DE68919824T2 - Gun shooting simulator system. - Google Patents

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Diese Erfindung betrifft allgemein ein Waffentrainingssimulatorsystem und besonders Verbesserungen der Erfassungsvorrichtung eines solchen mit einer Steuerfunktionsvorrichtung integrierten Systems.This invention relates generally to a weapons training simulator system and more particularly to improvements in the detection device of such a system integrated with a control function device.

Beim Training mit kleinen Waffen, bei dem entweder tatsächlich geschossen oder das Schießen simuliert wird, muß der unerfahrene Schütze das Anlegen, Zielen und Schießen lernen. Jede dieser Aufgaben weist eigene Schwierigkeiten und verschiedene Techniken auf und es wurden in der Vergangenheit Techniken und Geräte entwikkelt, um den Anfängern unter den Schützen zu helfen, sich die Fähigkeiten anzueignen, die benötigt werden, um unter wechselnden Bedingungen genau und wiederholbar die gewünschten Ziele zu treffen.Small arms training, either by actual shooting or by simulating shooting, requires the novice shooter to learn how to line up, aim and fire. Each of these tasks presents its own difficulties and requires different techniques, and techniques and devices have been developed in the past to help novice shooters learn the skills needed to accurately and repeatedly hit desired targets under varying conditions.

Es ist nicht nur schwierig, ein Gewehr ruhigzuhalten, sondern es ist für einen Ausbilder sogar schwieriger, die Ursachen fehlenden Ruhighaltens zu bestimmen. Beim Training, bei dem tatsächlich geschossen wird, beobachtet der Kursteilnehmer sowohl Darstellungen als auch Demonstrationen der richtigen Körperhaltung, bevor er unter dem aufmerksamen Auge des Ausbilders übt, wobei der Ausbilder durch sorgfältige Beobachtung schwere Fehler erkennen kann. Wenn der Kursteilnehmer im Anlegen einigermaßen geübt ist, geht er zur Übung des Trockenschießens über, bei dem der Kursteilnehmer mit einer ungeladenen Waffe auf ein Punktziel zielt, während er eine Münze oder eine ebene Unterlegscheibe auf dem Gewehrlauf balanziert. Diese "10 Cent Stück/Unterlegscheibe"-Übung ermöglicht sowohl dem Ausbilder als auch dem Kursteilnehmer eine Leistungsrückmeldung. Schließlich wird dem Kursteilnehmer erläutert, die Waffe auf ein Ziel zu richten, die Lage des Visiers (Kimme und Korn) auf dem Ziel zu beobachten und zu versuchen, ruhig anzulegen.Not only is it difficult to hold a rifle steady, but it is even more difficult for an instructor to determine the causes of lack of steady-holding. In actual shooting training, the student observes both representations and demonstrations of proper posture before practicing under the watchful eye of the instructor, where the instructor can spot serious errors through careful observation. Once the student has become reasonably proficient at aiming, he or she moves on to dry-firing practice, in which the student aims an unloaded weapon at a point target while holding a coin or flat washer. balanced on the gun barrel. This "10 cent piece/washer" exercise allows both the instructor and the student to receive performance feedback. Finally, the student is instructed to point the gun at a target, observe the position of the sight (front and rear sights) on the target and try to aim steadily.

Nachdem der Kursteilnehmer mit dem "Anlegen" vertraut geworden ist, wird er in das "Zielen" eingewiesen, wobei gewöhnlicherweise drei Verfahren verwendet werden. Das erste Verfahren verwendet - genauso wie das "Anlege"-Training - Beispiele, von denen einige statisch sind und andere, bei denen der Kursteilnehmer das Frontvisier einer Waffe in Stellung auf ein Ziel bewegt. Eine tatsächliche Waffe wird nicht verwendet.After the student has become familiar with "pointing," he is then instructed in "aiming," with three methods typically used. The first method, like "pointing" training, uses examples, some of which are static and others in which the student moves the front sight of a weapon into position on a target. An actual weapon is not used.

Das zweite "Ziel"-Verfahren wird die "Zielkasten"-Übung genannt. Bei diesem Verfahren ist das Gewehr unbewegbar in einem Gestell gehalten, während der Ausbilder/Trainer einige Meter vor dem Gewehr auf einem Holzkasten sitzt. Der Trainer hält ein bewegbares Ziel gegen die Vorderseite des Kastens. Im Mittelpunkt des Zieles befindet sich ein kleines Nadelloch, während sich hinter dem Ziel an der Vorderseite des Kastens ein leeres weißes Blatt befindet. Der Kursteilnehmerschütze blickt durch Kimme und Korn des fixierten Gewehrs und weist den Trainer an, das Ziel zu bewegen, bis Kimme und Korn auf den Mittelpunkt des Ziels gerichtet sind. Der Trainer macht dann durch das Loch im Mittelpunkt des Zieles ein Nadelloch in das weiße Papier. Diese Übung wird einige Male wiederholt und dann wird die Streuung der Nadellöcher in dem weißen Papier überprüft, was es dem Trainer ermöglicht, zu bestimmen, ob der Kursteilnehmer denselben Zielpunkt wiederholt auffindet. Durch ein Wechseln der Rollen und das Vergleichen der Positionen der Nadellöcher kann der Ausbilder bestimmen, ob der Kursteilnehmer einen korrekten Zielpunkt verwendet.The second "target" procedure is called the "target box" drill. In this procedure, the rifle is held immobile in a rack while the instructor/trainer sits on a wooden box a few feet in front of the rifle. The trainer holds a movable target against the front of the box. At the center of the target is a small pinhole while behind the target at the front of the box is a blank white sheet. The student shooter looks through the iron sights of the fixed rifle and instructs the trainer to move the target until the iron sights are aligned with the center of the target. The trainer then makes a pinhole in the white paper through the hole in the center of the target. This drill is repeated a few times and then the spread of the pinholes in the white paper is checked, allowing the trainer to determine if the student is repeatedly locating the same aiming point. By changing the rollers and comparing the positions of the pinholes, the instructor can determine if the Course participant uses a correct target point.

Die dritte "Ziel"-Trainingstechnik verwendet ein sogenanntes "Mogelgerät", mit dem der Ausbilder das Visieren des Kursteilnehmers während seiner Ausführung beobachten kann. Eine kleine Scheibe gefärbten Glases, die in einen Halterahmen eingesetzt ist, wird unter einem 45º Winkel zu der Linie des Visiers unmittelbar hinter dem hinteren Visier angeordnet und wirkt als ein Bildteiler. Der Kursteilnehmer kann das Gewehr normal anlegen und zielen, wobei seine Sicht nur wenig durch das gefärbte Glas abgeschwächt ist.The third "target" training technique uses a so-called "cheat device" that allows the instructor to observe the student's sighting as he performs it. A small pane of tinted glass, set in a holding frame, is placed at a 45º angle to the line of sight immediately behind the rear sight and acts as an image splitter. The student can aim and aim the rifle normally, with his vision only slightly diminished by the tinted glass.

Während der Schütze zielt, kann der Ausbilder, der sich auf einer Seite des Gewehrs befindet, den durch das gefärbte Glas reflektierten Zielpunkt des Kursteilnehmers beobachten. Schlechte Auflösung, geringe Größe des reflektierten Bildes und die erforderliche visuelle Übung des Ausbilders stellen Beschränkungen dieses Verfahrens dar.While the shooter is aiming, the instructor, located to one side of the rifle, can observe the student's aiming point reflected through the tinted glass. Poor resolution, small size of the reflected image, and the visual training required of the instructor are limitations of this method.

Das Schießen ist die dritte und die am schwierigsten zu erlernende Fähigkeit. Beim Schießen muß der Kursteilnehmer das Anlegen und Zielen fortführen, während der Abzug abgedrückt wird, wodurch der Hahn fällt und das Gewehr schießt. Unvertrautheit mit der Waffe bewirkt Zurückschrecken und Zucken, wenn der Kursteilnehmer plötzliche Bewegungen in Erwartung des kommenden Rückstoßes und dem Schußgeräusch ausführt. Das Pressen des Abzugs ist nicht einfach; die Bewegung eines jeden Teils des Körpers des Kursteilnehmers außer der Bewegung des Abzug-Fingers bewirkt eine Verschiebung des Zielpunktes des Gewehrs. Viele Fehlschüsse treten aufgrund der kleinen Verschiebungen des Zielpunktes während der 0,1 Sekunden oder kleineren Zeitspanne vor dem Schießen auf. Fünf Verfahren werden üblicherweise verwendet, um einen Anfänger im Schießen auszubilden.Shooting is the third and most difficult skill to learn. Shooting requires the student to continue to line up and aim while the trigger is pulled, causing the hammer to drop and the rifle to fire. Unfamiliarity with the weapon causes flinching and jerking as the student makes sudden movements in anticipation of the coming recoil and the sound of the shot. Pulling the trigger is not easy; movement of any part of the student's body other than the movement of the trigger finger causes a shift in the rifle's point of aim. Many misses occur due to small shifts in the point of aim during the 0.1 second or less period of time before firing. Five methods are commonly used to train a beginner in shooting.

Die "10 Cent Stück/Unterlegscheibe"-Übung, die oben in Verbindung mit dem "Anlegen" beschrieben wurde, kann auch beim Schießtraining verwendet werden. Zusätzlich zur Ruhighaltung des Gewehres versucht der Kursteilnehmer nun, den Abzug abzudrücken ohne dabei zu bewirken, daß das 10 Cent Stück oder die Unterlegscheibe von dem Lauf herunterfällt. Wie bei der Übung des Anlegens werden in dieser Übung keine Kugeln benutzt; das Gewehr muß gespannt werden und das 10 Cent Stück oder die Unterlegscheibe muß nach jedem Bedienen des Abzugs wieder aufgelegt werden.The "dime/washer" drill described above in connection with "racking" can also be used in shooting practice. In addition to holding the rifle steady, the student now attempts to pull the trigger without causing the dime or washer to fall off the barrel. As with the racking drill, no bullets are used in this drill; the rifle must be cocked and the dime or washer must be replaced after each pull of the trigger.

Bei einer zweiten Schießübung führt der Kursteilnehmer die Bedienung des Abzugs eines gespannten ungeladenen Gewehrs durch, während er sorgfältig die Position des vorderen Visiers auf dem Ziel beobachtet. Sowohl die erste als auch die zweite Übung dienen der sogenannten "Abzugsteuerung", die definiert ist als das, was während des Drückens des Abzuges und dem "Durchzug" passiert, der wiederum als das definiert ist, was unmittelbar nach dem Fall des Hahns passiert. Bei ordentlicher Ausführung bleibt das vordere Visier während des Drückens und nach dem Fall des Hahnes bewegungslos. Die erste Schießübung liefert dem Ausbilder und dem Kursteilnehmer eine grobe Information, während die zweite Übung eine detailliertere Information liefert, jedoch nur dem Kursteilnehmer.In a second shooting drill, the student performs the trigger pull of a cocked, unloaded rifle while carefully observing the position of the front sight on the target. Both the first and second drills are designed to teach what is known as "trigger control," which is defined as what happens during the trigger pull and the "pull," which is defined as what happens immediately after the hammer drops. When properly performed, the front sight remains motionless during the pull and after the hammer drops. The first shooting drill provides the instructor and student with rough information, while the second drill provides more detailed information, but only to the student.

Eine dritte Schießübung, die den "Durchzug" des Kursteilnehmers überprüft, ist als "Kugel und Dummy"-Übung bekannt. Ein Magazin wird willkürlich mit scharfer (Kugel) und Übungsmunition geladen. Der Ausbilder beobachtet dann das Schießen des Kursteilnehmers. Wenn der Schütze korrekt abzieht und durchzieht, verbleibt das Gewehr ruhig, wenn sich ein Übungsschuß in der Kammer befindet und der Abzug abgedrückt wird. Nicht ausreichend trainierte oder geübte Schützen senken das vordere Ende des Gewehres in Erwartung eines Rückstoßes merklich ab.A third shooting drill that tests the student's "pull through" is known as the "bullet and dummy" drill. A magazine is randomly loaded with live (bullet) and practice ammunition. The instructor then observes the student firing. If the shooter pulls and follows through correctly, the rifle will remain steady when a practice round is in the chamber and the trigger is pulled. Insufficient Trained or experienced shooters noticeably lower the front end of the rifle in anticipation of recoil.

Eine fünfte Schießübung, die "Schußgruppenanalyse" genannt wird, läßt Schützen oder Kursteilnehmer erkennen, die nur gelegentlich den Abzug falsch bedienen oder nicht richtig durchziehen. Eine dicht zusammen liegende Gruppe von Kugellöchern in dem Ziel mit ein Paar gestreuten Schüssen zeigt an, daß der Schütze das Gewehr gelegentlich bewegt, bevor die Kugel (Schuß) den Lauf verläßt. Nach unten und rechts gestreute Schüsse sind typisch für Linkshänder-Schützen und unten und links gestreute Schüsse sind typisch für Rechtshänder-Schützen.A fifth shooting exercise, called "shot group analysis," can help identify shooters or students who occasionally misfire or do not pull the trigger properly. A closely spaced group of bullet holes in the target with a couple of scattered shots indicates that the shooter occasionally moves the rifle before the bullet (shot) leaves the barrel. Shots scattered down and to the right are typical of left-handed shooters, and shots scattered down and to the left are typical of right-handed shooters.

Bei einer abschließenden Schießübung mit scharfer Munition muß der Kursteilnehmer auf der Grundlage seines im Moment des Schießens wahrgenommenen Visierbildes nach jedem Schuß den Punkt markieren, von dem er annimmt, daß der Schuß dort das Ziel getroffen hat. Dann empfängt und markiert er den tatsächlichen Trefferpunkt des Schußes und vergleicht diesen mit seinem wahrgenommenen Punkt. Der Vergleich dieser beiden Punkte über eine Reihe von Schüssen hilft dem Kursteilnehmer, die Beziehung zwischen seinem Gewehrvisier und der Flugbahn der Kugel kenne zu lernen und zu verstehen. Einerseits ermutigt dies den Kursteilnehmer, sich beim Schießen auf das Visierbild zu konzentrieren und andererseits kann dies Information für eine diagnostische Analyse der oben beschriebenen Schießfehler wie auch der "Nullage" der Waffe liefern. Eine zufällige Abweichung zwischen jedem Paar von markierten Schüssen zeigt geringe Fehler beim Ausrichten oder Anlegen an, während eine übereinstimmende Verschiebung zwischen den Paaren ein ungerichtetes (nicht genulltes) Gewehr anzeigt und eine gelegentliche Abweichung zwischen den Paaren anzeigt, daß ein oder mehrere Fehler durch Zurückschrecken, Zucken oder Abzugsteuerfehler auftraten.In a final live ammunition shooting exercise, the student must mark the point where he believes the shot hit the target after each shot, based on his sight picture perceived at the moment of firing. He then receives and marks the actual point of impact of the shot and compares it to his perceived point. Comparing these two points over a series of shots helps the student learn and understand the relationship between his rifle sight and the trajectory of the bullet. On the one hand, this encourages the student to focus on the sight picture when firing, and on the other hand, it can provide information for a diagnostic analysis of the shooting errors described above as well as the "zeroing" of the weapon. A random deviation between each pair of marked shots indicates minor errors in alignment or aiming, while a consistent shift between the pairs indicates an unaligned (non-zeroed) rifle, and an occasional deviation between the pairs indicates a non-aligned (non-zeroed) rifle. that one or more errors occurred due to flinching, jerking or withholding control errors.

Obgleich Millionen von Schützen durch ein Training mit diesem Verfahren einen gewissen Grad von Kompetenz erworben haben, bestehen offensichtliche Mängel. Ein prinzipieller Mangel unter diesen Mängeln sind die Kosten und die Verfügbarkeit von ausgebildeten Ausbildern. Sowohl die Kosten der Schüsse der Munition kleiner Waffen als auch die Trainingszeit eines Ausbilders zum Training eines geübten Schützen sind sehr hoch. Es hat sich herausgestellt, daß sachkundige Trainer mit unbegrenzter Zeit und Munition unter Verwendung dieser konventionellen Trainingsverfahren qualifizierte Schützen ausbilden können, aber Zeit, Munition und sachkundige Trainer sind bei heutigen Trainingsbedingungen Mangelware.Although millions of shooters have achieved a degree of competency by training using this method, obvious deficiencies exist. Principal among these deficiencies is the cost and availability of trained instructors. Both the cost of small arms ammunition rounds and the training time of an instructor to train a skilled shooter are very high. It has been found that skilled trainers with unlimited time and ammunition can produce skilled shooters using these conventional training methods, but time, ammunition and skilled trainers are in short supply under today's training conditions.

Verschiedene Geräte und Verfahren wurden vorgeschlagen und entwickelt, die diese Verfahren zur Unterstützung des Trainingsprozesses anwenden. Unter diesen waren Geräte zur Simulation des Schußgeräusches und Rückstoßes, um dem Trainingsprozeß Wirklichkeitsnähe zu verleihen, wenn kein wirkliches Waffenschießen stattfindet. Insbesondere das U.S. Patent von Linton, et al, Nr. 4,065,860, beschreibt einen Schußgeräuschsynthesizer und das US-Patent Nr. 4,079,525, auch von Linton, et al, beschreibt einen Waffenrückstoßsimulator. Eine Rückstoßsimulation zur Realisierung von Wirklichkeitsnähe wurde auch von verschiedenen anderen einschließlich Arenson im US-Patent Nr. 3,704,530 beschrieben, der dein Kursteilnehmer einen elektrischen Schlag verabreicht, und Swisher im US-Patent Nr. 2,398,813, der einen elektromagnetisch angetriebenen Hahn verwendet, um die Handgriffe eines automatischen Waffensimulators zu bewegen. Wieder andere haben verschiedene elektrooptische Richtzielsysteme vorgeschlagen, die in Trainingssimulatoren nützlich sind. Unter diesen sind Blomquist, et al, in US-Patent Nr., 3,954,340 und Coxe in US-Patent 4,021,007, wobei beide Quadrantendetektoren beschreiben, die ein undeutliches Bild der Zielszene auf dem Detektor verwenden.Various devices and methods have been proposed and developed which apply these techniques to assist in the training process. Among these have been devices for simulating the sound of gunfire and recoil to add realism to the training process when no actual gun shooting takes place. In particular, US Patent to Linton, et al., No. 4,065,860, describes a sound of gunfire synthesizer and US Patent No. 4,079,525, also to Linton, et al., describes a gun recoil simulator. Recoil simulation to add realism has also been described by several others including Arenson in US Patent No. 3,704,530, who administers an electric shock to the trainee, and Swisher in US Patent No. 2,398,813, who uses an electromagnetically driven hammer to move the handles of an automatic gun simulator. Still others have proposed various electro-optical aiming systems useful in training simulators. Among these are Blomquist, et al, in U.S. Patent No. 3,954,340 and Coxe in U.S. Patent 4,021,007, both of which describe quadrant detectors that use an obscure image of the target scene on the detector.

Ein Waffentrainingssimulatorsystem der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art ist aus EP-A-0 285 586 bekannt. Dieses System ermöglicht jedoch nur die Wiedergabe und das Aufzeichnen der Zielrichtung in bezug auf den Mittelpunkt (Zentrum) des Zieles und in Verbindung mit jedem Schuß.A weapon training simulator system of the type described in the preamble of claim 1 is known from EP-A-0 285 586. However, this system only enables the reproduction and recording of the aiming direction in relation to the centre of the target and in connection with each shot.

Schließlich beschreibt DE-A-29 40 513 ein Sicherheitssystem für ein Mehrzielwaffentrainingssystem, in dem jede einem jeweiligen Ziel zugeordnete Lichtquelle mittels eines spezifischen Codes moduliert wird, um ein irrtümliches Schießen auf ein benachbartes Ziel zu vermeiden.Finally, DE-A-29 40 513 describes a safety system for a multi-target weapon training system in which each light source assigned to a respective target is modulated by means of a specific code in order to avoid erroneous firing at a neighboring target.

Während ein jedes der im vorangehend aufgezählten Geräte, und auch andere, verschiedene Bereiche des Trainingsproblems angreifen, versucht keines, in einem einzelnen Gerät und System die Mittel für ein Gesamttraining eines Anfängers zu schaffen, bei dem nur ein minimales Eingreifen des Ausbilders erfolgt.While each of the devices listed above, and others, attack different areas of the training problem, none attempts to provide in a single device and system the means for total training of a novice with minimal intervention by the instructor.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Ein prinzipielles Ziel der Erfindung ist es, ein neues und verbessertes Gerät und System für das gesamte Waffentraining zu schaffen.A principal aim of the invention is to create a new and improved device and system for overall weapons training.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein neues und verbessertes Gerät zur Ausübung eines Waffentrainings zu schaffen, das Mittel zum Trainieren des Anlegens, Zielens und Schießens beinhaltet.It is a further object of the invention to provide a new and improved device for conducting weapons training which includes means for training in loading, aiming and firing.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, Mittel zur Verbesserung der Linearität bei der Systemvisieransprache zu schaffen.It is a further object of the invention to provide means for improving the linearity of the system sighting response.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, neue optische Systeme zur Verbesserung des Visiersystems zu schaffen.It is a further object of the invention to create new optical systems to improve the sighting system.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, ein neues und verbessertes Mittel zur Berücksichtigung der Waffensystemballistik in einem Waffentrainingssimulator zu schaffen.It is a further object of the invention to provide a new and improved means for incorporating weapon system ballistics in a weapon training simulator.

Ein weiteres Ziel des Systems ist es, ein Mittel zur Erfassung der Waffenausrichtung zum Zeitpunkt des Schießens zu schaffen.Another goal of the system is to provide a means of detecting weapon orientation at the time of firing.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, den Kursteilnehmer bei verschiedenen Ausbildungsgraden mit der Rückmeldung zu versorgen, die normalerweise durch einen Ausbilder geliefert wird.Another object of the invention is to provide the student at various levels of training with the feedback normally provided by an instructor.

Die vorstehend beschriebenen Ziele und andere Ziele der Erfindung werden durch das erfindungsgemäße System erreicht, das eine simulierte Waffe schafft, die einem Rückstoß unterworfen ist und ein Visiersystem trägt, das auf eine Systemzielszene richtbar ist und mit einer Rückmeldung durch eine Systemkonsole ausgestattet ist, die Systemsteuerungen zur Ausübung verschiedener Trainingsübungen aufweist, wie diese in den Ansprüchen 1 bis 31 oder durch das Verfahren der Ansprüche 31 bis 38 definiert sind.The above-described objects and other objects of the invention are achieved by the system of the invention which provides a simulated weapon subject to recoil and carrying a sighting system that is aimable at a system target scene and is provided with feedback by a system console having system controls for performing various training exercises as defined in claims 1 to 31 or by the method of claims 31 to 38.

Das Wesen der Erfindung und verschiedener Merkmale und Ziele wird aus der folgenden Beschreibung bestimmter bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen deutlicher.The nature of the invention and various features and objects will become more apparent from the following description of certain preferred embodiments taken in conjunction with the accompanying drawings.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENDESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht des Teils des Waffenschießsimulatorsystems nach der Erfindung mit Ausnahme der Systemkonsole;Fig. 1 is a perspective view of the part of the weapon shooting simulator system according to the invention excluding the system console;

Fig. 2 ist eine schematische Optikdarstellung, die eine bevorzugte Ausführungsform des Visiersystems der Waffe zeigt;Fig. 2 is a schematic optical diagram showing a preferred embodiment of the weapon’s sighting system;

Fig. 3 ist eine schematische vergrößerte Ansicht des Detektors aus den Fig. 1 und 2;Fig. 3 is a schematic enlarged view of the detector of Figs. 1 and 2;

Fig. 4 ist ein schematisches Schaubild, das die Ballistik beim Waffenschießen veranschaulicht;Fig. 4 is a schematic diagram illustrating ballistics in firearms shooting;

Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der Flugzeit eines Projektils bei verschiedenen Zielentfernungen;Fig. 5 is a graphical representation of the flight time of a projectile at various target distances;

Fig. 6 ist ein Schaubild eines Ziels, das Zielbeleuchtungsquellen zeigt;Fig. 6 is a diagram of a target showing target illumination sources;

Fig. 7 ist ein Schaubild eines Systemziels, das die Waffenneigungswinkel veranschaulicht;Fig. 7 is a diagram of a system target illustrating weapon depression angles;

Fig. 8 ist ein Schaltungsschaubild in Form eines Blockdiagramms, das die bevorzugte Verschaltung zur Verwendung im erfindungsgemäßen System zeigt;Fig. 8 is a circuit diagram in block diagram form showing the preferred circuitry for use in the system of the invention;

Fig. 9 ist ein schematisches Optikschaubild, das eine alternative optische systemleuchtquelle zeigt;Fig. 9 is a schematic optics diagram showing an alternative optical system light source;

Fig. 10 ist ein schematisches Optikschaubild, das die Verwendung von Punktquellen zur Erzeugung einer diffusen gleichmäßigen Zielbeleuchtung zeigt;Fig. 10 is a schematic optics diagram showing the use of point sources to produce diffuse uniform target illumination;

Fig. 11 ist eine vergrößerte Ansicht des Sensorfeldes aus Fig. 10;Fig. 11 is an enlarged view of the sensor array of Fig. 10;

Fig. 12 ist ein Schaubild eines Ziels, das kritische Zielbereiche darstellt; undFig. 12 is a diagram of a target showing critical target areas; and

Fig. 13 ist eine Darstellung des Systemkonsolen-Steuereinschubs.Fig. 13 is an illustration of the System Console Control Slot.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Teil des erfindungsgemäßen Waffentrainingssimulators der Erfindung. Wie gezeigt, umfaßt der Simulator prinzipiell eine Waffe 14, die mit dem Rückstoßsimulator 62 verbunden ist, der in einem Gehäuse 80 angebracht ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Rückstoßsimulator um einen solchen, wie er in US-Patent Nr. 4,079,527 von Linton, et al, wie oben diskutiert, beschrieben ist. Auf der Waffe ist ein Erfassungssystem 2 mit einer optischen Achse 8 angebracht, die auf eine Beleuchtungsquelle 10 auf einem Ziel 4 gerichtet ist. Eine zusätzliche Beleuchtungsquelle 11 ist zum folgenden Zwecke vorgesehen. Die Visierlinie 6 des die Waffe anlegenden Kursteilnehmers schneidet sich mit der optischen Achse 8 im Ziel 4.Fig. 1 shows in perspective view a portion of the inventive weapon training simulator of the invention. As shown, the simulator basically comprises a weapon 14 connected to the recoil simulator 62 mounted in a housing 80. Preferably, the recoil simulator is one such as described in U.S. Patent No. 4,079,527 to Linton, et al, discussed above. Mounted on the weapon is a detection system 2 having an optical axis 8 directed toward an illumination source 10 on a target 4. An additional illumination source 11 is provided for the following purpose. The line of sight 6 of the student aiming the weapon intersects the optical axis 8 on the target 4.

Eine schematische Optikdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform des an der Waffe angebrachten Erfassungssystems ist in Fig. 2 gezeigt, wo eine Objektivlinse 16 mit einer optischen Achse 8 ein Bild der auf dem Ziel angebrachten Beleuchtungsquelle nahe der Ebene eines Quadrantendetektorfeldes 20 bildet. Da das Feld 20 vor der Bildebene 18 der Linse 16 angeordnet ist, ist das Bild 22 der Quelle 10 auf dem Feld 20 undeutlich. Das Feld 20 ist in Fig. 3 in vergrößerter Einzelheit dargestellt. Es ist ein spezielles Merkmal der Erfindung, daß die Objektivlinse 16 entweder wie gezeigt rechtwinklig ist oder eine rechtwinklige Blende aufweist. Es hat sich herausgestellt, daß die rechtwinklige Linse (oder Blende) zu einer lineareren Beziehung zwischen den Signalen von dem Feld 20 und der Winkelabweichung der Quelle den von der optischen Achse 8 führt. Die Undeutlichkeit des Bildes, die dadurch hervorgerufen wird, daß sich der Sensor vor der Bildebene befindet, trägt auch zu der Linearität bei, und es hat sich herausgestellt, daß die Stellung vor der Bildebene jener hinter der Bildebene überlegen ist. Die exakte Beziehung zwischen den Detektorsignalen und der Winkelabweichung ist in den folgenden Gleichungen angegeben:A schematic optical representation of a preferred embodiment of the weapon-mounted detection system is shown in Fig. 2, where an objective lens 16 having an optical axis 8 forms an image of the illumination source mounted on the target near the plane of a quadrant detector array 20. Since the array 20 is located in front of the image plane 18 of the lens 16, the image 22 of the source 10 on the array 20 is obscured. The array 20 is shown in enlarged detail in Fig. 3. It is a special feature of the invention that the objective lens 16 is either rectangular as shown or has a rectangular aperture. It has been found that the rectangular lens (or aperture) results in a more linear relationship between the signals from the array 20 and the angular deviation of the source from the optical axis 8. The blurring of the image caused by the sensor being in front of the image plane also contributes to the linearity, and it has been found that the position in front of the image plane is superior to that behind the image plane. The exact relationship between the detector signals and the angular deviation is given in the following equations:

Fd = Entfernung von der Linse 16 zu dem Detektor 20Fd = distance from the lens 16 to the detector 20

Fi = Entfernung von der Linse 16 zu der Bildebene 18Fi = distance from the lens 16 to the image plane 18

D = Größe der rechtwinkligen Objektivlinse 16D = size of the right-angle objective lens 16

Xv = Vertikale WinkelabweichungXv = Vertical angular deviation

Xh = Horizontale WinkelabweichungXh = Horizontal angular deviation

Sh = Horizontalsignal aufgrund WinkelabweichungSh = Horizontal signal due to angular deviation

Sv = Vertikalsignal aufgrund WinkelabweichungSv = Vertical signal due to angular deviation

SA = Ausgangssignal von dem Sensor 20ASA = Output signal from sensor 20A

SB = Ausgangssignal von dem Sensor 20BSB = Output signal from sensor 20B

SC = Ausgangssignal von dem Sensor 20CSC = Output signal from sensor 20C

SD = Ausgangssignal von dem Sensor 20D SD = Output signal from sensor 20D

Die obigen Gleichungen sind für die rechtwinklige Linse 16 richtig, solange das Bild 2 der Quelle 10 sich auf dem Quadrantendetektorfeld 20 bewegt, bis die Abweichung der optischen Achse 8 (und der Visierlinie 6) von der Quelle 10 groß genug wird, um zu bewirken, daß das Bild 22 sich aus einem oder mehreren der vier Quadranten des Detektors herausbewegt. An diesem Punkt werden die Signale des Detektorfeldes nichtlinear.The above equations are true for the right angle lens 16 as long as the image 2 of the source 10 moves on the quadrant detector array 20 until the deviation of the optical axis 8 (and the line of sight 6) from the source 10 becomes large enough to cause the image 22 to move out of one or more of the four quadrants of the detector. At this point, the detector array signals become nonlinear.

Wenn jedoch eine konventionelle runde Objektivlinse anstelle der rechtwinkligen Linse 16 verwendet wird, würden die obigen Gleichungen nur im zentralen Bereich des Schnittpunktes aller vier Sensoren des Quadrantenfeldes gelten und es würde eine zunehmende Nichtlinearität auftreten, sobald sich das runde Bild der Quelle 10 aus dem zentralen Bereich wegbewegt.However, if a conventional round objective lens is used instead of the right angle lens 16, the above equations would only apply in the central region of the intersection of all four sensors of the quadrant field and increasing non-linearity would occur as the round image of the source 10 moves away from the central region.

Eine andere Technik zur Erzielung linearer Ausgänge an einem Quadrantendetektorfeld 20 ist in dem schematischen Optikschaubild der Fig. 9 dargestellt. In der Ausführungsform der Fig. 9 definiert die Zielbeleuchtungsquelle 28 vollständig die Winkelauflösung des Zielbereichs auf dem Detektorfeld 20. Die Zielbeleuchtungsquelle 28 ist rechtwinklig mit einer vertikalen Abmessung Dv und einer horizontalen Abmessung Dh und ist gleichmäßig diffus. Das Silhouettenziel 30 ist gegenüber der Strahlung der Quelle 28 durchsichtig. Wie in Fig. 9 dargestellt, ist die optische Achse 3 der Linse 32 mittig auf das Ziel 30 gerichtet und die Beleuchtungsquelle 28 mit dem Bild 29 der Quelle 28 ist mittig auf das Detektorfeld 20 gerichtet. Da die Quelle 28 das Bild 29 steuert, kann die Linse 32 entweder eine konventionelle runde Objektivlinse oder, wie in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben und gezeigt, eine rechtwinklige sein, und das Detektorfeld 20 kann sich in der Bildebene 28 befinden, was die optische Ausrichtungsprozedur vereinfacht.Another technique for achieving linear outputs on a quadrant detector array 20 is shown in the schematic optics diagram of Fig. 9. In the embodiment of Fig. 9, the target illumination source 28 completely defines the angular resolution of the target area on the detector array 20. The target illumination source 28 is rectangular with a vertical dimension Dv and a horizontal dimension Dh and is uniformly diffuse. The silhouette target 30 is transparent to the radiation from the source 28. As shown in Fig. 9, the optical axis 3 of the lens 32 is centered on the target 30 and the illumination source 28 with the image 29 of the source 28 is centrally directed onto the detector array 20. Since the source 28 controls the image 29, the lens 32 can be either a conventional round objective lens or, as described and shown in connection with Fig. 2, a rectangular one, and the detector array 20 can be located in the image plane 28, simplifying the optical alignment procedure.

Um die beste Signallinearität zu erzielen, wenn die optische Achse 8 innerhalb der Beleuchtungsquelle 28 irgendwo hingerichtet ist, darf das Bild 29 der Quelle 28 auf dem Detektorfeld 20 nicht größer als die halbe Größe des Detektorfeldes sein. Wenn das Bild größer als die Hälfte ist führt, wie aus einer Betrachtung der Fig. 9 erkennbar, ein Verschieben des Mittelpunktes des Bildes um weniger als ein Viertel der Entfernung von dem Mittelpunkt des Feldes zu einer Verkleinerung des Signals sobald das Quellenbild über den Rand des Feldes tritt.To achieve the best signal linearity when the optical axis 8 is directed anywhere within the illumination source 28, the image 29 of the source 28 on the detector array 20 must not be larger than half the size of the detector array. If the image is larger than half, as can be seen from a consideration of Fig. 9, moving the center of the image by less than a quarter of the distance from the center of the array will result in a reduction in the signal as the source image passes the edge of the array.

Unter der Annahme, daß diese Bildgrößen- und Ausrichtungskriterien eingehalten sind, würde eine Beleuchtungsquelle von einem Inch im Quadrat bei einer Versetzung der optischen Achse von dem Mittelpunkt des Zielbereichs um 0,0127 Meter (1/2 Inch) einen maximalen Detektorausgang ergeben. Eine 0,0508 Meter (2 Inch) im Quadrat große Quelle würde bei einer Versetzung von einem Inch einen maximalen Detektorausgang erzeugen.Assuming these image size and alignment criteria are met, a one inch square illumination source would produce maximum detector output at a 0.0127 meter (1/2 inch) offset of the optical axis from the center of the target area. A 0.0508 meter (2 inch) square source would produce maximum detector output at a one inch offset.

Die Beziehung zwischen den Detektorsignalen und der Winkelabweichung der optischen Achse 8 von dem Mittelpunkt der rechtwinkligen Quelle 28 kann aus einer Betrachtung der Fig. 3 und 9 und dem folgenden ermittelt werden:The relationship between the detector signals and the angular deviation of the optical axis 8 from the center of the rectangular source 28 can be determined from a consideration of Figs. 3 and 9 and the following:

Fd = Entfernung von der Linse 32 zu dem Detektorfeld 20Fd = distance from the lens 32 to the detector field 20

Fo = Entfernung von der Linse 32 zu der Beleuchtungsquelle 28Fo = distance from the lens 32 to the illumination source 28

Dh = Horizontale Abmessung der Beleuchtungsquelle 28Dh = Horizontal dimension of the light source 28

Dv = Vertikale Abmessung der Beleuchtungsquelle 28Dv = Vertical dimension of the illumination source 28

Xv = Vertikale Winkelabweichung der optischen Achse 8Xv = Vertical angular deviation of the optical axis 8

Xh = Horizontale Winkelabweichung der optischen Achse 8Xh = Horizontal angular deviation of the optical axis 8

Sv = Vertikales Signal aufgrund der WinkelabweichungSv = Vertical signal due to the angular deviation

Sh = Horizontales Signal aufgrund der Winkelabweichung ?Sh = Horizontal signal due to angular deviation ?

Beide obige Gleichungen bleiben gültig, solange sich ein Teil des Bildes 29 der Quelle 28 über den Rand des Detektorfeldes 20 hinausbewegt oder solange auf einem Teil des rechtwinkligen Detektorfeldes die Beleuchtungsquelle nicht abgebildet wird.Both equations above remain valid as long as a part of the image 29 of the source 28 moves beyond the edge of the detector field 20 or as long as the illumination source is not imaged on a part of the rectangular detector field.

Die Untersuchung der Fig. 3 und 9 und die vorstehenden Gleichungen lassen erkennen, daß die relative Winkelempfindlichkeit des Sensorfeldes 20 in der X und Y Achse ohne weiteres geändert werden kann, indem die Abmessungen Dh und Dv der Beleuchtungsquelle 28 geändert werden. Wenn die Größe Dh und Dv von relativ zueinander gleicher Größe geändert wird, ändert sich die Empfindlichkeit. Wenn Dh beispielsweise zweimal so lang wie Dv ist, würde dies zu dem doppelten Feld und der halben Auflösung in der horizontalen Achse führen.Examination of Figures 3 and 9 and the above equations reveals that the relative angular sensitivity of the sensor array 20 in the X and Y axes can be easily changed by changing the dimensions Dh and Dv of the illumination source 28. If the size Dh and Dv are changed from being equal relative to each other, the sensitivity changes. For example, if Dh is twice as long as Dv this would result in double the field and half the resolution in the horizontal axis.

Da die Schaffung einer gleichmäßigen diffusen Quelle 28 sowohl kostenintensiv und schwer erzielbar ist als auch manche Kursteilnehmer beeinträchtigt, ist es wünschenswert, daß eine alternative Quelle eingesetzt wird. Es ist ein Merkmal der Erfindung, daß ein funktionelles Äquivalent einer solchen Quelle durch Verwendung des defokussierten Bildes von einer oder mehreren Punktquellen an dem Ziel erreicht werden kann, um diese und andere vorteilhafte Wirkungen zu erzielen. Ein derartiges äquivalentes System ist in Fig. 10 gezeigt.Since the creation of a uniform diffuse source 28 is both expensive and difficult to achieve, as well as inconvenient for some students, it is desirable that an alternative source be employed. It is a feature of the invention that a functional equivalent of such a source can be achieved by using the defocused image from one or more point sources at the target to achieve these and other advantageous effects. One such equivalent system is shown in Fig. 10.

In Fig. 10 werden zwei Punktquellen, die vorzugsweise lichtemittierende Dioden sind, in dem dargestellten optischen System verwendet, um ein Äquivalent zu den beiden gleichmäßigen diffusen Quellen zu erzielen. In Fig. 10, in dem die optische Achse 8 des Erfassungssystems auf das Silhouettenziel 4 gerichtet ist, fokussiert die Objektivlinse mit der rechtwinkligen Blende 16 das Bild der Punktquellen 40 und 44 bei 42 bzw. 46 in der Bildebene. Auf dem Quadrantendetektorfeld 20, das sich vor der Bildebene befindet, sind jedoch die rechtwinkligen undeutlichen Bilder der Quellen abgebildet. Der Ort des Detektorfelds in dem System ist so festgelegt, daß die rechtwinkligen undeutlichen Bilder sich gerade im Zentrum (auf der optischen Achse 8) berühren, um ein durchgehendes undeutliches Bild mit gleichförmiger Intensität mit einem Breiten-zu-Höhen Verhältnis von 2 zu 1 zu bilden. Es ist zu erkennen, daß dies das Äquivalent einer einzelnen diffusen, sich über die beiden Quellen 40 und 44 erstreckenden und sich in dem Schnittpunkt der optischen Achse 8 auf dem Ziel 4 treffenden Quelle ist. Eine vergrößerte Ansicht des Quadrantendetektors 20 mit undeutlichen Bildern 48 und 58 darauf ist in Fig. 11 gezeigt. Das Bild 48 entspricht der Punktquelle 40 und das undeutliche Bild 50 entspricht der Punktquelle 44.In Fig. 10, two point sources, preferably light emitting diodes, are used in the optical system shown to provide an equivalent to the two uniform diffuse sources. In Fig. 10, with the optical axis 8 of the detection system directed toward the silhouette target 4, the objective lens with the rectangular aperture 16 focuses the image of the point sources 40 and 44 at 42 and 46, respectively, in the image plane. However, the rectangular fuzzy images of the sources are imaged on the quadrant detector array 20, which is in front of the image plane. The location of the detector array in the system is determined so that the rectangular fuzzy images just touch at the center (on the optical axis 8) to form a continuous fuzzy image of uniform intensity with a width to height ratio of 2 to 1. It can be seen that this is the equivalent of a single diffuse source extending across the two sources 40 and 44 and striking the target 4 at the intersection of the optical axis 8. An enlarged view of the quadrant detector 20 with blurred images 48 and 58 thereon is shown in Fig. 11. The image 48 corresponds to the point source 40 and the unclear image 50 corresponds to the point source 44.

Die im vorangegangenen beschriebene neue Technik, nämlich die undeutlichen Bilder von Punktquellen zu verwenden, um eine gleichmäßige diffuse Quelle zu simulieren, kann erweitert werden, eine Vielzahl von Anordnungen derartiger Punktquellen wie beispielsweise 2x2, 2x3, 3x2, 3x3, usw. zu verwenden, um das zu steuernde Feld des Zieles zu erweitern. In dieser Weise können kleine Ziele eine einzelne Punktquelle verwenden, während große Ziele eine Anordnung von 4x4 oder 16 Quellen in der Zielebene verwenden können, um ein vierfaches des Feldes und 1/4 der Auflösung zu ergeben.The new technique described above, namely using the indistinct images of point sources to simulate a uniform diffuse source, can be extended to use a variety of arrangements of such point sources, such as 2x2, 2x3, 3x2, 3x3, etc., to expand the field of the target to be controlled. In this way, small targets can use a single point source, while large targets can use an array of 4x4 or 16 sources in the target plane to give four times the field and 1/4 the resolution.

Es ist ein weiteres Merkmal der Erfindung, daß die zu simulierende Ballistik bzw. Flugbahnen der Waffe in die Ausgangsdaten des Sensors durch eine geeignete Anordnung der Punktquellen eingebracht werden kann. Wie in Fig. 4 gezeigt, geht die Visierlinie 6 durch das Zentrum der sich bei den Entfernungen 72 und 74 befindenden Ziele. Die Flugbahn bzw. Trajektorie der Projektile ist bei 70 von der Rohrmündung links in Fig. 4 nach rechts zu dem Ziel 72 oder 74 dargestellt. Um die Flugbahn des Projektiles auszugleichen, falls auf ein Ziel am Ort 72 gezielt wird, ist die am Ziel angebrachte Punktquelle um die auf dem Ziel gemessene Strecke zwischen 72 und 76 unterhalb der nominalen Zentrumsposition des Zieles angebracht. Eine solche Versetzung ist in Fig. 1 gezeigt, wo sich die Punktquelle 1 unterhalb des Zielzentrums 10 befindet. Diese Neuanordnung der Punktquelle gleicht die Flugbahn des Projektils aus, ohne daß eine Änderung der Datenverarbeitung erforderlich ist. Wie in Fig. 1 gezeigt, befindet sich dann die Zielpunktquelle für ein in der simulierten Position 74 vorgesehenes Ziel in der Zentrumsposition 10.It is a further feature of the invention that the ballistics or trajectories of the weapon to be simulated can be incorporated into the sensor output data by a suitable arrangement of the point sources. As shown in Fig. 4, the line of sight 6 passes through the center of the targets located at distances 72 and 74. The trajectory of the projectiles is shown at 70 from the muzzle on the left in Fig. 4 to the right to the target 72 or 74. To compensate for the trajectory of the projectile when aiming at a target at location 72, the point source mounted on the target is mounted below the nominal center position of the target by the distance measured on the target between 72 and 76. Such an offset is shown in Fig. 1 where the point source 1 is located below the target center 10. This relocation of the point source compensates for the projectile trajectory without requiring any change in data processing. As shown in Fig. 1, the aiming point source for a target intended at simulated position 74 is then located at center position 10.

Zusätzlich zu dem Ausgleich des Projektilfalls während des Fluges erzielt das erfindungsgemäße System einen Ausgleich der Waffen/Projektilballistik und der horizontalen Zielgeschwindigkeit. Für ein Ziel, das sich in der Entfernung r (Meter) befindet und mit einer Geschwindigkeit v (Meter/Sekunde) bewegt, bestimmt sich der erforderliche Zielvorhalt in Inches wie folgt:In addition to compensating for projectile drop during flight, the system according to the invention achieves a compensation of weapon/projectile ballistics and horizontal target speed. For a target located at a distance r (meters) and moving at a speed v (meters/second), the required target lead in inches is determined as follows:

Tr = Zeit zum Ziel in der Entfernung r in Sekunden (aus Fig. 5)Tr = time to the target at distance r in seconds (from Fig. 5)

Vorhalt = v x Tr x 39,37Lead = v x Tr x 39.37

Für ein sich nach rechts bewegendes Ziel würde die Punktquelle auf dem Ziel nach rechts versetzt sein, wobei sich die simulierte Entfernung aus dieser Formel ergibt. Dies gleicht den erforderlichen Vorhalt ohne eine Änderung bei der Datenverarbeitung aus.For a target moving to the right, the point source on the target would be offset to the right, with the simulated range given by this formula. This compensates for the required lead without a change in data processing.

Es ist ein weiteres Merkmal der Erfindung, daß die Notwendigkeit, die Zielpunktquellen auf dem Ziel nach rechts oder links zu bewegen, wenn die Zielgeschwindigkeit und/oder Richtung geändert wird, beseitigt werden kann. Wenn sich Punktquellen 24 und 26 rechts und links des nominalen Zentrums 21 des Zieles 4 wie in Fig. 6 gezeigt befinden, wird durch Ändern der Intensität jeder Quelle proportional zu Änderungen der Zielgeschwindigkeit die erforderliche scheinbare Quellenposition gebildet. Die Quellen 24 und 26 in Fig. 6 sind etwas unter das Zielzentrum 21 versetzt dargestellt, um die vertikale Projektilballistik bei der gewählten Zielentfernung auszugleichen.It is a further feature of the invention that the need to move the aiming point sources right or left on the target when the target speed and/or direction is changed can be eliminated. With point sources 24 and 26 located to the right and left of the nominal center 21 of the target 4 as shown in Fig. 6, changing the intensity of each source in proportion to changes in the target speed will establish the required apparent source position. The sources 24 and 26 in Fig. 6 are shown offset slightly below the target center 21 to compensate for the vertical projectile ballistics at the selected target range.

Wenn jede Punktquelle um die für die maximale Zielgeschwindigkeit v max erforderliche Entfernung versetzt ist, wird die relative Amplitude jeder Quelle wie folgt beschrieben, wobei die Helligkeit der Quelle bei einer Geschwindigkeit von Null gleich B ist:If each point source is offset by the distance required for the maximum target velocity v max, the relative amplitude of each source is described as follows, where the brightness of the source at zero velocity is equal to B:

Amplitude der Quelle in Bewegungsrichtung = B x (v max + v)/v maxAmplitude of the source in the direction of movement = B x (v max + v)/v max

Amplitude der Quelle in Gegenbewegungsrichtung = B x (v max - v)/v max.Amplitude of the source in the opposite direction of motion = B x (v max - v)/v max.

Wie oben erläutert hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, lichtemittierende Dioden (LED's) als Punktbeleuchtungsquellen gemäß der Erfindung zu verwenden. Wie man sich denken kann, erweist sich ein sichtbares Licht auf oder nahe dem Ziel für einen Kursteilnehmer oder einen erfahrenen Schützen als beeinträchtigend. LED's sind ohne weiteres nur im infraroten Spektrum emittierend erhältlich und daher für das menschliche Auge unsichtbar. Die LED's sind auch in der Lage, bei verschiedenen Leistungshöhen hochfrequent zu pulsieren, was Merkmale darstellt, die für die bevorzugte Ausführung der Erfindung ebenfalls notwendig sind.As explained above, it has been found advantageous to use light emitting diodes (LEDs) as point illumination sources in accordance with the invention. As can be imagined, visible light on or near the target will prove detrimental to a student or experienced shooter. LEDs are readily available emitting only in the infrared spectrum and are therefore invisible to the human eye. The LEDs are also capable of high frequency pulsing at various power levels, features that are also necessary for the preferred embodiment of the invention.

Bei allen oben beschriebenen Anordnungen von Punktbeleuchtungsquellen hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die LED's pulsierend zu betreiben, um ihre Ausgangssignalhöhe zu erhöhen. Ein derartiger Pulsbetrieb kann auch verwendet werden, um eine Zielidentifikation zu schaffen, wenn mehr als ein Ziel verwendet wird, und LED's sind besonders gut dafür geeignet, diese Anforderungen zu erfüllen.In all of the point illumination source arrangements described above, it has been found advantageous to operate the LEDs in a pulsed manner to increase their output signal level. Such pulsed operation can also be used to provide target identification when more than one target is used, and LEDs are particularly well suited to meeting these requirements.

Es gibt Simulationssituationen, bei denen es wünschenswert ist, die Waffenballistik, die Zielentfernung und -geschwindigkeit und zusätzlich andere Korrekturen oder Modifikationen in die Handhabung der elektronischen Daten anstatt wie oben beschrieben an dem Ziel aufzunehmen. Die in Fig. 8 gezeigte bevorzugte Ausführungsform des Datenverarbeitungssystems schafft diese Fähigkeit. Sie schafft ebenfalls die Fähigkeit, zu identifizieren, welches Ziel erfaßt ist, wenn eine Vielzahl von Zielen vorhanden sind.There are simulation situations where it is desirable to incorporate weapon ballistics, target range and velocity, and additional other corrections or modifications into the handling of the electronic data rather than at the target as described above. The preferred embodiment shown in Fig. 8 of the data processing system provides this capability. It also provides the ability to identify which target is being detected when multiple targets are present.

Die digitalen Zielpunktdaten von dem Zieldatenwandler 52 können von der CPU und Speicher 54 verändert werden, um Korrekturen hinsichtlich der Ballistik, der Zielentfernung, der Zielgeschwindigkeit, der Rundverbreiterung, des Gewehrneigungswinkels und der Simulatorparallaxe aufzunehmen, um wahre Trefferpunktdaten hervorzubringen.The digital aimpoint data from the aiming data converter 52 can be manipulated by the CPU and memory 54 to incorporate corrections for ballistics, target range, target velocity, round spread, gun depression angle and simulator parallax to produce true hitpoint data.

Die ersten vier Korrekturen erfordern lediglich in der Software enthaltene Tabellen der Waffencharakteristiken und die simulierte Zielentfernung und -geschwindigkeit. Die Waffenneigungswinkel- und Simulatorparallaxenkorrekturen erfordern eine zusätzliche Erfassung und werden später beschrieben.The first four corrections require only the weapon characteristics tables included in the software and the simulated target range and speed. The weapon depression angle and simulator parallax corrections require additional acquisition and are described later.

Wenn der Simulator eine Vielzahl von Zielen aufweist, werden die von jedem Ziel getragenen LED's der Strahlungsquelle der Reihe nach gepulst betrieben. Wenn eine Vielzahl von Zielen vorhanden sind, identifizieren einfache Zeitgatter in der CPU und Speicher 54 die Zielquelle, die Zielpunktdaten erzeugt.When the simulator has a plurality of targets, the radiation source LEDs carried by each target are pulsed in sequence. When a plurality of targets are present, simple timing gates in the CPU and memory 54 identify the target source, which generates target point data.

Um einen wirksamen Handwaffensimulator zu schaffen, ist eine visuelle Darstellung erforderlich, um eine Echtzeitrückmeldung des Ziel- und/oder Trefferpunktes zu ergeben. Die Darstellungselemente sind in Fig. 8 als Videosteuereinheit 55 und Monitor 58 dargestellt. Ein Zielaufbau, der simulierte Ziele in verschiedenen Entfernungen und Positionen zur Verfügung stellt, ist ebenfalls erforderlich. Der Zielaufbau 61 empfängt seine Befehle und gibt Zielinformation durch das I/O-Gerät 56 zurück.To create an effective handgun simulator, a visual display is required to provide real-time feedback of the aiming and/or hit point. The display elements are shown in Fig. 8 as video controller 55 and monitor 58. A targeting assembly providing simulated targets at various distances and positions is also required. Targeting assembly 61 receives its commands and returns targeting information through I/O device 56.

Ein weiteres wünschenswertes Merkmal ist ein Sprach- und Tongenerator, der hörbare Anweisungen, Befehle und Signale dem Kursteilnehmer zur Verfügung stellt. Der Sprach- und Tongenerator 60 schafft diese Fähigkeit.Another desirable feature is a voice and tone generator that provides audible instructions, commands and signals to the student. The voice and tone generator 60 provides this capability.

Wenn die simulierten Waffencharakteristiken einen Rückstoß beinhalten, ist es offensichtlich wünschenswert, daß der Simulator einen realistischen Rückstoß herbeiführt. Der in Fig. 1 gezeigte Rückstoßaufbau wird von Eingängen von dem I/O-Gerät 56 und dem Rückstoßantrieb 65 gesteuert. Die Amplitude und die Zeitdauer des Rückstoßimpulses werden gesteuert. Der Impuls wird durch den Hahnfallsensor 63, der sich in der simulierten Waffe 14 befindet, eingeleitet. Dieser Impuls kann einsetzen, wenn der Hahn fällt oder er kann verzögert werden, um zusätzliche Trainings- und Diagnoseinformation zu liefern.When the simulated weapon characteristics include recoil, it is obviously desirable for the simulator to induce realistic recoil. The recoil setup shown in Figure 1 is controlled by inputs from the I/O device 56 and the recoil drive 65. The amplitude and duration of the recoil pulse are controlled. The pulse is initiated by the hammer drop sensor 63 located in the simulated weapon 14. This pulse may begin when the hammer drops or it may be delayed to provide additional training and diagnostic information.

Der Drucker 68 kann eine Daueraufzeichnung von alledem, was auf dem Videomonitor 58 erscheint, zur Verfügung stellen. Er stellt ebenfalls Daueraufzeichnungen von Schaubildern zur Verfügung, die die Gesamtergebnisse eines jeden Programms zeigen.The printer 68 can provide a continuous record of everything that appears on the video monitor 58. It also provides continuous records of graphs showing the overall results of each program.

Die möglicherweise wichtigsten Merkmale des Waffentrainingssimulatorsystems sind die Echtzeitvideodarstellung des Zielpunktes und/oder Trefferpunktes vor dein Waffenschießen, und die Wiedergabe der gleichen Daten nach dem Waffenschießen, die einige Sekunden unmittelbar vor dem Waffenschießen dargestellt wurden. Fortlaufend hochgenaue digitale X und Y Zielpunktdaten werden der CPU und Speicher 54 von dem Zieldatenwandler 52 zugeführt. Die CPU und Speicher 54 wandeln diese Zieldaten fortlaufend zu Zielpunktdaten um. Ziel- und Trefferpunktdaten werden fortlaufend in FIFO-Speichern gespeichert. Die Größe der Speicherregister bestimmt die Anzahl der Sekunden vor dem Waffenschießen, die wiedergegeben werden können.Perhaps the most important features of the weapon training simulator system are the real-time video display of the aiming point and/or hit point prior to firing the weapon, and the playback after firing of the same data that was displayed a few seconds immediately prior to firing the weapon. Continuous high accuracy digital X and Y aiming point data is supplied to the CPU and memory 54 from the aiming data converter 52. The CPU and memory 54 continuously convert this aiming data to aiming point data. Aiming and hit point data is continuously stored in FIFO memories. The size of the memory registers determines the Number of seconds before gun fire that can be replayed.

Nach jedem Schuß werden die FIFO-Speicherdaten zu dem der Schußnummer zugeordneten Speicherort überführt. Auf diesem Weg können durch Aufruf jeder Schußnummer zur Ansicht durch den Monitor Zielpunkt und/oder Trefferpunkt wiedergegeben werden. Sie können individuell oder gleichzeitig wiedergegeben werden.After each shot, the FIFO memory data is transferred to the storage location assigned to the shot number. In this way, by calling up each shot number for viewing by the monitor, the aiming point and/or the hitting point can be played back. They can be played back individually or simultaneously.

Ein signifikanter sichtbarer Zielfehler tritt auf, wenn das Gewehr oder eine andere simulierte Waffe um ihre Bohrungsachse gedreht oder "geneigt" wird. Die Erfassung, Messung und Darstellung des Gewehrneigungswinkels ist ein Merkmal des erfindungsgemäßen Systems und verwendet wie in Fig. 1 gezeigt, zwei Punktbeleuchtungsquellen an dem Ziel, um eine Neigungswinkelmessung zu bewirken. Die Hauptzielbeleuchtungsquelle befindet sich bei 10, während sich die zweite Quelle 11 einige Milliradianten weg von der Hauptbeleuchtungsquelle befindet und, wie dargestellt, die zweite Quelle vertikal versetzt ist. Sie kann ebenfalls horizontal versetzt sein und ebenfalls zur Messung des Neigungswinkels dienen. Zur Erleichterung der Berechnung sollte sich die zweite Strahlungsquelle jedoch entweder direkt oberhalb oder unterhalb der Hauptquelle 10 oder direkt rechts oder links davon befinden. Die Haupt- und Zweitpunktquellen 10 bzw. 11 sind alternierend angeordnet, um ihre Identifikation zu ermöglichen und die Signalstärke zu erhöhen. Fig. 7 zeigt die Wirkung und Messung des Neigungswinkels.Significant visible aiming error occurs when the rifle or other simulated weapon is rotated or "tilted" about its bore axis. The detection, measurement and display of the rifle tilt angle is a feature of the system of the invention and, as shown in Figure 1, uses two point illumination sources on the target to effect a tilt angle measurement. The main target illumination source is located at 10 while the second source 11 is located a few milliradians away from the main illumination source and, as shown, the second source is vertically offset. It may also be horizontally offset and also serve to measure the tilt angle. However, for ease of calculation, the second radiation source should be located either directly above or below the main source 10 or directly to the right or left of it. The main and second point sources 10 and 11, respectively, are arranged alternately to enable their identification and to increase signal strength. Fig. 7 shows the effect and measurement of the inclination angle.

Die geometrische Bestimmung des Neigungswinkels basiert auf der folgenden Formel, in der:The geometric determination of the angle of inclination is based on the following formula, in which:

CA = NeigungswinkelCA = angle of inclination

ΔH = Horizontale Komponente des NeigungswinkelsΔH = Horizontal component of the inclination angle

ΔV = Vertikale Komponente des NeigungswinkelsΔV = Vertical component of the inclination angle

tan CA = ΔH/ΔVtan CA = ΔH/ΔV

In Fig. 4 ist der Visierlinie-Bohrungswinkel mit SB bezeichnet und ist als der Winkel zwischen der Gewehrvisierlinie 5 und der Bohrungslinie 73 definiert. Aufgrund der Existenz dieses Winkels treten Fehler beim Projektiltrefferpunkt auf, wenn das Gewehr geneigt ist. Die durch einen Neigungswinkel CA erzeugten Trefferpunktfehler sind durch die folgenden Gleichungen definiert:In Fig. 4, the sight line-bore angle is denoted by SB and is defined as the angle between the rifle sight line 5 and the bore line 73. Due to the existence of this angle, errors in the projectile point of impact occur when the rifle is tilted. The point of impact errors produced by a tilt angle CA are defined by the following equations:

Fehlerwinkel X = SB x sinCAError angle X = SB x sinCA

Fehlerwinkel Y = SB x (cosCA-1)Error angle Y = SB x (cosCA-1)

Bei einem typischen zur Zeit verwendeten Gewehr wie beispielsweise dem M16A-1, ist SB ungefähr 0,002 Radianten. Bei kleinen Neigungswinkeln CA von der Größenordnung von 10º oder weniger ist der Trefferpunktfehler sogar bei Entfernungen von 274,32 Metern (300 Yards) klein. Wenn der Neigungswinkel jedoch 75º erreicht, was häufig passieren kann, wenn der Schütze schießt, während er eine Gasmaske trägt, wird der Fehler signifikant.For a typical rifle in current use, such as the M16A-1, SB is approximately 0.002 radians. For small CA angles of the order of 10º or less, the point of impact error is small even at distances of 274.32 meters (300 yards). However, when the angle of depression reaches 75º, which can often happen when the shooter is firing while wearing a gas mask, the error becomes significant.

Bei 10º Neigungswinkel und 300 Metern Entfernung,At a 10º inclination angle and 300 meters distance,

Fehlerentfernung x' = 0,002x300xsin10º=0,1 MeterError distance x' = 0.002x300xsin10º=0.1 meter

Bei 75º Neigungswinkel und 150 Metern Entfernung,At 75º inclination angle and 150 meters distance,

Fehlerentfernung X'=0,002x150xsin 75º=0,29 MeterError distance X'=0.002x150xsin 75º=0.29 meters

Fehlerentfernung Y'=0,002x150x(cos75º-1)=-0,22 MeterError distance Y'=0.002x150x(cos75º-1)=-0.22 meters

Die Situation bei Waffen mit einem größeren Visierlinie-Bohrungswinkel ist sehr unterschiedlich. Infolgedessen ist SB bei Waffen, die als LAW (light anti-armor weapon) bekannt sind, ungefähr 0,08 Radianten. Bei einer Entfernung von 250 Metern und einem Neigungswinkel CA von 10º ergibt sich dann das folgende:The situation is very different for weapons with a larger sight line-of-bore angle. As a result, SB is approximately 0.08 radians for weapons known as LAW (light anti-armor weapon). At a distance of 250 meters and a declining angle CA of 10º, this gives the following:

Fehlerwinkel x=0,08xsin10º=0,14 RadiantenError angle x=0.08xsin10º=0.14 radians

Fehlerentfernung x'=0,14x250=3,5 MeterError distance x'=0.14x250=3.5 meters

Dies ist eindeutig ein signifikanter Fehler und zeigt die Notwendigkeit der Erfassung und Korrektur des Neigungswinkels, und es ist ein Merkmal der Erfindung, daß die Berechnung und Darstellung des Neigungswinkels ausgeführt wird.This is clearly a significant error and indicates the need for detection and correction of the inclination angle, and it is a feature of the invention that the calculation and display of the inclination angle is carried out.

Es gibt einen weiteren Neigungswinkelfehler, der durch das erfindungsgemäße Erfassungssystem als solches erzeugt wird. Unter Bezugnahme sowohl auf Fig. 1 und Fig. 7 ist erkennbar, daß wenn die Gewehrvisierlinie 6 und somit die Sensorachse 8 beide auf die Punktbeleuchtungsquelle 10 gerichtet sind, eine verschwindende Zielpunktversetzung besteht und ein Gewehrneigungswinkel nur jene Fehler einbringt, die oben beschrieben und definiert wurden, und dies entspricht exakt der realen Lebenssituation in einem Gelände. Wenn der Zielpunkt sich jedoch von der Quelle 10 wegbewegt, treten Fehler in der Zielpunktmessung auf, wenn ein Neigungswinkel aufgrund einer Rotation der Achsen des Erfassungssystems relativ zu den Achsen des Ziels vorhanden ist. Die folgenden Gleichungen liefern die wahren Zielpunktversetzungswinkel:There is a further tilt angle error created by the inventive detection system as such. Referring to both Fig. 1 and Fig. 7, it can be seen that when the rifle sight line 6 and hence the sensor axis 8 are both aimed at the point illumination source 10, there is a vanishing aiming point offset and a rifle tilt angle introduces only those errors described and defined above and this corresponds exactly to the real life situation in a field. However, when the aiming point moves away from the source 10, errors in the aiming point measurement occur when a tilt angle is present due to rotation of the axes of the detection system relative to the axes of the target. The following equations give the true aiming point offset angles:

Versetzungswinkel X = da XDisplacement angle X = da X

Versetzungswinkel Y = da YDisplacement angle Y = da Y

Versetzungswinkel H = da HDisplacement angle H = da H

Versetzungswinkel V = da VDisplacement angle V = da V

daX = daH x cosCA - daV x sinCAdaX = daH x cosCA - daV x sinCA

daY = daV x cosCA - daH x sinCAdaY = daV x cosCA - daH x sinCA

Die Korrektur dieser Fehler wird ebenfalls durch das erfindungsgemäße System ausgeführt.The correction of these errors is also carried out by the inventive system.

In Simulatorsystemen, in denen sich typischerweise ein Ziel relativ nah an der Simulatorwaffe befindet, tritt ein weiterer signifikanter Meßfehler auf. Wie der Fehler auftritt und warum es notwendig ist, ihn zu korrigieren, ist aus der folgenden Diskussion unter Bezugnahme auf Fig. 1 zu erkennen.In simulator systems, where a target is typically relatively close to the simulator weapon, another significant measurement error occurs. How the error occurs and why it is necessary to correct it can be seen from the following discussion with reference to Fig. 1.

In einer typischen Simulatorsituation beträgt die Entfernung von dem Sensor 2 zu dem Ziel 4 2,54 Meter (100 Inches), was offensichtlich viel kleiner ist als die Hunderte von Metern, mit denen man es im Gelände oder auf dem Feld zu tun hat. Um dem Schützen eine vernünftige Bewegungsfreiheit zu schaffen, muß das Gewehr sich um mindestens 5 Inches frei zu dem Ziel hin oder von ihm weg bewegen können. Eine typische Entfernung zwischen der Visierlinie 6 und der an dem Gewehr gemessenen Sensorachse 8 beträgt 1 Inch, und die Visierlinie 6 und die Sensorachse 8 laufen an dem Ziel in der nominalen tatsächlichen Entfernung von 2,54 Meter (100 Inch) (die verwendet werden kann, um eine Entfernung von Hunderten von Metern zu simulieren), zusammen. Diese Abmessungen ergeben zwischenliegend einen Parallaxenwinkel von 0,010 Radianten. Bei einer tatsächlichen Entfernung von 2,413 Metern (95 Inches) beträgt der Parallaxenwinkel 0,0105 Radianten und bei 2,667 Metern (105 Inches) beträgt er 0,0095 Radianten oder eine Differenz von 0,001 Radianten. Diese Differenz von 0,001 Radianten bewirkt beim Zielen auf ein simuliertes 300 Meter Ziel eine Differenz zwischen dem gemessenen Zielpunkt von 0,001 x 300 x 39,37 = 12". Dieser vom System erzeugte Fehler, der aufgrund wechselnder Parallaxenwinkel auftritt, wurde zur Identifikation Parallanixº genannt. Ein 0,3408 Meter (12 Inches) Punktfehler ist bei einem geübten Schützen offensichtlich signifikant, da ein solcher Schütze bei 300 Metern eine Gruppierung verschiedener Schüsse ohne weiteres innerhalb eines Kreises von 0,3048 Metern (12 Inches) haben sollte.In a typical simulator situation, the distance from the sensor 2 to the target 4 is 2.54 meters (100 inches), which is obviously much smaller than the hundreds of meters encountered in the field or terrain. To provide the shooter with reasonable freedom of movement, the rifle must be able to move freely toward or away from the target by at least 5 inches. A typical distance between the line of sight 6 and the sensor axis 8 measured on the rifle is 1 inch, and the line of sight 6 and the sensor axis 8 converge at the target at the nominal actual distance of 2.54 meters (100 inches) (which can be used to simulate a distance of hundreds of meters). These dimensions give a parallax angle of 0.010 radians therebetween. At an actual distance of 2.413 meters (95 inches) the parallax angle is 0.0105 radians and at 2.667 meters (105 inches) it is 0.0095 radians or a difference of 0.001 radians. This difference of 0.001 radians results in a difference between the measured aiming point of 0.001 x 300 x 39.37 = 12" when aiming at a simulated 300 yard target. This system-generated error, which occurs due to changing parallax angles, has been called Parallaxº for identification purposes. A 0.3408 meter (12 inch) point error is obviously significant for a trained shooter, since such a shooter should be able to group several shots easily within a 0.3048 meter (12 inch) circle at 300 yards.

Um den Parallanixº zu bestimmen und auszugleichen, ist ein Rotationswinkelsensor 82 über die Welle 86 mit einer Rutschbandtrommel 34 gekoppelt. Eine vertikale oder horizontale Bewegung des Gewehrs 14 bewirkt nicht, daß sich der Träger 90 bewegt, aber eine Gewehrbewegung zu dem Ziel hin oder von ihm weg wird über den Rückstoßarm 94 auf diesen Trägern übertragen und zieht an dem Stab 88, wie dies in dem oben angegebenen U.S. Patent Nr. 4,079,525 von Linton, et al. beschrieben ist. Die Bewegung des Trägers 90 bewirkt, daß die Rutschbandtrommel 84 durch die Tätigkeit des Rückstoßbandes 96 und des Rutschbandes 92 rotiert wird. Dies führt zu einer Rotation der Welle 86 und einem proportionalen Ausgang von dem Rotationswinkelsensor 82, der elektrisch mit dem Computer der Erfindung gekoppelt ist, wo dieser Ausgang wie zuvor beschrieben zur Berechnung und Korrektur des Parallanixº verwendet wird.To determine and compensate for parallax, a rotation angle sensor 82 is coupled to a slide belt drum 34 via shaft 86. Vertical or horizontal movement of the gun 14 does not cause the carrier 90 to move, but gun movement toward or away from the target is transmitted to these carriers via the recoil arm 94 and pulls on the rod 88 as described in the above-referenced U.S. Patent No. 4,079,525 to Linton, et al. The movement of the carrier 90 causes the slide belt drum 84 to rotate by the action of the recoil belt 96 and the slide belt 92. This results in rotation of the shaft 86 and a proportional output from the rotation angle sensor 82 which is electrically coupled to the computer of the invention where this output is used to calculate and correct the Parallaxº as previously described.

Um die elektronische Verarbeitung der analogen Signaldaten an den Ausgängen des Quadrantendetektorfeldes 20 mit den Zielen der Fig. 1 und 6 zu bewirken, um korrigierte Zielpunktdaten zu berechnen und diese Daten in einer Umgebung darzustellen, die ein lebensnahes Gelände mit einem Ausbilder, jedoch mit minimalem Eingreifen durch einen Ausbilder, simuliert, weist das Trainingssystem nach der Erfindung einen speziell ausgelegten Computer auf. Das Schaltungsdiagramm dieses Computers ist in Blockdiagrammform in Fig. 8 gezeigt, wobei der Systemkonsolensteuereinschub in Fig. 13 gezeigt ist.To effect electronic processing of the analog signal data at the outputs of the quadrant detector array 20 with the targets of Figs. 1 and 6 to calculate corrected target point data and to display this data in an environment that simulates a real-life terrain with an instructor but with minimal intervention by an instructor, the training system according to the invention comprises a specially designed computer. The circuit diagram of this computer is shown in block diagram form in Fig. 8, with the system console control slot shown in Fig. 13.

Wie in Fig. 8 gezeigt, werden die verstärkten analogen Signale SA, SB, SC und SD an dem Ausgang des Detektorfeldes 20 von Fig. 3 an den Eingang des Zielpunktdatenwandlers 52 des Computersystems aus Fig. 8 angelegt. Die anderen Eingänge des Computers werden von dem Hahnfallsensor 63, der in der Waffe 14 enthalten ist, und dem Drehwinkelsensor 82, der sich in dem Rückstoßsimulator 62 befindet, empfangen. Die restlichen Eingänge sind Befehle, die von dem Kontrolleinschub in Fig. 13 erzeugt werden, der in nicht dargestellter Weise mit dem I/O-(Eingang-Ausgang-)Gerät 56 verbunden ist. Diese Befehle weisen die CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) und den Speicher an, welches der verschiedenen intern gespeicherten Softwareprogramme zur Ausführung eines erforderlichen Algorithmus verwendet werden soll.As shown in Fig. 8, the amplified analog signals SA, SB, SC and SD at the output of the detector array 20 of Fig. 3 are applied to the input of the aiming point data converter 52 of the computer system of Fig. 8. The other inputs to the computer are received from the hammer drop sensor 63 contained in the weapon 14 and the angle of rotation sensor 82 located in the recoil simulator 62. The remaining inputs are commands generated by the control board in Fig. 13 which is connected in a manner not shown to the I/O (input-output) device 56. These commands instruct the CPU (central processing unit) and memory which of the various internally stored software programs should be used to execute a required algorithm.

In jedem Fall werden die vier Ausgangssignale des Detektorfeldes 20 durch den Wandler 52 kombiniert, um jeweils die analogen vertikalen und horizontalen Zielpunktabweichungssignale Sv und Sh zu erzeugen. Diese analogen Zielpunktabweichungssignale werden weiter in die zur weiteren Signalverarbeitung verwendete digitale Form gewandelt. Die Berechnungen werden von der CPU und Speicher 54 gesteuert, welche durch und unter der Steuerung des I/O-Gerätes 56 arbeiten.In any event, the four output signals of the detector array 20 are combined by the converter 52 to produce the analog vertical and horizontal target deviation signals Sv and Sh, respectively. These analog target deviation signals are further converted to the digital form used for further signal processing. The calculations are controlled by the CPU and memory 54, which operate through and under the control of the I/O device 56.

Wie oben bei der Beschreibung der Wirkung des Neigungswinkels bereits diskutiert, werden zwei Punktbeleuchtungsquellen zur Bestimmung des Neigungswinkels eingesetzt, und diese Quellen werden alternierend gepulst, um ihre Identifikation zu ermöglichen. Der alternierende Pulsbetrieb steht unter der Leitung und Steuerung der CPU und Speicher 54. Nach der Berechnung der Zielpunktdaten von dem ersten Sensor werden ähnliche Daten von dem zweiten Sensor bestimmt, und diese Daten werden in der CPU und Speicher 54 verglichen, um ΔV und ΔH Werte zu schaffen, die ihrerseits zur Berechnung des Neigungswinkels durch die oben beschriebene Formel verwendet werden.As discussed above in describing the effect of the tilt angle, two point illumination sources are used to determine the tilt angle, and these sources are pulsed alternately to enable their identification. The alternating Pulse operation is under the direction and control of the CPU and memory 54. After calculating the aiming point data from the first sensor, similar data is determined from the second sensor and this data is compared in the CPU and memory 54 to provide ΔV and ΔH values which in turn are used to calculate the inclination angle by the formula described above.

Der Drehwinkelsensor 82 übermittelt fortlaufend Gewehrpositions-Parallanixº-Daten zu der CPU und dem Speicher 54 durch das I/O-Gerät 56. Die CPU mit dem Speicher 54 berechnet die erforderliche X und Y Zielpunktkorrektur und addiert diese zu den hinsichtlich des Neigungswinkels in der CPU und Speicher 54 korrigierten Zielpunktdaten. Diese wahren Zielpunktdaten werden dann kontinuierlich in einem Zielpunkt FIFO-Speicher gespeichert. Die Waffenballistik, der Waffenneigungswinkel und die Zielcharakteristiken werden dann aus dem Speicher aufgenommen und berechnete Korrekturen werden in der CPU und Speicher 54 zu den wahren Zielpunktdaten addiert, und diese Daten werden fortlaufend in dem Trefferpunkt FIFO-Speicher gespeichert. Die vollständige Abfolge der Abläufe und die Ausführung der verschiedenen Algorithmen werden durch die in der CPU und Speicher 54 residente Software gesteuert, die automatisch aufgerufen wird, entweder intern durch die CPU und Speicher ihrerseits oder manuell durch Befehle von dem I/O-Gerät 56 unter der Steuerung der Befehlsschaltereinstellungen, die an dem Systemkonsolensteuereinschub 100 nach Fig. 13 eingegeben werden.The angle of rotation sensor 82 continuously transmits gun position parallax° data to the CPU and memory 54 through the I/O device 56. The CPU with memory 54 calculates the required X and Y aimpoint correction and adds this to the aimpoint data corrected for tilt angle in the CPU and memory 54. This true aimpoint data is then continuously stored in an aimpoint FIFO memory. The weapon ballistics, weapon tilt angle and target characteristics are then taken from memory and calculated corrections are added to the true aimpoint data in the CPU and memory 54, and this data is continuously stored in the hitpoint FIFO memory. The complete sequence of operations and the execution of the various algorithms are controlled by software resident in the CPU and memory 54, which is invoked automatically, either internally by the CPU and memory themselves, or manually by commands from the I/O device 56 under the control of command switch settings entered at the system console control slot 100 of Figure 13.

Der Steuereinschub 100 aus Fig. 13 stellt Mittel zur Eingabe von Befehlssteuersignalen für das Waffentrainingssimulatorsystem zur Verfügung. Das Simulatorsystem beinhaltet Softwareprogramme verschiedener Ausbildungsstufen, um einen Trainingsausbilder zu ersetzen oder ein von einem Ausbilder geleitetes Training zu unterstützen. Zur Zeit sind für ein Gewehrtraining 14 verschiedene Programme verfügbar, von denen ein jedes bei 3 oder 4 verschiedenen Trainingsschwierigkeitsstufen betrieben werden kann. Die Programme wurden geschaffen, um eine Ausbildung in allen 3 Grundfähigkeiten des Anlegens, Zielens und Schießens unter geeigneter Sprach- und/oder visueller Rückmeldung zu ermöglichen, um ein Äquivalent zu den Trainingsmethoden, die, wie oben beschrieben, im Gelände eingesetzt werden, zu erzielen. Infolgedessen werden Schußgeräusch, Ausbilderbefehle einschließlich Echtzeitrückmeldung der Leistung des Kursteilnehmers, Videodarstellungen und Ausdrucke, die das Äquivalent zu der Zielkasten und 10 Cent Stück/Unterlegscheibe Übungen sowie viele andere unten beschriebene Übungen darstellen, zur Verfügung gestellt. Jedes dieser Programme und jede Stufe werden auf Befehlen hin erzeugt, die wie folgt an dem Steuereinschub 100 eingegeben werden.The control module 100 of Fig. 13 provides means for inputting command control signals to the weapon training simulator system. The simulator system includes software programs of various training levels to replace a training instructor or to support instructor-led training. There are currently 14 different programs available for rifle training, each of which can be operated at 3 or 4 different training difficulty levels. The programs are designed to provide training in all 3 basic skills of aiming, aiming and shooting with appropriate voice and/or visual feedback to provide an equivalent to the training methods used in the field as described above. As a result, sound of fire, instructor commands including real-time feedback of the student's performance, video displays and printouts providing the equivalent of the target box and dime/washer drills, as well as many other drills described below, are provided. Each of these programs and levels are generated in response to commands entered into the control slot 100 as follows.

Der Leistungsschalter 102 schaltet das System ein. Der Programmknopfschalter 104 wird verwendet, um ein numeriertes Programm zu wählen, das auf der digitalen Anzeige 106 angegeben wird. Jedes Niederdrücken des Knopfes 104 rückt das Programm vor, bis das Ende der Abfolge von gespeicherten Programmen erreicht ist, wo es wieder bei dem Programm mit der niedrigsten Nummer beginnt. Jedes Niederdrücken des Stufenknopfschalters 108 inkrementiert die Programmstufe um Eins. Allgemein sind für das Gewehrtraining Programmstufen für stationäre, gehende, joggende und laufende Ziele aufgestellt worden; die gewählte Stufe wird auf der digitalen Anzeige 110 dargestellt. Jedes der gewählten Programme und jede der gewählten Programmstufen stellt eine Lösung der grundsätzlichen Zielgleichungen mit geeigneten Korrekturen für die Waffen- und Zielballistik bei den gewählten Entfernungen, Neigungswinkel, Parallanixº und Vorhaltewinkel zur Bewegung der Ziele zusammen mit visuellen und hörbaren Rückmeldungen, wie sie im folgenden beschrieben werden, zur Verfügung. Der Startknopfschalter 112 startet das gewählte Programm und die gewählte Programmstufe von ihrem Anfang und löscht alle Ergebnis- und Schußdaten aus dem Speicher.The power switch 102 turns the system on. The program button switch 104 is used to select a numbered program which is displayed on the digital display 106. Each depression of the button 104 advances the program until the end of the sequence of stored programs is reached where it begins again at the lowest numbered program. Each depression of the step button switch 108 increments the program step by one. Generally, for rifle training, program steps have been established for stationary, walking, jogging and running targets; the selected step is displayed on the digital display 110. Each of the selected programs and program steps represents a solution of the basic target equations with appropriate corrections for weapon and target ballistics at the selected distances, angle of inclination, parallax degrees and lead angles. for movement of the targets together with visual and audible feedback as described below. The start button switch 112 starts the selected program and program level from its beginning and erases all result and shot data from the memory.

Der Löschknopfschalter wird verwendet, um alle Ergebnis- und Schußdaten aus dem Speicher zu löschen, ohne einen Programmneustart einzuleiten. Der Pausenknopfschalter setzt jede in Gang befindliche Programmausführung aus, wenn er einmal gedrückt wird, während ein zweites Drücken bewirkt, daß das Programm wiederaufgenommen wird.The Clear button switch is used to erase all score and shot data from memory without initiating a program restart. The Pause button switch suspends any program execution in progress when pressed once, while a second press causes the program to resume.

Die Systemkonsole unterstützt für eine visuelle Rückmeldung an den Kursteilnehmer und den Ausbilder einen Videomonitor 58 und einen Drucker 68. Ein Drücken des Wiedergabeknopfes bewirkt, daß der Trefferort des letzten Schusses wiedergegeben wird. Ein zweifaches Drücken bewirkt eine Wiedergabe des zweitletzten Schußes, usw., für bis zu 64 Schüssen. Ein Niederhalten des Wiedergabeknopfes bewirkt, daß eine Wiedergabe des dargestellten Schusses, d.h. die Bewegung des Zielpunktes in den letzten 5 Sekunden unmittelbar vor dem Zeitpunkt des Schusses, sichtbar wird. Der Zielknopfschalter 120 wählt eines der Ziele oder eine Ergebnistabelle zur Darstellung auf dem Videomonitor 58.The system console supports a video monitor 58 and a printer 68 for visual feedback to the student and instructor. Pressing the replay button causes the hit location of the last shot to be displayed. Pressing it twice causes the second last shot to be displayed, and so on, for up to 64 shots. Holding down the replay button causes a replay of the displayed shot, i.e., the movement of the aiming point in the last 5 seconds immediately before the time of the shot. The aiming button switch 120 selects one of the targets or a table of results for display on the video monitor 58.

In vielen Programmen des Systems bewegen sich Ziele mit mehr als einer Geschwindigkeit und in mehr als eine Richtung. Der Bewegungsknopfschalter 122 wählt jede dieser Zielzustände, die der Reihe nach in dem Programm auftraten, und hebt die Trefferorte jedes Schusses, der in diesem Zustand abgefeuert wurde, hervor. Der Druckerknopfschalter 124 schaltet den Drucker 68 an, der eine Kopie des Ergebnisschaubildes oder Zieles, das auf dem Videomonitor dargestellt ist, druckt und ausgibt. Der Gewehrrückstoßwahlschalter 126 stellt die von dem Rückstoßantrieb 65 erzeugte Rückstoßkraft, die von dem Rückstoßaufbau 62 auf das Trainingsgewehr übertragen wird, irgendwo zwischen null und 140 % der Kraft, die von dem M16A1 Gewehr erzeugt wird, ein. Ein Niederdrücken des Fehlschußknopfschalters 128 bewirkt, daß das Gewehr erkennbar fehlschießt, d.h., daß kein Rückstoß oder Geräusch erfolgt aber alle anderen Funktionen wie die Videozielverfolgung und die Ergebnisdarstellung normal bleibt. Der Geräuschwahlschalter 120 stellt das Schußgeräusch in Kopfhörern, die von dem Kursteilnehmerschützen getragen werden, irgendwo zwischen null und 135 db ein.In many of the programs of the system, targets move at more than one speed and in more than one direction. The motion button switch 122 selects each of these target states that occurred in sequence in the program and highlights the hit locations of each shot fired in that state. The print button switch 124 turns on the printer 68 which prints a copy of the result chart or target displayed on the video monitor. The rifle recoil selector switch 126 sets the recoil force generated by the recoil drive 65, which is transmitted to the training rifle by the recoil assembly 62, anywhere from zero to 140% of the force generated by the M16A1 rifle. Depressing the miss button switch 128 causes the rifle to noticeably miss, that is, there is no recoil or noise but all other functions such as video target tracking and results display remain normal. The noise selector switch 120 sets the noise of the shot in headphones worn by the trainee shooter anywhere from zero to 135 db.

Wie oben beschrieben umfaßt die Schaltung von Fig. 8 eine CPU und Speicher 54, die eine Vielzahl von Softwareprogrammen in einem Nur-Lese-Speicher (ROM) speichert und auch einen wahlfreien Zugriffsspeicher (RAM) zur Speicherung der Trefferergebnisse und Zwischenalgorithmusrechenergebnisse vorsieht. Obgleich bestimmte derzeit verfügbare Mikrocomputer und Speichertechnologien in der Schaltung von Fig. 8 eingesetzt wurden, können sämtliche oder ein Teil dieser Funktionen in einer einzelnen monolithischen integrierten Schaltung enthalten sein. Daraus ergibt sich, daß die hier vorgestellte Erfindung die gegenwärtige und zukünftige mikroelektronische Entwicklung voll ausnutzen kann, um die von dem Grundkonzept geforderten Funktionen durchzuführen.As described above, the circuit of Fig. 8 includes a CPU and memory 54 that stores a variety of software programs in read-only memory (ROM) and also provides a random access memory (RAM) for storing hit results and intermediate algorithm calculation results. Although certain currently available microcomputer and memory technologies have been used in the circuit of Fig. 8, all or part of these functions may be included in a single monolithic integrated circuit. As a result, the invention presented here can take full advantage of current and future microelectronic development to perform the functions required by the basic concept.

Viele Einbaueinzelheiten sind in der in der ROM Komponente der CPU und Speicher 54 residenten Software enthalten, und Modifikationen dieser Software oder der Art der Speicherung müssen beträchtlich und wesentlich sein, bevor sie von der hier beschriebenen Erfindung abweichen.Many of the installation details are contained in the software resident in the ROM component of the CPU and memory 54, and modifications to this software or the manner of storage must be substantial and material before departing from the invention described herein.

Um die von dem System nach der Erfindung vorgesehene Trainingssimulation zu implementieren, wurden neue Simulationstechniken entwickelt, die den Rückstoß, Erfassungssysteme und Rechensysteme einsetzen. Jede dieser Techniken stellt Mittel zur Verfügung, um Kursteilnehmer auszubilden, stationäre und sich bewegende Ziele verschiedener Größen und unter verschiedenen Entfernungen zu treffen. Jede dieser Techniken ist in Softwareprogrammen verkörpert, die in dem ROM der CPU und Speicher 54 resident sind. Unter diesen Trainingstechniken befinden sich hörbare Übertragungsbefehltechniken, die hier als Zielton und Traineransprache bezeichnet wurden.To implement the training simulation provided by the system of the invention, new simulation techniques have been developed that utilize recoil, detection systems, and computing systems. Each of these techniques provides a means to train trainees to hit stationary and moving targets of various sizes and at various distances. Each of these techniques is embodied in software programs resident in the ROM of the CPU and memory 54. Among these training techniques are audible broadcast command techniques referred to herein as target tone and trainer speech.

Die Verwendung eines Zieltones kann durch Bezugnahme auf Fig. 12 besser erläutert werden. Für eine positive Rückmeldung zur Unterrichtung des Kursteilnehmers über ein ordnungsgemäßes Visierbild während der Zielaufnahme wird ein Ton von dem Tongenerator 60 immer dann erzeugt, wenn der Trefferpunkt oder Zielpunkt in dem zentralen Trefferbereich 17 des Ziels 4 liegt. Während der Zielaufnahme spricht computererzeugte Sprache von dem Generator 60 den Kursteilnehmer an, sich nach rechts, links, oben oder unten zu bewegen, falls der Trefferpunkt nicht in dem Bereich 17 liegt. Auf diese Weise wird der Kursteilnehmerschütze auch ohne ein Eingreifen durch einen Ausbilder auf einen ordnungsgemäßen Zielpunkt geleitet. Nach jedem abgefeuerten Schuß und nach der Flugzeit des Projektils wird ein bestimmter Ton erzeugt, falls der Trefferpunkt außerhalb des Zieles liegt. Zur gleichen Zeit teilt der Sprachgenerator 60 dem Kursteilnehmer mit, daß der Trefferpunkt zu hoch, tief, weit links oder weit rechts war. Ein unterschiedlicher Ton wird erzeugt, um anzuzeigen, daß der Trefferpunkt innerhalb des Zielbereichs 17 lag. Der Kursteilnehmerschütze kann durch das Anzeigen eines Fehlschusses aufgefordert werden, genauer zu schießen, wenn der Trefferpunkt außerhalb des Trefferbereichs 13 liegt.The use of a target tone can be better explained by reference to Fig. 12. For positive feedback to inform the student of a proper sight picture during target acquisition, a tone is generated by the tone generator 60 whenever the hit point or aiming point is in the central hit area 17 of the target 4. During target acquisition, computer generated speech from the generator 60 tells the student to move right, left, up or down if the hit point is not in the area 17. In this way, the student shooter is guided to a proper aiming point even without intervention by an instructor. After each shot is fired and after the projectile has flown, a specific tone is generated if the hit point is off target. At the same time, the speech generator 60 tells the student that the hit point was too high, low, far left or far right. A different tone is generated to indicate that the hit point was within the aiming area 17. The course participant can indicate a missed shot be asked to shoot more accurately if the hit point is outside the hit area 13.

Die Traineransprache besitzt viele weitere Funktionen. Sie wird verwendet, um dem Kursteilnehmer mitzuteilen, den Videomonitor 58 zu betrachten, wenn das Simulatorsystem gemäß vorbestimmter Kriterien entscheidet, daß ein Schußfehler dargestellt werden sollte. Sie stellt, wenn sich ein Trainingsprogramm im Ablauf befindet, Befehle ähnlich der Befehle im Gelände zur Verfügung, die den Kursteilnehmer von der Entfernung und/oder Geschwindigkeit und/oder Position des Ziels in Kenntnis setzen, wenn dies angebracht ist. Sie teilt dem Schützen das Ergebnis jedes Schusses mit, wenn er auf ein Ziel mit Ergebnisringen zielt. Wenn es angebracht ist, teilt sie dem Schützen mit, welche Funktionen über die Steuereinschubeingabe einzuleiten sind; ob er schnell, langsam, spurgenau, fallend, punktgenau oder mehrfach schießen muß, was alles auf dem zugrundeliegenden, sich im Ablauf befindenden Trainingsprogramm und/oder der Art und Weise, wie der Schütze, gemessen von dem Simulatorsystem, agiert, basiert.The trainer speech has many other functions. It is used to tell the trainee to look at the video monitor 58 when the simulator system, according to predetermined criteria, decides that a shot error should be presented. It provides, when a training program is in progress, commands similar to the commands in the field that inform the trainee of the distance and/or speed and/or position of the target, when appropriate. It tells the shooter the result of each shot when aiming at a target with score rings. When appropriate, it tells the shooter what functions to initiate via the control slot input; whether to shoot fast, slow, track, drop, pinpoint, or multiple, all based on the underlying training program in progress and/or the way the shooter performs as measured by the simulator system.

Um ein schlechtes Durchziehen zu erkennen und eine Übung des Durchziehens zu schaffen, sieht das System einen "Verzögerten Rückstoß" vor. Der Hahnfallsensor 63 in der Waffe 14 zeigt dem System den Moment des Abdrükkens des Abzugs an. Wenn die Hahnfallsensordaten durch die Zeitverzögerung 66 verzögert werden, besitzt die CPU und Speicher 54 keine Kenntnis darüber, daß ein verzögerter Rückstoß durchgeführt wird.To detect a poor follow-through and to provide follow-through practice, the system provides a "delayed recoil." The hammer drop sensor 63 in the weapon 14 indicates to the system the moment the trigger is pulled. If the hammer drop sensor data is delayed by the time delay 66, the CPU and memory 54 have no knowledge that a delayed recoil is being performed.

Ein anderes Verfahren, einen verzögerten Rückstoß zu schaffen, umfaßt die Software in der CPU und Speicher 54 und ermöglicht eine spezielle verzögerte Rückstoßwiedergabe. Wenn das unverzögerte Hahnfallsignal bei der CPU und Speicher 54 empfangen wird, werden die Zielpunktdaten und Trefferpunktdaten mit einem Hahnfallcode markiert, bevor sie in dem Wiedergabe-FIFO gespeichert werden. Die Hahnfalldaten werden dann mit der von der Software angeordneten Zeit verzögert. Zielpunkt- und Trefferpunktdaten fließen während der Verzögerung fortlaufend in die Wiedergabe-FIFO-Speicher. Nach der Wiedergabe werden die Rückstoßpulsdaten durch das I/O-Gerät 56 dem Rückstoßantrieb 65 zugeleitet. Zur gleichen Zeit werden die Zielpunktdaten und Trefferpunktdaten mit einem Rückstoßpulscode markiert und zu den Wiedergabe-FIFO-Speichern geschickt, was das Ende der Wiedergabe für diesen Schuß anzeigt. Die Wiedergabe-FIFO-Speicher werden unverzüglich in den dem Schußteil zugeordneten Wiedergabespeicher abgelegt, und die Speicherung der Wiedergabedaten in die FIFO-Speichern wird für den nächsten Schuß fortgesetzt. ein. Während der Zeitspanne, in der sämtliche obigen Daten zur Wiedergabe gespeichert werden, werden sie auf dem Videomonitor wiedergegeben, so daß der Ausbilder die Ziel- und Schießtechniken der Kursteilnehmerschützen direkt beobachten kann. Der Ausbilder kann den Kursteilnehmerschützen somit oft kritisieren, ohne die Wiedergabefunktion zu verwenden.Another method of providing delayed recoil involves software in the CPU and memory 54 and enables a special delayed recoil reproduction. When the undelayed hammer drop signal is CPU and memory 54, the aiming point data and hitting point data are marked with a hammer drop code before being stored in the replay FIFO. The hammer drop data is then delayed for the time directed by the software. Aiming point and hitting point data continue to flow into the replay FIFO memories during the delay. After replay, the recoil pulse data is passed through the I/O device 56 to the recoil drive 65. At the same time, the aiming point data and hitting point data are marked with a recoil pulse code and sent to the replay FIFO memories, indicating the end of replay for that shot. The replay FIFO memories are immediately stored in the replay memory associated with the shot portion, and storage of the replay data into the FIFO memories continues for the next shot. During the period in which all of the above data is being stored for replay, it is played back on the video monitor so that the instructor can directly observe the student shooters' aiming and shooting techniques. The instructor can therefore often criticize the student shooter without using the playback function.

Wenn der Rückstoß nicht verzögert wird, ist die Speicherung der Wiedergabedaten die gleiche, wie sie oben beschrieben wurde, außer daß der Rückstoßdatenpuls zu dem Rückstoßantrieb 65 von der CPU und Speicher 54 ohne Verzögerung geschickt wird und die Zielpunktdaten unverzüglich mit einem Rückstoßpuls markiert werden und zu den FIFO-Speichern geschickt werden, was das Ende der Wiedergabe für den Schuß anzeigt, und daß die Wiedergabe-FIFO-Speicher unverzüglich abgelegt werden.If the recoil is not delayed, the storage of the replay data is the same as described above, except that the recoil data pulse is sent to the recoil drive 65 from the CPU and memory 54 without delay and the aiming point data is immediately marked with a recoil pulse and sent to the FIFO memories indicating the end of the replay for the shot and the replay FIFO memories are immediately discarded.

Mehrfachtreffer-Tötung ist eine spezielle Tötungsart. Wenn der normale Tötungsmodus in dem Waffensimulator nach der Erfindung aktiv ist, fällt das Ziel nach einer ordnungsgemäßen Verzögerung aus der Visiersicht nach unten, wenn ein Treffer von der CPU und Speicher 54 erfaßt wird. Bei der Mehrfachtreffer-Tötung sind zwei oder mehr Treffer in schneller Folge erforderlich, bevor das Ziel aus der Visiersicht herausfällt. Dieser Modus wird verwendet, um den Schützen zu lehren, sich von dem Rückstoß zu erholen und sein Visierbild wieder aufzunehmen, um mehr als einen genauen Schuß in schneller Aufeinanderfolge auf ein Ziel zu feuern, das schwierig zu treffen ist.Multi-hit kill is a special type of kill. When the normal kill mode is active in the weapon simulator of the invention, the target drops down from the sight after a proper delay when a hit is detected by the CPU and memory 54. In multi-hit kill, two or more hits in quick succession are required before the target drops out of sight. This mode is used to teach the shooter to recover from recoil and regain his sight picture in order to fire more than one accurate shot in quick succession at a target that is difficult to hit.

Einer der Hauptgründe, aufgrund dessen es für den Schützen wichtig ist, sich diese Technik anzueignen, liegt in der Streuung der Munition. Beim realen Schießen auf ein weit entferntes Ziel führen die ballistischen Charakteristiken der Munition zu einer Trefferstreuung, die fast die Größe der Abmessung des Ziels aufweisen kann. Um eine vernünftige Wahrscheinlichkeit zu haben, das Ziel zu treffen, müssen infolgedessen sogar dann, wenn das Ziel korrekt ist, mehr als ein Geschoß abgeschossen werden, um die Trefferwahrscheinlichkeit zu erhöhen. Die Geschosse müssen schnell abgeschossen werden, so daß ein tatsächliches Ziel nicht die Zeit hat, auf das erste Geschoß zu reagieren, bevor das zweite ankommt.One of the main reasons why it is important for the shooter to learn this technique is due to the dispersion of the ammunition. In real shooting at a distant target, the ballistic characteristics of the ammunition result in a dispersion of hits that can be almost the size of the target's dimensions. As a result, to have a reasonable probability of hitting the target, even if the aim is correct, more than one round must be fired to increase the probability of hitting. The rounds must be fired quickly so that an actual target does not have time to react to the first round before the second arrives.

Die Streuung bezieht sich auf die Modifikation der Trefferpunktdaten, um die tatsächlichen Munitionsstreudaten zu berücksichtigen. Diese Daten werden statistisch in der CPU und Speicher 54 zu dem berechneten Trefferpunkt addiert, um eine realistische Simulation der tatsächlichen Streuung der Munition in dem Endtrefferpunkt zu erzielen. Zur Analyse jedes Schusses wird ein Kreis der Größe der Streuung, der um den nicht gestreuten Trefferpunkt zentriert ist, für jeden Schuß auf dem Videomonitor wiedergegeben und der zufällig gewählte statistische Trefferpunkt, der irgendwo in dem Kreis liegt, wird für jeden Schuß als der Trefferpunkt wiedergegeben.Dispersion refers to the modification of the hit point data to take into account the actual ammunition dispersion data. This data is statistically added in the CPU and memory 54 to the calculated hit point to achieve a realistic simulation of the actual dispersion of the ammunition at the final hit point. To analyze each shot, a circle of the size of the dispersion is drawn around the non-scattered hit point. is displayed on the video monitor for each shot and the randomly chosen statistical hit point located anywhere in the circle is displayed as the hit point for each shot.

Zur Analyse der Gesamtleistung wird eine zweite Form der Streuungsfähigkeit dem erfindungsgemäßen Waffensimulatorsystem einprogrammiert. Alle Trefferpunkte werden ohne Streuung aufgenommen, aber es wird eine Tötungswahrscheinlichkeit für jeden Schuß berechnet, die auf dem Trefferpunkt und der Streuung basiert. Bei der Berechnung und Wiedergabe der Gesamtresultate für das Abschießen aller Geschosse werden die Gesamtwahrscheinlichkeiten addiert, um eine Endleistungszahl zu ermitteln. Bei 10 Geschossen mit 100 % Wahrscheinlichkeit, 12 Geschossen mit 70 % Wahrscheinlichkeit und 12 Geschossen mit 30 % Wahrscheinlichkeit und 10 Geschossen mit 0 % Wahrscheinlichkeit beträgt die aufgenommene Endleistung beispielsweise:To analyze overall performance, a second form of dispersion capability is programmed into the weapon simulator system of the invention. All hit points are recorded without dispersion, but a kill probability is calculated for each shot based on the hit point and dispersion. When calculating and displaying the overall results for firing all the projectiles, the overall probabilities are added together to determine a final performance number. For example, with 10 projectiles at 100% probability, 12 projectiles at 70% probability, 12 projectiles at 30% probability, and 10 projectiles at 0% probability, the final recorded power is:

Treffer = 10 + 12 x 0,7 + 12 x 0,3 + 10 x 0 = 22Hits = 10 + 12 x 0.7 + 12 x 0.3 + 10 x 0 = 22

Die Dargestellte Neigung ist die Wiedergabe des Waffenneigungswinkels auf dem Videomonitor 58, während der Schütze ein Ziel aufnimmt, sowie eine Darstellung während der Wiedergabe. Die Gesprochene Neigung ist die hörbare Anweisung der Traineransprache an den Kursteilnehmerschützen, die ihm sagt, daß der Waffenneigungswinkel für die simulierte Entfernungssituation übermäßig ist.The Displayed Decline is the display of the weapon depression angle on the video monitor 58 while the shooter is acquiring a target and a display during the display. The Spoken Decline is the audible instruction of the trainer's speech to the student shooter telling him that the weapon depression angle is excessive for the simulated range situation.

Die Zielpunktwiedergabe verwendet die Echtzeiterfassungs-, Speicherungs- und Abruffähigkeiten des Waffensimulatorsystems nach der Erfindung, um eine Wiedergabe des Zielpunktes einer simulierten Waffe relativ zu einem Ziel in Echtzeit auf dem Videomonitor 58 einige Sekunden vor dem Abschuß der Waffe wiederzugeben. Die anfänglich in dem Zielpunkt-FIFO-Speicher gespeicherten und dann in dem Wiedergabespeicher abgelegten Daten stellen dann die Echtzeitdatenquelle dar.The aiming point display uses the real-time acquisition, storage and retrieval capabilities of the weapon simulator system according to the invention to display a real-time display of the aiming point of a simulated weapon relative to a target on the video monitor 58 some seconds before the weapon is fired. The data initially stored in the aiming point FIFO memory and then stored in the replay memory then represents the real-time data source.

Die Zielpunktschau ist die fortgesetzte Videowiedergabe des Zielpunktes, während der Kursteilnehmerschütze das Ziel aufnimmt und die Waffe in Vorbereitung des Abschusses anlegt. Die Darstellung kann entweder ein heller Fleck oder ein simuliertes Visierbild sein. Der Ausbilder kann diese Darstellung direkt zur Korrektur der Probleme des Schützen verwenden, ohne die Wiedergabe zu verwenden.Point of aim display is the continuous video playback of the point of aim as the student shooter acquires the target and lines up the weapon in preparation for firing. The display can be either a bright spot or a simulated sight picture. The instructor can use this display directly to correct the shooter's problems without using the playback.

Die Verzögerte Rückstoßwiedergabe schafft eine Echtzeitwiedergabe des Trefferpunktes der simulierten Waffe 14, wenn die Verzögerte Rückstoßfunktion in dem Waffensimulator nach der Erfindung eingeleitet wird. Wie vorstehend beschrieben, werden sowohl der Moment des Hahnfalls und der Moment des Rückstoßes in den Trefferpunktwiedergabespeicherdaten markiert. Wenn diese gespeicherten Echtzeitdaten auf dem Monitor dargestellt werden, werden sowohl der Trefferpunkt beim Hahnfall wie auch beim Rückstoß identifiziert, so daß die Trefferpunktbewegung und infolgedessen die Bewegung der Waffe vor und nach dem Abziehen des Abzugs beobachtet und analysiert werden kann, um den Abzugsruck, das Vorhersehen des Rückstosses und das Durchziehen des Kursteilnehmers zu bestimmen. Die Verzögerte Rückstoßwiedergabe und Trefferpunktwiedergabe werden immer auf dem Videomonitor mit einem stationären Ziel dargestellt, sogar für ein sich bewegendes Ziel. Dies ermöglicht eine hochauflösende Darstellung zur detaillierten Analyse der Probleme zum Zeitpunkt des Durchzugs des Abzugs.The delayed recoil replay provides a real-time replay of the point of impact of the simulated weapon 14 when the delayed recoil function is initiated in the weapon simulator of the invention. As previously described, both the moment of hammer drop and the moment of recoil are marked in the point of impact replay memory data. When this stored real-time data is displayed on the monitor, both the point of impact at hammer drop and at recoil are identified so that the point of impact movement and consequently the movement of the weapon before and after the trigger pull can be observed and analyzed to determine the trigger pull, recoil anticipation and follow-through of the trainee. The delayed recoil replay and point of impact replay are always displayed on the video monitor with a stationary target, even for a moving target. This allows for a high-resolution display for detailed analysis of the problems at the time the trigger is pulled.

Gleichzeitige Wiedergabe ist die gleichzeitige Echtzeitdarstellung sowohl der Zielpunktwiedergabe-Speicherdaten als auch der Trefferpunktwiedergabe-Speicherdaten. Der Zielpunkt wird mit kleinen Abmessungen dargestellt, um eine Darstellung der Bewegung eines sich bewegenden Zieles durch das Gelände über den Abschnitt, in dem geschossen wird, zu ermöglichen. Der Zielpunkt wird in großer Abmessung auf einem stationären Ziel dargestellt, um eine detaillierte Analyse zu ermöglichen.Simultaneous playback is the simultaneous real-time display of both the aimpoint playback memory data and the hitpoint playback memory data. The aimpoint is displayed with small dimensions to allow a representation of the movement of a moving target through the terrain over the section being fired. The aimpoint is displayed in large dimensions on a stationary target to allow detailed analysis.

Wenn die "Aufruf"-Funktion Teil des gewählten Trainingsprogramms, das der Kursteilnehmer benutzt, ist, wird die Darstellung des Trefferpunktes auf dem Videomonitor verzögert, nachdem die Waffe abgeschossen ist. Der Kursteilnehmerschütze bewegt einen Cursor auf der ungekennzeichneten Zieldarstellung zu der Position, von der er annimmt, daß sein Schuß das Ziel getroffen hat. Der Kursteilnehmerschütze oder der Ausbilder aktiviert dann die "Aufruf"-Schußaufzeichnung, die die aufgerufene Schußposition speichert. Der Videomonitor stellt dann den Schuß und den aufgerufenen Schuß dar, und zwar den durch die Schußnummer identifizierten Schuß in einem Kreis und den durch die Schußnummer identifizierten aufgerufenen Schuß in einem Quadrat. Alle Schüsse und aufgerufenen Schüsse können an dem Ziel auf Wunsch dargestellt werden. Auch wenn das Ziel für eine permanente Aufzeichnung ausgedruckt wird, werden die Schüsse und aufgerufenen Schüsse in ähnlicher Weise identifiziert.If the "Call" feature is part of the selected training program the student is using, the display of the point of impact on the video monitor is delayed after the weapon is fired. The student shooter moves a cursor on the unmarked target display to the position where he believes his shot hit the target. The student shooter or instructor then activates the "Call" shot record, which stores the called shot position. The video monitor then displays the shot and called shot, the shot identified by the shot number in a circle and the called shot identified by the shot number in a square. All shots and called shots can be displayed on the target if desired. Also, if the target is printed for permanent recording, the shots and called shots are identified in a similar manner.

Wenn die Autopause-Funktion ein Teil des gewählten Trainingsprogramms ist, wird das Programm automatisch ausgesetzt und es wird eine Wiedergabe des letzten Schusses oder Schußgruppierung auf dem Videomonitor dargestellt, wenn der Kursteilnehmerschütze nicht korrekt schießt. Dies zeigt dem Kursteilnehmer sofort seinen Fehler und zwingt ihn, das Programm neu zu starten.If the Autopause feature is part of the selected training program, the program will automatically pause and a replay of the last shot or grouping of shots will be shown on the video monitor if the student shooter does not shoot correctly. This immediately shows the student their mistake and forces them to restart the program.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu erkennen, daß die Erfindung gut dafür ausgelegt ist, alle beschriebenen Ziele und Zwecke zusammen mit anderen Vorteilen, die offensichtlich sind und der Vorrichtung und dem Trainingssystem eigen sind, erreicht. Ferner sollte verständlich sein, daß bestimmte Merkmale und Unterkombinationen nützlich sind und ohne Bezugnahme zu anderen Merkmalen und Subkombinationen eingesetzt werden können. Insbesondere sollte verständlich sein, daß bei einigen der beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung eine bestimmte CPU mit verschiedenen peripheren Speichern und Eingängen/Ausgängen und Softwareprogrammen beschrieben wurde, das jedoch - obgleich sie in Art von speziellen Computerelementen und Programmen beschrieben wurden - andere Computerelemente und Programme eingesetzt werden können, um ein ähnliches Ergebnis zu bewirken.From the foregoing description, it will be seen that the invention is well adapted to achieve all of the described aims and purposes together with other advantages which are obvious and inherent in the apparatus and training system. Furthermore, it should be understood that certain features and sub-combinations are useful and may be employed without reference to other features and sub-combinations. In particular, it should be understood that in some of the described embodiments of the invention, a particular CPU with various peripheral memories and input/outputs and software programs has been described, but that, although described in terms of specific computer elements and programs, other computer elements and programs may be employed to achieve a similar result.

Die detaillierte Beschreibung der Erfindung erfolgte hier unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung. Es versteht sich jedoch, daß Variationen und Modifikationen im Geist und Umfang der Erfindung, wie sie hier beschrieben und in den angefügten Ansprüchen definiert ist, ausgeführt werden können.The detailed description of the invention has been made here with reference to preferred embodiments of this invention. It should be understood, however, that variations and modifications may be made within the spirit and scope of the invention as described herein and defined in the appended claims.

Claims (38)

1. Waffentrainingssimulatorsystem für Handwaffen, das umfaßt: eine Zielszenendarstellung, die ein oder mehrere Ziele (4) enthält, die Ausgangsdaten erzeugen, die Ziel(4)-charakteristiken angeben,1. Weapon training simulator system for hand weapons, comprising: a target scene representation containing one or more targets (4) that generate output data indicating target (4) characteristics, eine Waffe (14), mit der auf die dargestellten Ziele (4) gezielt werden kann, wobei die Waffe (14) einen Schießsensor enthält,a weapon (14) with which the depicted targets (4) can be aimed, the weapon (14) containing a shooting sensor, ein Waffenzielsensorsystem (2), das mit der Waffe (14) mitbewegbar ist, mit Ausgangssignalen, die die Ausrichtung der Waffe (14) relativ zu dem dargestellten Ziel (4) angeben, unda weapon target sensor system (2) that can move with the weapon (14), with output signals that indicate the orientation of the weapon (14) relative to the displayed target (4), and ein visuelles Darstellungssystem (55, 58, 61), das mit dem Waffenzielsensorsystem (2) verbunden ist, um eine Darstellung der die Ausrichtung der Waffe (14) relativ zu dem dargestellten Ziel (4) angebenden Ausgangssignale zu erzeugen,a visual display system (55, 58, 61) connected to the weapon target sensor system (2) to generate a display of the output signals indicating the orientation of the weapon (14) relative to the displayed target (4), dadurch gekennzeichnet,characterized, daß es ferner umfaßt:that it further includes: einen Zieldatenwandler (52), um die Ausgangssignale des Waffenzielsensorsystems (2) in Echtzeit in digitale X-Y Koordinatendaten zu wandeln,a target data converter (52) to convert the output signals of the weapon target sensor system (2) into digital X-Y coordinate data in real time, einen Computer (54), der mit den Ausgängen des Schießsensors und des Zieldatenwandlers und den Ausgangssignalen der Zielcharakteristiken verbunden ist und auf diese anspricht, um diese Ausgänge in Echtzeit als digitale Daten zu kombinieren und zu speichern, und ferner zur unmittelbaren Erzeugung von Echtzeitcomputerausgangssignalen, die während des Zielens der Waffe einen Trefferpunkt auf den Zielen (4) angeben, um diese echtzeiterzeugten Computerausgangssignale in Echtzeit auf dem visuellen Darstellungssystem (55, 58, 61) darzustellen oder um eine Wiedergabe dieser gespeicherten Echtzeitdigitaldaten darzustellen.a computer (54) connected to and responsive to the outputs of the firing sensor and the target data converter and the target characteristics output signals for combining and storing these outputs in real time as digital data and further for immediately generating real time computer output signals indicative of a point of impact on the targets (4) during aiming of the weapon, for displaying these real time generated computer output signals in real time on the visual display system (55, 58, 61) or for displaying a reproduction of these stored real time digital data to represent. 2. Waffentrainingssimulatorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schießsensor einen Hahnfallsensor (63) umfaßt.2. Weapon training simulator system according to claim 1, characterized in that the firing sensor comprises a hammer drop sensor (63). 3. Waffentrainingssimulatorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Computer Ausgangssignale, die den Neigungswinkel und den erlaubten Neigungswinkel angeben und Signale zur Einleitung ihrer Darstellung ausgibt.3. Weapon training simulator system according to claim 1, characterized in that the computer outputs output signals indicating the angle of inclination and the permissible angle of inclination and signals for initiating their display. 4. Waffentraningssimulatorsystem nach Anspruch 1,4. Weapon training simulator system according to claim 1, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß die Ziele (4) jeweils einen (10) oder mehrere (11) Punktstrahlungsquellen aufweisen,that the targets (4) each have one (10) or more (11) point radiation sources, daß das Zielsensorsystem ein Quadrantendetektorfeld (20) und eine Objektivlinse (16) aufweist, um ein defokussiertes Bild (22) von einer der Punktstrahlungsquellen auf das Detektorfeld abzubilden, undthat the target sensor system has a quadrant detector field (20) and an objective lens (16) to project a defocused image (22) from one of the point radiation sources onto the detector field, and daß eine Computersteuerung (55) vorhanden ist, um jede der Punktstrahlungsquellen der Reihe nach pulsierend anzutreiben, um dabei gleichzeitig jene, auf die gezielt wird, am Ziel zu identifizieren und Waffenzielpunktdaten für das Ziel zu liefern.that a computer control (55) is provided for pulsing each of the point radiation sources in sequence to simultaneously identify the one being targeted on the target and provide weapon aiming point data for the target. 5. Waffentrainingssimulatorsystem nach Anspruch 4,5. Weapon training simulator system according to claim 4, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß eine Vielzahl von Punktbeleuchtungsquellen gleichmäßig um zumindestens eines der Ziele angeordnet sind, undthat a plurality of point illumination sources are evenly arranged around at least one of the targets, and daß die Objektivlinse (16) das defokussierte Bild der Vielzahl der einem Ziel auf dem Detektorfeld zugeordneten Strahlungsquellen bildet, wobei die defokussierten Bilder im wesentlichen aneinander angrenzend sind und das Bild des Zieles überlappen.that the objective lens (16) forms the defocused image of the plurality of radiation sources associated with a target on the detector array, the defocused images being substantially adjacent to one another and overlapping the image of the target. 6. Waffentrainingssimulatorsystem nach Anspruch 1,6. Weapon training simulator system according to claim 1, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß die Ziele jeweils eine oder mehrere Punktstrahlungsquellen aufweisen,that the targets each have one or more point radiation sources, daß das Zielsensorsystem ein Quadrantendetektorfeld aufweist, undthat the target sensor system has a quadrant detector field, and daß der Computer eine Steuerung schafft, um jede dieser Punktstrahlungsquellen der Reihe nach pulsartig anzutreiben, um ihre Identifikation und die Identifikation der Zielpunktpositionsdaten zu ermöglichen.that the computer provides a control to pulse each of these point radiation sources in turn to enable their identification and the identification of the target point position data. 7. Waffentrainingssimulatorsystem nach Anspruch 6,7. Weapon training simulator system according to claim 6, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß die Ziele ein oder mehrere sich bewegende Ziele enthalten, undthat the targets contain one or more moving targets, and daß der Ort der dem Ziel zugeordneten Punktquellen auf dem Ziel aus der nominalen Zentrumsposition des Zieles unter einer Entfernung verschoben ist, die eine Funktion der Zielgeschwindigkeit, der Zielentfernung und der Waffenballistik ist.that the location of the point sources associated with the target on the target is displaced from the nominal center position of the target by a distance that is a function of the target velocity, the target range, and the weapon ballistics. 8. Waffentrainingssimulatorsystem nach Anspruch 6,8. Weapon training simulator system according to claim 6, gekennzeichnet durchmarked by zwei Punktstrahlungsquellen (24, 26) auf jeder Seite der sich bewegenden Ziele, wobei eine (26) von diesen sich links des Zielzentrums und eine (24) sich rechts des Zielzentrums befinden, undtwo point radiation sources (24, 26) on each side of the moving targets, one (26) of which is located left of the target center and one (24) of which is located right of the target center, and eine Modulation der Intensität der dem Ziel zugeordneten Punktstrahlungsquellen auf eine Helligkeit, die eine Funktion der Zielgeschwindigkeit, Zielentfernung und Waffenballistik ist.a modulation of the intensity of the point radiation sources assigned to the target to a brightness that is a function of the target speed, target distance and weapon ballistics. 9. Waffentrainingssimulatorsystem nach Anspruch 1,9. Weapon training simulator system according to claim 1, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß der Computer Computersignale erzeugt und zählt, die die Anzahl von Treffern auf dem Ziel angeben, undthat the computer generates and counts computer signals indicating the number of hits on the target, and daß ein Tötungsanzeiger vorhanden ist, um eine Zieltötung nach einer vorbestimmten Anzahl von Treffern größer als 1 anzuzeigen.that a kill indicator is present to ensure target killing after a predetermined number of hits greater than 1. 10. Waffentrainingssimulatorsystem nach Anspruch 1,10. Weapon training simulator system according to claim 1, dadurch gekennzeichnet,characterized, daß ein oder mehrere der Ziele wählbare, simulierte plötzlich auftauchende Ziele umfassen, undthat one or more of the targets comprise selectable, simulated suddenly appearing targets, and daß der Computer nach einer Verzögerung, die der Flugzeit des Projektils entspricht, nach einem Treffer auf dem Ziel ein computererzeugtes Zielfallsignal liefert.that after a delay corresponding to the flight time of the projectile, the computer delivers a computer-generated target drop signal after hitting the target. 11. Waffentrainingssimulatorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Computer die Erzeugung von Signalen leitet, die den Neigungswinkel der Waffe angeben und die Darstellung des Waffenneigungswinkels steuern.11. Weapon training simulator system according to claim 1, characterized in that the computer directs the generation of signals indicating the angle of inclination of the weapon and controlling the display of the weapon angle of inclination. 12. Waffentrainingssimulatorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Computer Berechnungen leitet, um Trefferpunktrechnungen eine Streuung hinzuzufügen, und um den gestreuten Schußtrefferpunkt darzustellen.12. A weapon training simulator system according to claim 1, characterized in that the computer conducts calculations to add dispersion to point of impact calculations and to represent the dispersed shot point of impact. 13. Waffentrainingssimulatorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Computer eine Berechnung eines Streuungsrings leitet, um den Streuungsring um jeden ungestreuten Schußtrefferpunkt zusätzlich darzustellen.13. Weapon training simulator system according to claim 1, characterized in that the computer directs a calculation of a dispersion ring to additionally display the dispersion ring around each unscattered shot hit point. 14. Waffentrainingssimulatorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Computer Rechnungen steuert, die eine Trefferwahrscheinlichkeit in das Ergebnis eines jeden Schusses einführt, die auf dem ungestreuten Schußtrefferpunkt und den Streudaten basiert, die unter der Steuerung des Computers gewählt werden.14. A weapon training simulator system according to claim 1, characterized in that the computer controls calculations which introduce a hit probability into the result of each shot based on the unscattered shot hit point and the scatter data selected under the control of the computer. 15. Waffentrainingssimulatorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Computer die verzögerte Darstellung des letzten Schußtrefferpunktes leitet, um die Positionierung der aufgerufenen Schußposition auf dieser Darstellung zu ermöglichen und um nachfolgen die gleichzeitige Darstellungen und Identifikationen der aufgerufenen Schußposition und des letzten Schußtrefferpunktes einzuleiten.15. Weapon training simulator system according to claim 1, characterized in that the computer directs the delayed display of the last shot hit point to enable the positioning of the recalled shot position on that display and to subsequently initiate the simultaneous displays and identifications of the recalled shot position and the last shot hit point. 16. Waffentrainigssimulatorsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Gewehrparallaxenpositionssensor und einen Computer, um Computersignale zu erzeugen, die eine Parallaxenkorrektur und Trefferpunktposition mit Paralaxenkorrektur angeben.16. A weapon training simulator system according to claim 1, characterized by a rifle parallax position sensor and a computer for generating computer signals indicative of parallax correction and parallax corrected point of impact position. 17. Waffentrainingssimulatorsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Sprach- und Tongenerator (60), der mit dem Computer in Verbindung steht.17. Weapon training simulator system according to claim 1, characterized by a speech and sound generator (60) which is connected to the computer. 18. Waffentrainingssimulatorsystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Computer die Erzeugung eines Zieltones durch den Sprach- und Tongenerator leitet, wenn der Computertrefferpunkt sich innerhalb des Umrisses eines vorbestimmten Trefferbereichs innerhalb der Umrisse des Ziels befindet.18. Weapon training simulator system according to claim 17, characterized in that the computer directs the generation of a target tone by the speech and tone generator when the computer hit point is within the outline of a predetermined hit area within the outline of the target. 19. Waffentrainingssimulatorsystem nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Computer wahlweise Traineransprachsbefehle einleitet, die den Schützen anweisen, die Position des Waffenzielpunktes zu ändern, wenn der Trefferpunkt sich außerhalb des Umrisses des bestimmten Trefferbereichs innerhalb des Zieles befindet.19. A weapon training simulator system according to claim 18, characterized in that the computer selectively initiates trainer response commands instructing the shooter to change the position of the weapon aiming point when the hit point is outside the outline of the determined hit area within the target. 20. Waffentrainingssimulatorsystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein wählbares Trainigsprogramm vorhanden ist, und daß der Computer mit dem Sprachgenerator verbunden ist und mit dem wählbaren Trainingsprogramm verbunden ist und auf dieses anspricht, um programmierte Trainersprachstimmkommandos einzuleiten.20. A weapons training simulator system according to claim 17, characterized in that a selectable training program is provided, and the computer is connected to the speech generator and is connected to and responsive to the selectable training program to initiate programmed trainer voice commands. 21. Waffentrainingssimulatorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein wählbares Trainingsprogramm vorhanden ist, und daß wählbare Trainingsprogramme Kriterien für computererzeugte, inkorrekte Schußsignale liefern, um die Ausführung des gewählten Trainingsprogramms auszusetzen.21. Weapon training simulator system according to claim 1, characterized in that a selectable training program is present, and that selectable training programs provide criteria for computer-generated, incorrect firing signals to suspend the execution of the selected training program. 22. Waffentrainingssimulatorsystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Computer programmiert ist, immer dann, wenn die Programmausführung ausgesetzt ist, automatisch eine Wiedergabe dieses inkorrekten Schusses darzustellen,.22. Weapon training simulator system according to claim 21, characterized in that the computer is programmed to automatically display a playback of said incorrect shot whenever the program execution is suspended. 23. Waffentrainingssimulatorsystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Computer immer dann, wenn die Programmausführung ausgesetzt ist, automatisch die Darstellung der Schießgruppe fordert, die den inkorrekten Schuß enthält.23. Weapon training simulator system according to claim 21, characterized in that the computer automatically requests the display of the firing group containing the incorrect shot whenever the program execution is suspended. 24. Waffentrainingssimulatorsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Erzeugung von Computersignalen, die einen Fehlschuß anzeigen, wenn der Schußtrefferpunkt außerhalb eines definierten vorherbestimmten Trefferbereichs innerhalb des Zieles liegt.24. Weapon training simulator system according to claim 1, characterized by generating computer signals indicating a miss if the shot hit point is outside a defined predetermined hit area within the target. 25. Waffentrainingssimulatorsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Computersteuerung der Rechnungen des Waffenneigungswinkels, eine Korrektur des Trefferpunktes aufgrund des Neigungswinkels, und eine Korrektur des Zielpunktes aufgrund einer Neigungswinkelrotation des an der Waffe befestigten Zielsensors.25. Weapon training simulator system according to claim 1, characterized by computer control of calculations of the weapon inclination angle, a correction of the point of impact due to the inclination angle, and a correction of the point of aim due to an inclination angle rotation of the aiming sensor attached to the weapon. 26. Waffentrainingssimulatorsystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Computer mit dem Sprach- und Tongenerator verbunden ist, um die Erzeugung von Signalen zu leiten, die die Treffertonerzeugung oder Fehlschußtonerzeugung nach einer Verzögerung einleiten, die gleich der Flugzeit des Projektils der Waffe ist.26. Weapon training simulator system according to claim 17, characterized in that the computer is connected to the speech and tone generator to direct the generation of signals that initiate the hit tone generation or miss tone generation after a delay equal to the time of flight of the weapon's projectile. 27. Waffentrainingssimulatorsystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Computer die Erzeugung von Signalen leitet, um die programmierten Trainersprachstimmbefehle einleiten, die die Position eines Trefferpunktes außerhalb des vorbestimmten Trefferbereichs angeben.27. A weapons training simulator system according to claim 17, characterized in that the computer directs the generation of signals to initiate the programmed trainer voice commands indicating the location of a hit point outside the predetermined hit area. 28. Waffentrainingssimulatorsystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Computer Ausgangssignale leitet, die den Neigungswinkel und erlaubten Neigungswinkel angeben, um die programmierten Trainersprachstimmbefehle einleiten, die vor einem übermäßigen Neigungswinkel warnen, wenn der gemessene Neigungswinkel den vorbestimmten erlaubten Neigungswinkel übertrifft.28. A weapon training simulator system according to claim 17, characterized in that the computer directs output signals indicative of the cant angle and allowable cant angle to initiate the programmed trainer voice commands warning of excessive cant angle when the measured cant angle exceeds the predetermined allowable cant angle. 29. Waffentrainingssimulatorsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Erzeugung eines simulierten Rückstoßes der Waffe und einer wählbaren Verzögerungszeit zwischen dem Schießsensor und dem Rückstoßkrafterzeugungsmittel, um die Anzeige des Schießens der Waffe und die Erzeugung der simulierten Rückstoßkräfte zu verzögern.29. Weapon training simulator system according to claim 1, characterized by the generation of a simulated recoil of the weapon and a selectable delay time between the firing sensor and the recoil force generating means in order to display of firing the weapon and generating the simulated recoil forces. 30. Verfahren zur Schaffung einer visuellen Darstellung in einem Waffentrainingssimulatorsystem mit Mitteln zum Darstellen eines oder mehrerer Ziele (4), die Ausgangsdaten erzeugen, die Ziel-(4)-charakteristiken angeben, einer zielfähigen Waffe (14), die enthält einen Schießsensor, ein Waffenzielsensorsystem (2), das mit der Waffe (14) mitbewegbar ist, um Ausgangssignale zu schaffen, die die Ausrichtung der Waffe (14) relativ zu den dargestellten Zielen (4) angeben, und ein visuelles Darstellungsmittel (55, 58, 61), das mit dem Waffenzielsensor (2) verbunden ist, um eine Darstellung der Ausgangssignale, die die Ausrichtung der Waffe (14) relativ zu den dargestellten Zielen (4) angeben, zu erzeugen, gekennzeichnet durch die Schritte der Wandlung der Ausgangsdaten des Waffenzielsensorsystems (2) in Echtzeit in digitale X-Y Koordinatendaten, der Computerverarbeitung der Ausgangsdaten des Waffenzielsensorsystems (2), wobei die Ausgangsdaten des Schießsensors und die Ausgangsdaten der Ziel-(4)-charakteristiken in Echtzeit als digitale Daten kombiniert und gespeichert werden, und Echtzeitcomputerausgangssignale erzeugt werden, die während des Zielens mit der Waffe den Trefferpunkt auf den Zielen (4) angeben; und der Erzeugung einer Echtzeitdarstellung der Echtzeitcomputerausgangssignale auf dem visuellen Darstellungsmittel (55, 58, 61), oder der Erzeugung einer Wiedergabe der Echtzeitdigitaldaten.30. Method for creating a visual representation in a weapon training simulator system with means for displaying one or more targets (4) which generate output data indicating target (4) characteristics, a targetable weapon (14) which contains a firing sensor, a weapon target sensor system (2) which is movable with the weapon (14) to create output signals which indicate the orientation of the weapon (14) relative to the displayed targets (4), and a visual representation means (55, 58, 61) which is connected to the weapon target sensor (2) to generate a representation of the output signals which indicate the orientation of the weapon (14) relative to the displayed targets (4), characterized by the steps of converting the output data of the weapon target sensor system (2) in real time into digital X-Y coordinate data, computer processing the output data of the weapon target sensor system (2), wherein the Output data of the shooting sensor and the output data of the target (4) characteristics are combined and stored in real time as digital data, and real time computer output signals are generated which indicate the point of impact on the targets (4) during aiming with the weapon; and generating a real time display of the real time computer output signals on the visual display means (55, 58, 61), or generating a reproduction of the real time digital data. 31. Verfahren nach Anspruch 30, gekennzeichnet durch die Schritte der Verwendung eines Hahnfallsensormittels als Schießsensor.31. A method according to claim 30, characterized by the steps of using a hammer drop sensor means as the firing sensor. 32. Verfahren nach Anspruch 31,32. Method according to claim 31, gekennzeichnet durchmarked by den Schritt der Kennzeichnung der Koordinatendaten zum Zeitpunkt des Falles des Hahnes und des Waffenschießsignals, undthe step of marking the coordinate data at the time of the hammer falling and the weapon firing signal, and der Darstellung der X-Y- Koordinatendaten relativ zu den dargestellten Zielen unter Angabe des Hahnfalles und des Hahnschießens auf dem Videomittel.the representation of the X-Y coordinate data relative to the displayed targets, indicating the cock fall and the cock shooting on the video medium. 33. Verfahren nach Anspruch 32, gekennzeichnet durch den Schritt der aufeinanderfolgenden Speicherung der erzeugten X-Y Koordinatendaten und des gekennzeichneten Hahnfallsignals und Waffenschießsignals im Speicher.33. A method according to claim 32, characterized by the step of sequentially storing the generated X-Y coordinate data and the identified cock drop signal and gun firing signal in memory. 34. Verfahren nach Anspruch 32, gekennzeichnet durch den Schritt der Computerverzögerung des Hahnfallsignals, um das Waffenschießsignal eine vorbestimmte Zeit nach dem Hahnfallsignal zu erzeugen.34. The method of claim 32, characterized by the step of computer delaying the hammer drop signal to generate the weapon firing signal a predetermined time after the hammer drop signal. 35. Verfahren nach Anspruch 32, gekennzeichnet durch den Schritt der Computererzeugung einer Verzögerung im Ausgang des Hahnfallsensormittels.35. A method according to claim 32, characterized by the step of computer generating a delay in the output of the tap drop sensor means. 36. Verfahren nach Anspruch 32,36. Method according to claim 32, gekennzeichnet durchmarked by den Schritt der Computerverarbeitung der erzeugten X-Y Koordinatendaten und der Waffenschießsignaldaten, um dadurch Zielpunkt- und Trefferpunkt-Digitaldaten zu erzeugen,the step of computer processing the generated X-Y coordinate data and the gun firing signal data to thereby generate aiming point and hit point digital data, der aufeinanderfolgenden Speicherung der Zielpunkt- und gekennzeichneten Zielpunkt-Digitaldaten im Speicher, der aufeinanderfolgenden Speicherung der Trefferpunkt- und gekennzeichneten Trefferpunkt-Digitaldaten im Speicher, undthe sequential storage of the target point and designated target point digital data in the memory, the sequential storage of the hit point and designated hit point digital data in the memory, and der gleichzeitigen Darstellung der aufeinanderfolgend gespeicherten Zielpunkt- und gekennzeichneten Zielpunkt- Digitaldaten und der aufeinanderfolgend gespeicherten Trefferpunkt- und gekennzeichneten Trefferpunkt-Digitaldaten relativ zu den dargestellten Zielen auf dem Videomittel.the simultaneous display of the consecutively stored target point and marked target point digital data and the sequentially stored hit point and marked hit point digital data relative to the displayed targets on the video device. 37. Verfahren nach Anspruch 32,37. Method according to claim 32, gekennzeichnet durchmarked by den Schritt der Darstellung einer oder mehrerer Ziele und der Erzeugung digitaler Ausgangsdaten, die Zielcharakteristiken angeben,the step of displaying one or more targets and generating digital output data indicating target characteristics, der Speicherung von Waffencharakteristiktabellen in dem Computermittel,the storage of weapon characteristic tables in the computer means, der Erzeugung eines Hahnfallausgangssignals von dem Hahnfallsensormittel zum Zeitpunkt des Schießens der Waffe, der Computerverarbeitung der X-Y Koordinatendaten, um dabei Zielpunktdaten zu erzeugen;generating a hammer drop output signal from the hammer drop sensor means at the time of firing the weapon, computer processing the X-Y coordinate data to thereby generate aiming point data; der Computerverarbeitung der Zielpunktdaten, Zielcharakteristikdaten, und der gespeicherten Waffencharakteristiktabellen, um dabei einen Trefferpunkt relativ zu dem einen oder mehreren Zielen zu erzeugen, undcomputer processing the aiming point data, target characteristic data, and the stored weapon characteristic tables to thereby generate a hit point relative to the one or more targets, and der Echtzeitdarstellung der Trefferpunktdaten relativ zu dem dargestellten einen oder mehreren Zielen vor und nach dem Zeitpunkt des Hahnfallsignals auf dem Videomittel.the real-time display of the hit point data relative to the displayed one or more targets before and after the time of the hammer drop signal on the video device. 38. Verfahren nach Anspruch 32,38. Method according to claim 32, gekennzeichnet durchmarked by den Schritt der Schaffung eines Neigungswinkels und eines Neigungswinkel-korrigierten Zielpunktes und Trefferpunktes in einem Waffentrainingssimulatorsystem, das zumindest ein Ziel mit zwei beabstandeten Punktbeleuchtungsquellen darauf umfaßt, wobei das Waffenzielerfassungssystem Ausgangssignale als eine Funktion der Position der Punktquellen hinsichtlich dieser erzeugt, dem aufeinanderfolgenden pulsartigen Antreiben jeder der Strahlungsquellen, um hierbei gleichzeitig die Punktquelle, auf die gezielt wird, zu identifizieren, und Zielpunktdaten von dieser zu schaffen, undthe step of establishing a tilt angle and a tilt angle corrected aiming point and hitting point in a weapon training simulator system comprising at least one target having two spaced apart point illumination sources thereon, the weapon target acquisition system generating output signals as a function of the position of the point sources with respect thereto, sequentially pulsing each of the radiation sources to thereby simultaneously identify the point source being aimed at, and aiming point data of this, and der Computerverarbeitung der Zielpunktdaten für jede der Quellen, um den Waffenneigungswinkel und den Neigungswinkel korrigierten Zielpunkt und Trefferpunkt zu bestimmen.computer processing of the aiming point data for each of the sources to determine the weapon depression angle and the depression angle corrected aiming point and point of impact.