relativ zum Ziel) vor der nächsten Flugbahn.
Zustand = 4	Nächster Zustand = 4

Zustand 4
Der Zustand wird von einem der Zustände 3, 5 oder 12 aktiviert. Zum Zeitpunkt t = 0,0, müssen α und V Anfangswerte für die gegenwärtige Flugbahn zugewiesen werden.
Dann wird die nächste Position in der gegenwärtigen Flugbahn berechnet. Vx = V·COS(α·deg2rad) – ttick·(kf·V2·COS(α·deg2rad)/m) Vz = V·SIN(α·deg2rad) – ttick·(g + kf·V2·SIN(α·deg2rad)/m)
α = ATAN(Vz/Vx + 1·10–20))·rad2deg Xv = Xv + Vx·ttick Zv = Zv + Vz·ttick t = t + ttick wobei deg2rad eine Umwandlung von Grad auf Bogenmaß und rad2deg das Gegenteil bedeutet.
Zustand 5
Der Zustand findet die Lösungen, die nicht die Höhe von 90° aufweisen.
Zustand 6
Der Zustand kann nur von Zustand 5 aktiviert werden.
Zustand 7
Jeder Wert von α_Abschuss, der nicht zu einer Lösung führt, hat zur Folge, dass dieser Zustand aktiviert wird. Der Zustand erhöht α_Abschuss, so dass eine neue geeignete Flugbahn erneut ausgeführt werden kann. Abhängig davon, wie groß der Wert von α_Abschuss ist, wird die Erhöhung in geeigneter Weise durchgeführt. Ein besonders hoher Wert von α_tick würde zur Folge haben, dass überhaupt keine endgültige Lösung gefunden wird. Die Flugbahn des Projektils würde entscheidende Stufen in dieser Zustandslogik einfach nicht aufweisen. Je größer α_Abschuss ist, desto niedriger muss t_tick sein, damit das Risiko auftretender Fehler vollständig wegfällt.
Zustand 8
Die gesuchte Position (x_p, z_p) liegt außerhalb des Wurfbereichs. Den Winkeln und Flugzeiten wird passenderweise der Wert 0,0 zugewiesen. Wenn dieser Zustand aktiviert wurde, endet der gesamte Zustandsvorgang mit den folgenden Endergebnissen.
α₁ = 0,0
timeofflight₁ = 0,0
α₂ = 0,0
timeofflight₂ = 0,0
Zustand 9
Der Zustand ist entweder aktiv, wenn festgestellt wurde, dass eine fortlaufende Approximation begonnen werden muss, um eine Lösung zu finden (siehe 5) oder wenn ein falsches Ergebnis von Lösung Nr. 2 verhindert werden muss. Hier wird außerdem festgestellt, wenn eine Lösung gefunden wurde (siehe 4).
Zuerst wird der radiale Fehler zwischen der gesuchten und der gegenwärtigen Position berechnet (siehe nachfolgend 1.). Im Zustand 12 wird der Flag "passfirsthit" auf 1 eingestellt, wenn eine erste Lösung gefunden wurde. Direkt nach dem Berechnen der nächsten Position in der Flugbahn ist es ausgesprochen möglich, dass der Zustand 9 aktiv sein wird und dass "diff" auch in diesem Fall kleiner als "acc/2" sein wird. Um zu verhindern, dass eine zweite falsche Lösung versehentlich erfasst wird, wird der Zustand unterbrochen, um stattdessen zu Zustand 7 weiter zu gehen (siehe 3.).
Wenn endlich eine höchstwahrscheinliche zweite Lösung zur möglichen Akzeptanz bewertet wurde, sorgt 2. dafür, dass der Stop, den "passthehit" bis jetzt enthalten hat, wegfällt.
Zustand 10
Der Zustand kann nur vom Zustand 9 aktiviert werden. Dann wurde eine nicht-90°-Lösung gefunden. Wenn "findsecsol" = 0 (d.h. bevor die erste Lösung gefunden wurde), werden α₁ und timeofflight₁ die momentanen Werte von α_Abschuss bzw. t zugewiesen. α₂ und timeofflight2 werden entsprechende Werte zugewiesen, wenn "findsecsol" = 1.
In dem Ablaufdiagramm in 3 ist offensichtlich, dass, wenn "findsecsol" = 1, der Zustand 10 die Werte der Lösung direkt an Lösung 2 gibt, wo der gesamte Vorgang beendet wird. Gleichzeitig ist aus dem nachfolgenden Code offensichtlich, dass der Zustand 10 immer direkt auf den Zustand 12 folgt, unabhängig davon, ob die 1. oder die 2. Lösung gesendet wurde. In diesem Fall ist dieser Unterschied überhaupt nicht wichtig. Die Codezeilen, die für jeden Zustand 1 bis 12 angeboten werden, sind in Wirklichkeit direkte Auszüge einer in C++ geschriebenen Anwendung. Da es möglich ist, ein Programm in funktionaler Weise zu beenden, muss es gleichzeitig möglich sein, die ein Ablaufdiagramm die Funktion ausreichend klar beschreibt.
Zustand 11
Dieser Zustand kann nur vom Zustand 9 aktiviert werden.
Zustand 9 hat kurz vorher ermittelt, dass der gesuchte Punkt (x_p, z_p) hinsichtlich der Höhe passiert wurde. Daher muss die Suche um einen Schritt zurückgesetzt werden (siehe nachfolgend 1.). Dann wird α_tick um einen Faktor 10 verkleinert (siehe 2.). Auf diese Weise wird nur 1/10 der ursprünglichen Erhöhung durchgeführt (siehe 3.). Abhängig davon, ob die Erhöhung hinsichtlich der Elevation in der nächsten Flugbahn unterhalb oder oberhalb des Punktes (x_p, z_p) liegt, wird es eine wechselhafte Kooperation zwischen dem herkömmlichen α_tick vom Zustand 7 und der hier durchgeführten Verringerung geben. Auf diese weise wird immer eine Art von fortlaufender Approximation bereitgestellt sein, die eine zutreffende Lösung nie verpasst. αAbschuss = αΑbschuss – αtick 1. αtick = αtick/10 2. αAbschuss = αAbschuss + αtick 3.Zustand = 3
Zustand 12
Wenn findsecsol immer noch 0 ist, wenn dieser Zustand eingegeben wird, wurde nur die erste Lösung gefunden. Findsecsol und passfirsthit werden zuerst auf 1 eingestellt. Dann wird überprüft, ob 90° erfasst wurde. Wenn dies der Fall ist, wird der Vorgang zum Zustand 4 bewegt, so dass die nächste Position der senkrechten Flugbahn berechnet werden kann.
Wenn ninetydegreesdetected = 0, wird der Vorgang zum Zustand 7 bewegt, so dass mit der Validierung der nächsten Höhe begonnen werden kann. Wenn findsecsol = 1 bei Eingabe von Zustand 12, wird der gesamte Vorgang beendet. All die möglichen Lösungen, die hinsichtlich der Position und den Eigenschaftsparametern des Ziels verfügbar sind, wurden bei dieser Stufe schon bei Zustand 4, 8 oder 10 gelöst.
Nachdem eine Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf 3 erläutert wurde, werden einige Verdeutlichungen und Betrachtungen nachfolgend mit Bezug auf 4 dargelegt, die ein Projek til in zwei Positionen in einer Flugbahn in der X, Z Ebene darstellt. Beschleunigungen der Projektilpositionen und deren Geschwindigkeit wurden angegeben.
Vor der ersten Positionsberechnung werden α (α_Abschuss) und V (V = V_Abschuss) Anfangswerte zugewiesen. In der Berechnung von V_x und V_z, siehe Zustand 4, wird eine Approximation unter Verwendung der vorstehenden Werte von α und V durchgeführt. Mit Bezug auf V_x und V_z werden dann neue Werte von α und V berechnet. Dann wird eine einfache Aktualisierung von X_v und Z_v durchgeführt.
Die Beschleunigung α des Projektils in 4 kann als
angegeben werden, wobei f in diesem Fall eine gegenwirkende Kraft ist, die der Luftwiderstand f = –k_f·V² zur Folge hat.
Somit kann die gegenwirkende Beschleunigung als
angegeben werden, was den waagerechten Beschleunigungskomponenten α_x = –k_f·V²·COS(α·deg2rad)/m und den vertikalen Beschleunigungskomponenten α_z = –kf·V²·SIN(α·deg2rad)/m ergibt.
Der Zeitschritt t_tick wird anfänglich berechnet und mit Bezug auf acc und V_Abschuss optimiert. Indem t_tick so dimensioniert wird, dass t_tick = acc/(4·V_Abschuss), kann die radiale Entfernung zwischen zwei benachbarten Positionen nicht größer als acc sein.
Somit kann acc die maximale Ungenauigkeit in den Endergebnissen für jede der beiden Lösungen vollständig bestimmen. Dazu ist notwendig, dass das diskrete Berechnungsverfahren in sich selbst ausreichend genau ist, d.h. wenn es mit der klassischen Differentialgleichung eines Objekts in einer Flugbahn hinsichtlich der Wirkung des Luftwiderstands und mit einem sehr kleinen Zeitschritt verglichen wird.
Dass der Nenner in den Berechnungen von t_tick eine 4 und keine 2 aufweist, hängt mit der Tatsache zusammen, dass es zwei unterschiedliche Fehlerquellen gibt, die gehandhabt werden müssen, um zu garantieren, dass die Lösungen für den Höhenwinkel und die Flugzeit ziemlich genau sind. Eine Fehlerquelle entsteht durch den Berechnungsfehler zwischen der klassischen Differentialgleichung und dem hier beschriebenen diskreten Verfahren, wobei dieser Fehler nicht größer als acc/2 sein kann (siehe die nächsten Paragraphen). Durch Verwendung eines t_tick, der ermöglicht, dass der Flugweg während der Zeit t_tick in der Flugbahn maximal 1/4 des acc anstelle 1/2 ist, kann der maximale Berechnungsfehler auf acc/2 verringert werden.
Die zweite Fehlerquelle hat einen garantierten maximalen Fehler, der acc/2 beträgt, da alle Vergleiche im Zustand 9 relativ zu diesem Wert gemacht werden. Das bedeutet, dass, wenn jede Lösung mit ihrem Höhenwinkel und ihrer Flugzeit validiert wird, die Flugbahn sicher innerhalb eines eingebildeten Kreises endet, wo der Radius = acc und wo ihre Mitte präzise in der Position platziert wird, die als Eingabedaten, d.h. (x_p, z_p) angegeben waren.
Die vorliegende Erfindung kann entwickelt werden, wenn unterschiedliche zusätzliche Faktoren, wie Windkraft und Windrichtung und Luftdichte, die gemäß der Höhe variieren, auf unterschiedliche Art und Weise in Betracht gezogen werden. Im Wesentlichen wird in diesen Fällen das Ablaufdiagramm von 3 ebenfalls verwendet. Es sind nur geringfügige Korrekturen notwendig.
Um in der hier dargelegten Grundform die Genauigkeit der Erfindung zu überprüfen, wurde sie durch zwei für diese Aufgabe entwickelte Verfahren kontrolliert. Das erste Verfahren ist ein Simulationsmodell, das in dem Programm ACSL (Advanced Continuous Simulating Language) erzeugt wurde, das die Möglichkeit der Simulierung von zeitkonstanten Funktionen bietet, wobei anfängliche, diskrete und abgleitete Blöcke mit dem entsprechenden Programmcode für den gewünschten Zweck bereitgestellt werden können. Das zweite Verfahren umfasst die in Visual C++ 6,0, MFC Wisard programmierte Erfindung.
Eine sehr große Anzahl von Simulationen und Ausführungen wurden durchgeführt. Dann wurde ein Vergleich zwischen Ergebnissen der zwei Verfahren und der klassischen Differentialgleichung der Flugbahn, die in dem Programm Mathcad 2000 validiert wurde, durchgeführt. In jedem Vergleich waren alle Endpositionen innerhab eines Kreises mit dem Radius acc, der die Mittelposition (x_p, z_p) aufweist.

Claims

Verfahren zum Berechnen von zwei möglichen Höhenwinkeln eines Projektils und der zugehörigen Flugzeiten in naher Echtzeit, so dass es dazu gebracht werden kann, an einem gewünschten Punkt zu wirken, dadurch gekennzeichnet, dass der Azimutwinkel einer vertikalen Ebene, der XZ Ebene, in der die Abschussrichtung des Projektils liegt, durch eine Vorgehensweise des Standes der Technik bestimmt wird, beispielsweise durch die direkte Berechnung der Richtung zu einem Ziel, das das Projektil angreifen soll, der Ursprung am Ausgangspunkt des Projektils festgelegt ist und die X-Achse so festgelegt ist, dass sie parallel zur Horizontalebene verläuft, der Höhenwinkel und die Flugzeit in einem Verfahren berechnet werden, das in zwei Hauptabschnitte aufgeteilt ist, in einen Berechnungsabschnitt und einen logischen Abschnitt, wobei der Berechnungsabschnitt, der mit dem Durchmesser (d), der Masse (m), dem Luftwiderstandskoeffizient (Cd) und der Abschussgeschwindigkeit (V_Abschuss) des Projektils beginnt, zeitdiskret Positionen des Projektils und die zugehörigen Flugzeiten in einer Flugbahn berechnet, und wobei der logische Abschnitt, der von der maximalen Ungenauigkeit in dem logischen Abschnitt (acc), einem niedrigeren Grenzwert der gewünschten Höhe (1h), der horizontalen Entfernung zum Ziel (X_p) und der relativen Höhe zum Ziel (Z_p) ausgeht, eine erste Höhenrichtung (α_launch) festlegt, die Berechnung von Positionen des Projektils und der Flugzeit überwacht, und die Berechnung unterbricht, wenn das Projektil innerhalb eines Akzeptanzkreises mit dem gewünschten Punkt in der Mitte und dem Radius, der der Hälfte des Ungenauigkeitswertes (acc) des logischen Teils entspricht, liegt, und die aktuellen Werte der Höhenrichtung und die Flugzeit als Lösung bestimmt, oder wenn eine berechnete Position eines Projektils außerhalb einer vorbestimmten Randbedingung liegt, und im Anschluss daran, bis zwei Lösungen gefunden worden sind, eine zweite Höhenrichtung festlegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zuerst ein Zeitschritt (t_tick) berechnet wird, der, geteilt durch mindestens 4 mal die Abschussgeschwindigkeit (V_launch), in dem Berechnungsabschnitt als die maximale Ungenauigkeit (acc) verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als erster Höhenwinkel ein Winkel festgelegt wird, der mit Sicherheit unter dem niedrigsten Höhenwinkel der Lösung liegt oder gleich diesem ist, also beispielsweise –90° festgelegt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen in einer Flugbahn wie folgt wiederholt werden: Vx = V·COS(α·deg2rad) -ttick·(kf·V2·COS(α·deg2rad)/m) Vz = V·SIN(α·deg2rad) -ttick·(g + kf·V2·SIN(α·deg2rad)/m)was Folgendes ergibt: Xv = Xv + Vx·ttick Zv = Zv + Vz·ttick t = t + ttick wobei X_v die zuletzt berechnete Position in der X-Richtung und Z_v dieselbe in der Z-Richtung darstellt, V_x die zuletzt berechnete Geschwindigkeit in der X-Richtung und V_z dieselbe in der Z-Richtung darstellt,
die zuletzt berechnete Folgegeschwindigkeit in der Ebene x, z darstellt, α = ATAN(V_z/(V_x+ 1·10^–20))rad2deg deg2rad eine Umwandlung von Grad auf Bogenmaß bedeutet, und rad2deg das Gegenteil, k_f = Cd·p·Fläche/2 den resultierenden Luftwiderstandskoeffizient darstellt, wobei p der Luftdichte entspricht, m die Masse und g die Beschleunigung der Schwerkraft darstellt, und wobei bei einer Ausgangszeit t = 0, α mit α_Abschuss und V mit V_Abschuss festgelegt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiederholung fortschreitet, bis die zuletzt berechnete Position in der X-Richtung, x_v, größer als die Entfernung zum Ziel in der X-Richtung, x_p, ist, und die Entfernung zwischen der Ausgangsposition und der Zielposition in der X-Richtung sich von 0 unterscheidet, und danach festgestellt wird, ob die Flugbahn innerhalb des Akzeptanzkreises liegt, was bedeutet, dass festgelegt wird, dass eine erste Lösung bezüglich des Höhenwinkels und der Flugzeit für eine Flugbahn gefunden wurde, oder andernfalls, ob die Flugbahn oberhalb oder unterhalb des Ziels liegt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein neuer größerer Höhenwinkel gewählt wird, wenn die Flugbahn unterhalb des Ziels liegt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Flugbahn oberhalb des Ziels liegt, zu dem unmittelbar vorhergehenden Höhenwinkel zurückgekehrt wird, der eine Flugbahn unterhalb des Ziels vorgab, und eine neue Berechnungsfolge von Positionen und Flugzeiten entlang der Flugbahnen durch einen Steigerungsschritt in der Höhenrichtung begonnen wird, der einen Bruchteil, beispielsweise ein Zehntel, des vorherigen Steigerungsschritts darstellt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Lösung eine erste Lösung darstellt, die Berechnung einer zweiten Lösung beginnt, die durch die Auswahl eines anderen Höhenwinkels eingeleitet wird, ausser wenn der erste Höhenwinkel 90° beträgt, d.h. gerade nach oben zeigt, wenn der gleiche Höhenwinkel gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wiederholung fortschreitet, bis die zuletzt berechnete Position in der Z-Richtung, Z_v, kleiner als die Entfernung zum Ziel in der Z-Richtung, Z_p, ist, und dass sowohl α kleiner als null ist, als auch die Entfernung zwischen der Ausgangsposition und der Zielposition in der X-Richtung sich von 0 unterscheidet, und dass anschließend festgestellt wird, ob die Flugbahn innerhalb des Akzeptanzkreises liegt, was bedeutet, dass eine zweite Lösung bezüglich des Höhenwinkels und der Flugzeit für eine Flugbahn gefunden wurde, oder andernfalls, ob die Flugbahn in der X-Richtung auf dieser Seite oder ausserhalb der Zielposition, von der Startposition aus gesehen, liegt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein neuer größerer Höhenwinkel ausgewählt wird, wenn die Flugbahn ausserhalb des Ziels in X-Richtung liegt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn die Flugbahn auf dieser Seite des Ziels in X-Richtung liegt, zu dem unmittelbar vorhergendenden Höhenwinkel zurückgekehrt wird, der eine Flugbahn über das Ziel hinaus vorgab, und eine neue Berechnungsfolge von Positionen und Flugzeiten entlang Flugbahnen durch einen Steigerungsschritt in der Höhenrichtung begonnen wird, bei dem es sich um einen Bruchteil, beispielsweise ein Zehntel, des vorherigen Steigerungsschritts handelt.
Verfahren nach den Ansprüchen 6 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wahl einer Vergrösserung des Höhenwinkels mit einem zunehmendem Höhenwinkel verringert.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Berechnungen ein Luftwiderstandskoeffizient (Cd) verwendet wird, der sich in Abhängigkeit von der Temperatur, atmosphärischem Druck und Luftfeuchtigkeit unterscheidet.