DE69227481T2 - Weapon system - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Richtsystem für eine indirekte Feuerwaffe, wobei das System eine Einrichtung zur Bestimmung einer neuen Höheneinstellung für die Waffe und ein Verfahren zur Bestimmung einer Höheneinstellung für eine indirekte Feuerwaffe aufweist, wobei das Verfahren das Bestimmen einer neuen Höheneinstellung für die Waffe aufweist.The invention relates to an aiming system for an indirect firearm, the system comprising a device for determining a new elevation setting for the weapon and a method for determining an elevation setting for an indirect firearm, the method comprising determining a new elevation setting for the weapon.

US 4457206 A offenbart ein Verfahren zum Messen von Geschoßgeschwindigkeiten unter Verwendung einer. Mikrowellen-Doppler-Mündungsgeschwindigkeitsmeßvorrichtung. Diese Mündungsgeschwindigkeiten werden verwendet, um ballistische Tabellen im Feuerleitspeicher der Geschützsteuerung zu berechnen.US 4457206 A discloses a method for measuring projectile velocities using a microwave Doppler muzzle velocity measuring device. These muzzle velocities are used to calculate ballistic tables in the fire control memory of the gun control.

Die Genauigkeit von indirekten Feuerwaffen ist von einer Vielzahl von Faktoren abhängig. Seit langer Zeit ist die unberechenbare Änderung der Mündungsgeschwindigkeit eine Hauptursache der Ungenauigkeit gewesen. Wenn Umweltfaktoren, wie z. B. Wind, ignoriert würden, wäre die Mündungsgeschwindigkeit für eine gegebene Kombination aus Rohrtyp, Ladung und Geschoß im Idealfall im wesentlichen konstant. In Wirklichkeit ändert sich diese jedoch in Abhängigkeit von einer Anzahl von Auswirkungen, z. B. der Rohrtemperatur, der Rohrabnutzung und den unvermeidlichen kleinen Abweichungen bei der Herstellung von Geschützrohr- und Geschoßtypen mit den gleichen Nennwerten.The accuracy of indirect fire weapons is dependent on a variety of factors. For a long time, the unpredictable change in muzzle velocity has been a major cause of inaccuracy. If environmental factors such as wind were ignored, ideally muzzle velocity for a given combination of barrel type, load and projectile would be essentially constant. In reality, however, it varies depending on a number of effects, such as barrel temperature, barrel wear and the inevitable small variations in manufacturing gun barrel and projectile types of the same nominal values.

Bisher ist es bei einem ersten Feuern bzw. einem ersten Schuß allgemeine Praxis gewesen, den Erhöhungs- bzw. Höhenwinkel (nachstehend einfach als Höhe bezeichnet) für ein Geschützfeuerleitsystem anhand von "Schießtabellen" einzustellen. Nachfolgende Einstellungen für weitere Feuerfolgen bzw. Schüsse werden dann wiederum mit Hilfe dieser Tabellen durchgeführt. Die Schießtabellen werden durch Kalibrierschüsse erzeugt, die für einen gegebenen Rohrtyp unter verschiedenen Bedingungen vorgenommen werden. Die übliche Kalibrierpraxis schließt die Formulierung einer reduzierten bzw. angepaßten Mündungsgeschwindigkeit (RMV) ein, die eine tatsächliche, auf eine nominale normale Geschoßmasse und Ladungstemperatur korrigierte Geschwindigkeit ist.To date, it has been common practice for a first shot to set the elevation angle (hereinafter referred to simply as elevation) for a gun fire control system using "firing tables". Subsequent adjustments for further shots are then made using these tables. The firing tables are generated by calibration shots taken for a given barrel type under various conditions. Common calibration practice involves the formulation of a reduced or adjusted muzzle velocity (RMV) which is an actual velocity corrected to a nominal normal bullet mass and charge temperature.

Aber auch wenn diese Schießtabellen regelmäßig auf der Grundlage von Kalibrierschüssen mit weiteren, nach den gleichen Angaben hergestellten Rohren aktualisiert werden, können sie nie allen Veränderungen der Mündungsgeschwindigkeit Rechnung tragen, die beim wirklichen Schiessen auftreten werden, ganz gleich, ob sie auf bekannte oder unbekannte Quellen zurückzuführen sind.However, even if these shooting tables are regularly updated on the basis of calibration shots with additional barrels manufactured to the same specifications, they can never take into account all the variations in muzzle velocity that will occur during actual shooting, regardless of whether they are due to known or unknown sources.

Diese auf der Verwendung von Schießtabellen beruhende, herkömmliche Praxis ist aus den folgenden Gründen mit Ungenauigkeiten behaftet:This traditional practice, based on the use of shooting tables, is subject to inaccuracies for the following reasons:

a) ein einziger Kalibrierwert kann nicht auf alle Geschütze eines Typs angewendet werden. Analysen zeigen, daß einzelne Rohre beständige Eigenschaften haben, die für eine Voraussage der Mündungsgeschwindigkeit von Bedeutung sind, die aber nur für das betreffende Rohr gelten;(a) a single calibration value cannot be applied to all guns of a type. Analyses show that individual barrels have consistent properties which are relevant for predicting muzzle velocity but which are only valid for the barrel in question;

b) ein einziger Kalibrierwert kann auch nicht für die Dauer einer Serie von Schüssen auf ein einzelnes Rohr angewendet werden; und(b) a single calibration value cannot be applied to a single tube for the duration of a series of shots; and

c) was besonders wichtig ist, die ersten wenigen Schüsse einer Serie zeigen deutliche Veränderungen des kalibrierten Wertes.c) what is particularly important, the first few shots of a series show significant changes in the calibrated value.

Mit Bezug auf Fig. 1 der beigefügten Zeichnungen ist die Definition der folgenden Ausdrücke, die sich auf die Geschützsteuerung beziehen, angebracht:With reference to Fig. 1 of the accompanying drawings, the definition of the following terms relating to gun control is appropriate:

SERIE.SERIES.

Eine Serie von Schüssen beginnt definitionsgemäß immer dann, wenn:By definition, a series of shots begins whenever:

eine andere Treibladung zum Abfeuern des Geschosses verwendet wird als die Ladung, die zum Abzufeuern das vorherigen Geschosses verwendet wurde,a different propellant charge is used to fire the projectile than the charge that was used to fire the previous projectile,

eine Geschützwartung irgendeiner Form erfolgt ist,any form of gun maintenance has been carried out,

das Rohr "kalt" ist, d. h. eine deutliche Zeitspanne seit dem vorherigen Feuern vergangen ist.the tube is "cold", i.e. a significant amount of time has passed since the previous firing.

ZIELPUNKT (POA - "Point Of Aim").POINT OF AIM (POA).

Dies ist der Punkt, wo die Geschosse herunterfallen sollen. Normalerweise ist an dieser Stelle ein Ziel vorhanden.This is the point where the projectiles are supposed to fall. There is usually a target at this point.

MITTLERER AUFSCHLAGPUNKT (MPI - "Mean Point of Impact").MEAN POINT OF IMPACT (MPI).

Dieser Punkt ist der Flächenschwerpunkt der Punkte, in denen die Geschosse tatsächlich landen. Er ist aufgrund von einer Anzahl von Faktoren vom POA verschoben, einschließlich Differenzen zwischen der tatsächlichen Mündungsgeschwindigkeit der abgefeuerten Geschosse und der in den Zielberechnungen verwendeten Mündungsgeschwindigkeit.This point is the centroid of the points where the bullets actually land. It is offset from the POA due to a number of factors, including differences between the actual muzzle velocity of the fired bullets and the muzzle velocity used in the target calculations.

GENAUIGKEIT.ACCURACY.

Die Genauigkeit ist definiert als die Verschiebung zwischen dem POA und dem MPI. PRÄZISION.Accuracy is defined as the shift between the POA and the MPI. PRECISION.

Präzision ist definiert als die Streuung von Geschoßaufschlagpunkten um den MPI herum.Precision is defined as the dispersion of bullet impact points around the MPI.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, erhöhte Genauigkeit bereitzustellen, d. h. den Abstand zwischen dem Zielpunkt und dem mittleren Aufschlagpunkt zu verringern. Es ist ebenfalls eine Aufgabe der Erfindung, die Präzision zu verbessern, so daß die Streuung der Geschosse um den MPI herum kleiner ist. Die Erfindung kann dies mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und mit dem Verfahren nach Anspruch 12 erreichen, insbesondere durch Messen der Mündungsgeschwindigkeit und unter Verwendung des Ergebnisses der Messung zum zweckmäßigen Richten des Geschützes. Der Schutzbereich der Erfindung schließt folglich das in den Ansprüchen definierte Zielsystem und Höheneinstellbestimmungverfahren ein. Im diesem Schutzbereich sind Waffensysteme enthalten, die solche Richtsystemvorrichtungen einschliessen, wie sie in den Ansprüchen definiert sind, und ein wichtiger Aspekt der Implementierung der Erfindung erfordert die Voraussage der Mündungsgeschwindigkeit. Folglich sind Voraussage- und Anwendungsverfahren ein integraler Bestandteil der Implementierung des in den Ansprüchen definierten, erfindungsgemäßen Verfahrens. Im allgemeinen dient die gemessene Mündungsgeschwindigkeit dazu, eine neue Mündungsgeschwindigkeit für den nächsten Schuß vorauszusagen, und berücksichtigt dies bei der Bestimmung der entsprechenden Höheneinstellung für den nächsten Schuß. Von besonderer Wichtigkeit ist, daß moderne Geschütze in jeder Serie eine kleine Anzahl von Schüssen abgeben. Die Erfindung kann besonders wirkungsvoll bei der Verbesserung der Genauigkeit dieser ersten wenigen Schüsse sein.It is an object of the invention to provide increased accuracy, i.e. to reduce the distance between the aiming point and the mean impact point. It is also an object of the invention to improve the precision so that the dispersion of the projectiles around the MPI is smaller. The invention can achieve this with the features of claim 1 and with the method of claim 12, in particular by measuring the muzzle velocity and using the result of the measurement for appropriately aiming the gun. The scope of the invention thus includes the aiming system and elevation determination method defined in the claims. Included in this scope are weapon systems which include such aiming system devices as defined in the claims, and an important aspect of the implementation of the invention requires the prediction of the muzzle velocity. Consequently, prediction and application methods are an integral part of the implementation of the inventive method defined in the claims. In general, the measured muzzle velocity is used to predict a new muzzle velocity for the next shot and takes this into account when determining the appropriate elevation setting for the next shot. Of particular importance is that modern guns fire a small number of shots in each series. The invention can be particularly effective in improving the accuracy of these first few shots.

Einige grundlegende Prinzipien eines Richtsystems für eine indirekte Feuerwaffe sind unten erklärt. Das System weist eine Mündungsgeschwindigkeitsmeßvorrichtung und eine Voraussage- bzw. Prädiktoreinrichtung auf, die auf ein Ausgangssignal der Mündungsgeschwindigkeitsmeßvorrichtung anspricht, zur Bestimmung einer neuen Höheneinstellung der Waffe.Some basic principles of an aiming system for an indirect firearm are explained below. The system comprises a muzzle velocity measuring device and a Predictor device responsive to an output signal from the muzzle velocity measuring device for determining a new elevation setting of the weapon.

Vorzugsweise ist das Richtsystem mit der Waffe selbst integriert, und besonders bevorzugt wirkt es direkt mit dem Geschütz-(rohr-)Feuerleitsystem der Waffe zusammen.Preferably, the aiming system is integrated with the weapon itself, and most preferably it interacts directly with the gun (barrel) fire control system of the weapon.

In bevorzugten Ausführungsformen verwendet die Prädiktoreinrichtung vorherige gemessene Mündungsgeschwindigkeiten, um eine neue Mündungsgeschwindigkeit unter den Bedingungen des nächsten Feuerns bzw. Schusses vorauszusagen, und verwendet die vorausgesagte Mündungsgeschwindigkeit, um die Höheneinstellung zu bestimmen. Eine Voraussage von anderen Parametern, die für die Bestimmung der Höhe geeignet sind, ist aber auch im Schutzbereich der Erfindung enthalten.In preferred embodiments, the predictor device uses previously measured muzzle velocities to predict a new muzzle velocity under the conditions of the next firing and uses the predicted muzzle velocity to determine the elevation setting. However, prediction of other parameters suitable for determining elevation is also within the scope of the invention.

Die Mündungsgeschwindigkeitsmeßvorrichtung kann z. B. eine am Rohr der Waffe befestigte Doppler-Radarvorrichtung zum Messen der Geschwindigkeit eines Geschosses beim Verlassen des Rohres sein.The muzzle velocity measuring device can, for example, be a Doppler radar device attached to the barrel of the weapon for measuring the speed of a projectile as it leaves the barrel.

Vorzugsweise ist außerdem eine Schnittstelle zwischen der Prädiktoreinrichtung und dem zum Einstellen des Rohres verwendeten Geschützfeuerleitsystem vorgesehen, so daß der Höhenwinkel automatisch entsprechend der neuen, von der Prädiktoreinrichtung vorausgesagten Mündungsgeschwindigkeit nachgestellt werden kann.Preferably, an interface is also provided between the predictor device and the gun fire control system used to adjust the barrel so that the elevation angle can be automatically adjusted according to the new muzzle velocity predicted by the predictor device.

Obwohl der Prädiktor eine neue Mündungsgeschwindigkeit auf der Grundlage der gemessenen Mündungsgeschwindigkeiten der vorhergehenden Schüsse voraussagen kann, spricht er auch auf Anfangswerte an, um zu ermöglichen, daß der erste Schuß mit angemessener Genauigkeit ausgeführt wird.Although the predictor can predict a new muzzle velocity based on the measured muzzle velocities of previous shots, it also responds to initial values to enable the first shot to be fired with reasonable accuracy.

Eine geeignete Möglichkeit zur Realisierung der Prädiktoreinrichtung ist eine Ausführung in Form eines elektronischen Rechners, der so programmiert ist, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Es ist sehr bevorzugt, wenn der Rechner mit der Mündungsgeschwindigkeitsmeßvorrichtung elektronisch verbunden ist, beispielsweise über eine entsprechende Schnittstelle, um Ausgangssignale von der letzteren zur Verwendung bei dem Voraussageverfahren zu empfangen. Wie oben angeführt, ist es auch vorteilhaft, den Rechner direkt mit dem Geschützfeuerleitsystem über eine entsprechende Schnittstelle zu verbinden.A suitable way of realising the predictor means is in the form of an electronic computer programmed as described in more detail below. It is highly preferred if the computer is electronically connected to the muzzle velocity measuring device, for example via an appropriate interface, to receive output signals from the latter for use in the prediction process. As stated above, it is also advantageous to connect the computer directly to the gun fire control system via an appropriate interface.

Der elektronische Rechner sollte bestehen aus:The electronic calculator should consist of:

einem Speicher zum Speichern eines Programms, von Parametern und Daten;a memory for storing a program, parameters and data;

einem oder mehreren Eingangsanschlüssen zum Empfangen der notwendigen Eingangssignale; undone or more input terminals for receiving the necessary input signals; and

einem oder mehreren Ausgangsanschlüssen zum Übermitteln der vorausgesagten Mündungsgeschwindigkeiten an das Geschützfeuerleitsystem und, als zusätzliche Möglichkeit, an eine Anzeige, die einem Bediener Informationen anzeigt.one or more output ports for communicating the predicted muzzle velocities to the gun fire control system and, as an additional option, to a display that presents information to an operator.

Ein Teil des Speichers zum Speichern von Parametern und Daten wird vorzugsweise verwendet, um Information auch dann aufzubewahren, wenn die Vorrichtung ausgeschaltet ist. Dieser Teil des Speichers ist nichtflüchtig und ist als batteriegepufferter Direktzugriffspeicher oder als Magnetband-, Magnetplatten- oder optischer Datenträger usw. implementiert.A part of the memory for storing parameters and data is preferably used to retain information even when the device is turned off. This part of the memory is non-volatile and is implemented as a battery-backed random access memory or as a magnetic tape, magnetic disk or optical storage medium, etc.

Die Voraussageeinrichtung und das Voraussageverfahren verwenden ein adaptives empirisches Voraussageverfahren (AEPM), d. h. ein Verfahren, das in der Lage ist, aus einem Vergleich zwischen seiner Voraussage und dem nachfolgenden wirklichen Ergebnis zu "lernen" und die Art und Weise, in der es die nächste Voraussage durchführt, entsprechend anzupassen.The predictor and the prediction method use an adaptive empirical prediction method (AEPM), i.e. a method that is able to "learn" from a comparison between its prediction and the subsequent actual result and adapt the way in which it performs the next prediction accordingly.

Das AEPM dient dazu, die verschiedenen Auswirkungen, die die Mündungsgeschwindigkeit beeinflussen, abzuschätzen, um eine verbesserte RMU zur Eingabe in das Geschützfeuerleitsystem abzuleiten. Dies erfolgt durch Bestimmen der primären Fehler, die in den RMV-Berechnungen vorhanden sind, d. h. der Differenz zwischen der nominalen (kalibrierten und korrigierten) RMV und der wahren Mündungsgeschwindigkeit.The AEPM is designed to estimate the various effects affecting muzzle velocity in order to derive an improved RMU for input to the gun fire control system. This is done by determining the primary errors present in the RMV calculations, i.e. the difference between the nominal (calibrated and corrected) RMV and the true muzzle velocity.

Das AEPM kombiniert Messungen, die bei jedem Schuß vorgenommen werden, um die hauptsächlichen Fehler, die in der nominalen Schätzung der RMV vorhanden sind, zu bestimmen. Die Analyse der verfügbaren Messungen ermöglicht es, die nachfolgenden hauptsächlichen Fehler getrennt zu schätzen. Statistisch gesehen, sind die nachfolgenden Fehler einteilbar in:The AEPM combines measurements taken at each shot to determine the main errors present in the nominal estimate of the RMV. Analysis of the available measurements allows the subsequent main errors to be estimated separately. Statistically, the subsequent errors can be divided into:

ROHREFFEKT.TUBE EFFECT.

Dies ist ein Langzeiteffekt, der für ein einzelnes Rohr spezifisch ist und der von Serie zu Serie weiterbesteht.This is a long-term effect that is specific to a single pipe and persists from series to series.

GELEGENHEITSBEDINGTER EFFEKT.OPPORTUNITY EFFECT.

Dieser Effekt besteht für die Dauer einer einzelnen Schußserie.This effect lasts for the duration of a single series of shots.

SERIENINTERNER EFFEKT.IN-SERIES EFFECT.

Dies ist ein Kurzzeiteffekt, der nur für die ersten Schüsse einer Serie von Bedeutung ist.This is a short-term effect that is only significant for the first few shots in a series.

SITZTIEFENEFFEKT.SEAT DEPTH EFFECT.

Dies ist ein Effekt, der durch die Änderung der Mündungsgeschwindigkeit bedingt ist, die durch eine Änderung der Sitztiefe eines Geschosses (auch als Rammtiefe bezeichnet) verursacht wird.This is an effect caused by the change in muzzle velocity caused by a change in the seating depth of a bullet (also known as ramming depth).

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Richtsystem für eine indirekte Feuerwaffe, wobei das System eine Einrichtung zur Bestimmung einer neuen Höheneinstellung für die Waffe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das System ferner eine Mündungsgeschwindigkeitsmeßvorrichtung und eine Prädiktoreinrichtung aufweist, die auf ein Ausgangssignal der Mündungsgeschwindigkeitsmeßvorrichtung zum Voraussagen der künftigen Mündungsgeschwindigkeit anspricht, um die neue Höheneinstellung für die Waffe zu bestimmen, indem ein adaptives empirisches Voraussageverfahren als neuronales Netz implementiert wird.The present invention relates to an aiming system for an indirect firearm, the system comprising means for determining a new elevation setting for the weapon, characterized in that the system further comprises a muzzle velocity measuring device and a predictor device responsive to an output signal of the muzzle velocity measuring device for predicting the future muzzle velocity to determine the new elevation setting for the weapon by implementing an adaptive empirical prediction method as a neural network.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Bestimmung einer Höheneinstellung für eine indirekte Feuerwaffe, wobei das Verfahren umfaßt: Bestimmen einer neuen Höheneinstellung für die Waffe, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner umfaßt: Feuern der Waffe und Messen der resultierenden Mündungsgeschwindigkeit und Verwenden des Ergebnisses der Messung, um unter Verwendung eines adaptiven empirischen Voraussageverfahrens, das als neuronales Netz implementiert ist, eine Voraussage der künftigen Mündungsgeschwindigkeit zu machen und somit die neue Höheneinstellung für die Waffe zu bestimmen.The invention also relates to a method for determining an elevation setting for an indirect fire weapon, the method comprising: determining a new elevation setting for the weapon, characterized in that the method further comprises: firing the weapon and measuring the resulting muzzle velocity and using the result of the measurement to make a prediction of the future muzzle velocity using an adaptive empirical prediction method implemented as a neural network and thus to determine the new elevation setting for the weapon.

Besonders bevorzugt, weist die Vorrichtung eine Einrichtung auf, die auf (eine Einrichtung zur Eingabe) relevante(r) Umgebungs-, Geschoß- und anderer Kalibrierdaten anspricht.Most preferably, the device comprises means responsive to (means for inputting) relevant environmental, floor and other calibration data.

Das AEPM ist entweder als Kalman-Filter, besonders bevorzugt in Kombination mit einem Erstschußvoraussagealgorithmus (FRPA) implementiert, oder es ist als neuronales Netz implementiert, das den FRPA einschließt, wie in der vorliegenden Erfindung. Der FRPA bestimmt insbesondere die Kombination aus Rohreffekt und serieninternem Effekt für den ersten Schuß bzw. die erste Salve einer Serie.The AEPM is implemented either as a Kalman filter, particularly preferably in combination with a first shot prediction algorithm (FRPA), or it is implemented as a neural network that includes the FRPA, as in the present invention. The FRPA determines in particular the combination of barrel effect and in-series effect for the first shot or the first salvo of a series.

In einer bevorzugten Ausführungsform verwendet das AEPM zumindest die folgenden Messungen:In a preferred embodiment, the AEPM uses at least the following measurements:

ZEIT.TIME.

Dies kann die "Zeit jetzt" oder die Zeit seit dem letzten Schuß des Geschützes sein. Sie wird verwendet, um das "kalte Rohr" beim Nichtvorhandensein einer Rohrtemperatur zu bestimmen und zeitabhängige Parameter festzulegen.This can be the "time now" or the time since the gun was last fired. It is used to determine the "cold barrel" in the absence of a barrel temperature and to set time dependent parameters.

GESCHOßMASSE.PROJECT MASS.

Dies ist die Masse des abzufeuernden Geschosses. Die Masse des Geschosses kann sich aus ihrem Typ (siehe unten) ergeben, wobei die Vorrichtung dann auf einen entsprechenden Nennwert eingestellt wird, bevor das Feuern beginnt, und die Daten erst dann wieder eingegeben werden müssen, wenn Geschosse mit einer anderen Masse benutzt werden. Sie wird verwendet, um die RMV zu berechnen.This is the mass of the projectile to be fired. The mass of the projectile can be determined from its type (see below), with the device then set to an appropriate nominal value before firing begins, and the data only needing to be re-entered when projectiles of a different mass are used. It is used to calculate the RMV.

GESCHOßTYP.BULLET TYPE.

Geschosse unterschiedlicher Fertigung oder Ausführung können sehr verschieden Mündungsgeschwindigkeiten bewirken, selbst bei Geschossen, die die gleiche Masse haben. Der Geschoßtyp wird in die Vorrichtung zumindest immer dann eingegeben, wenn sich der Typ des abgefeuerten Geschosses vom Typ des vorher abgefeuerten Geschosses unterscheidet. Insbesondere kann jeder Geschoßtyp eine andere nominale Mündungsgeschwindigkeit aufweisen. Er wird auf ähnliche Weise verwendet wie die Ladungsbezeichnung (siehe unten).Projectiles of different manufacture or design can produce very different muzzle velocities, even for projectiles of the same mass. The projectile type is entered into the device at least whenever the type of projectile fired differs from the type of projectile previously fired. In particular, each projectile type can have a different nominal muzzle velocity. It is used in a similar way to the charge designation (see below).

LADUNGSBEZEICHNUNG.CARGO DESIGNATION.

Die Ladungsbezeichnung ist ein Mittel zur Bestimmung, wieviel Treibladung (und von welcher Art) benutzt wird, um das Geschoß aus dem Geschütz abzufeuern. Die Ladungsbezeichnung wird in die Vorrichtung zumindest immer dann eingegeben, wenn sich die Ladung von der vorher abgefeuerten Ladung unterscheidet. Sie wird verwendet, um den Beginn einer Serie zu bezeichnen, um ladungsabhängige Parameter im Kalman-Filter und zur Eingabe in den FRPA zu wählen. Sie wird auch verwendet, um die RMV zu berechnen.The charge designation is a means of determining how much propellant (and of what type) is used to fire the projectile from the gun. The charge designation is entered into the device at least whenever the charge is different from the previously fired charge. It is used to designate the start of a series, to select charge-dependent parameters in the Kalman filter and for input to the FRPA. It is also used to calculate the RMV.

VORHERIGE LADUNGSTEMPERATUR.PREVIOUS CHARGE TEMPERATURE.

Die Ladungstemperatur ist die Temperatur des Treibstoffs bzw. der Treibladung, der bzw. die verwendet wird, um das Geschoß aus dem Geschütz abzufeuern. Die Ladungstemperatur wird in die Vorrichtung zumindest immer dann eingegeben, wenn dort eine deutliche Änderung der Temperatur der Treibladung erfolgt ist. Die Ladungstemperatur dient zum Berechnen der RMV.The charge temperature is the temperature of the fuel or propellant used to fire the projectile from the gun. The charge temperature is entered into the device at least whenever there has been a significant change in the temperature of the propellant. The charge temperature is used to calculate the RMV.

MÜNDUNGSGESCHWINDIGKEIT. MV ("Muzzle Velocity").MUZZLE VELOCITY. MV ("Muzzle Velocity").

Die Mündungsgeschwindigkeit wird unmittelbar nach dem Abfeuern jedes Geschosses in die Vorrichtung eingegeben. Die Mündungsgeschwindigkeit wird von einer externen Vorrichtung, z. B. einem Mündungsgeschwindigkeitsmeßradar, gemessen und berechnet. Die Differenz zwischen der vorhergehenden Mündungsgeschwindigkeit und der nominalen Mündungsgeschwindigkeit wird als eine Messung der oben definierten kombinierten Effekte verwendet.The muzzle velocity is entered into the device immediately after each projectile is fired. The muzzle velocity is measured and calculated by an external device, such as a muzzle velocity radar. The difference between the previous muzzle velocity and the nominal muzzle velocity is used as a measure of the combined effects defined above.

Außerdem kann das Nachstehende, als Wahlmöglichkeit, auch als Variable verwendet werden, um die Mündungsgeschwindigkeitsgesamtvoraussage zu verbessern:In addition, the following can also be used as a variable, optionally to improve the overall muzzle velocity prediction:

ROHRABNUTZUNG.PIPE WEAR.

Eine Messung der Rohrabnutzung (Veränderung des Innendurchmessers) kann immer dann in die Vorrichtung eingegeben werden, wenn solche Daten verfügbar sind. Sie werden als Maß für den Rohreffekt verwendet.A measurement of pipe wear (change in inside diameter) can be entered into the device whenever such data is available. It is used as a measure of pipe effect.

GESCHOßSITZTIEFE.FLOOR SEAT DEPTH.

Die Tiefe des Geschoßsitzes (auch als Rammtiefe bezeichnet) kann in die Vorrichtung eingegeben werden, wenn solche Daten verfügbar sind. Sie wird verwendet, um einige der Fehler zu beseitigen, die für einen einzelnen Schuß bzw. für eine einzelne Salve typisch sind und die nicht nach dem Modell des serieninternen Effekts geschätzt werden.The depth of the bullet seat (also called ramming depth) can be entered into the device if such data is available. It is used to remove some of the errors that are typical for a single shot or salvo and that are not estimated by the in-series effect model.

ROHRTEMPERATUR.PIPE TEMPERATURE.

Die Temperatur des Rohres kann in die Vorrichtung eingegeben werden, wenn solche Daten verfügbar sind. Sie wird verwendet, um ein "kaltes Rohr" zu ermitteln, und dient zur Messung des gelegenheitsbedingten Effekts.The temperature of the pipe can be entered into the device if such data is available. It is used to detect a "cold pipe" and is used to measure the opportunity effect.

TREIBLADUNGSCHARGENBEZEICHNUNG.PROPELLER CHARGE DESIGNATION.

Wenn das verwendete Ladungssystem so beschaffen ist, daß die Treibladung in Partien oder Chargen zugeführt wird, können Daten, die einzelne Treibladungschargen bezeichnen, in die Vorrichtung eingegeben werden. Sie werden verwendet, um anzuzeigen, wann eine zusätzliche Änderung der Mündungsgeschwindigkeit wahrscheinlich ist.If the loading system used is such that the propellant is fed in batches or charges, data identifying individual charges of propellant can be entered into the device. They are used to indicate when an additional change in muzzle velocity is likely.

EFFEKTIVER VOLLADUNGS-(EFC-"Effective Full Charge")WERT.EFFECTIVE FULL CHARGE (EFC) VALUE.

Der EFC-Wert einer Ladung ist ein Maß für ihren Beitrags zur Rohrabnutzung. Der EFC-Wert kann für jede verwendete Ladung in die Vorrichtung eingegeben werden. Er wird als Maß für den Rohreffekt verwendet.The EFC value of a load is a measure of its contribution to pipe wear. The EFC value can be entered into the device for each load used. It is used as a measure of pipe effect.

VOREINSTELLUNGSPARAMETER.PRESET PARAMETERS.

Diese werden zum Einstellen eines Kalman-Filters für jeden zu verwendenden Geschütz-, Ladungs- und Geschoßtyp verwendet. Sie bestimmen das stochastische Verhalten der Messungen und der Effekte. Diese Parameter müssen für jede neue Situation in einem Kalibrierverfahren bestimmt werden.These are used to set a Kalman filter for each gun, charge and projectile type to be used. They determine the stochastic behavior of the measurements and the effects. These parameters must be determined for each new situation in a calibration procedure.

Das Kalman-Filter wurde zuerst während der 1960er Jahre entwickelt. Ein Kalman- Filter enthält ein dynamisches Modell von Systemfehlern, das als Satz linearer Differentialgleichungen erster Ordnung gekennzeichnet ist. Folglich weist das Kalman- Filter Gleichungen auf, in denen die Variablen (Zustandsvariablen) den jeweiligen Fehlerquellen entsprechen und die Gleichungen die dynamische Beziehung zwischen diesen Fehlerquellen ausdrücken. Wichtungsfaktoren werden angesetzt, um den relativen Anteilen der Fehler Rechnung zu tragen.The Kalman filter was first developed during the 1960s. A Kalman filter contains a dynamic model of system errors, which is characterized as a set of first-order linear differential equations. Consequently, the Kalman filter has equations in which the variables (state variables) correspond to the respective error sources and the equations describe the dynamic relationship between these Express sources of error. Weighting factors are used to take the relative proportions of the errors into account.

Die Wichtungsfaktoren werden mit Werten optimiert, die von der berechneten gleichzeitigen Mindestvarianz der Fehlerverteilung abhängen. Das Filter bewertet die Werte der Zustandsvariablen ständig neu, wenn es neue gemessene Werte empfängt, wobei gleichzeitig alle früheren Messungen einbezogen werden. Deshalb kann das Kalman-Filter einen Wert eines oder mehrerer gewählter Parameter auf der Grundlage eines Satzes von Zustandsvariablen voraussagen, die ausgehend von den entsprechenden Eingangssignalen rekursiv aktualisiert werden.The weighting factors are optimized with values that depend on the calculated simultaneous minimum variance of the error distribution. The filter constantly re-evaluates the values of the state variables when it receives new measured values, while simultaneously taking into account all previous measurements. Therefore, the Kalman filter can predict a value of one or more selected parameters based on a set of state variables that are updated recursively based on the corresponding input signals.

Obwohl es möglich ist, die Voraussage der Mündungsgeschwindigkeit für einen ersten Schuß mit dem Kalman-Filter voreinzustellen, z. B. unter Verwendung von Schießtabellen, wird die Verwendung eines Erstschußvoraussagealgorithmus sehr bevorzugt. Der FRPA verwendet einen gewichteten Durchschnittswert von vorhergehenden Erstschußfehlern für ähnliche Ladungs/Geschoß-Kombinationen.Although it is possible to pre-set the first shot muzzle velocity prediction with the Kalman filter, e.g. using firing tables, the use of a first shot prediction algorithm is highly preferred. The FRPA uses a weighted average of previous first shot errors for similar load/bullet combinations.

Anstelle des Kalman-Filters, verwendet die vorliegende Erfindung ein neuronales Netzwerk (mitunter abgekürzt als neuronales Netz), insbesondere eine mehrschichtige neuronale Kettenschaltung. Ein neuronales Netz kann entweder als ein Kalman-Filter "zweiter Ordnung" oder als gesondertes einheitliches Ganzes für sich allein betrachtet werden.Instead of the Kalman filter, the present invention uses a neural network (sometimes abbreviated to neural net), in particular a multi-layer neural chain circuit. A neural net can be considered either as a "second order" Kalman filter or as a separate unified whole on its own.

Ein neuronales Netz ist im wesentlichen ein elektronisches oder Softwareäquivalent des Neuronennetzes im menschlichen Gehirn. Es besteht aus "künstlichen Neuronen", die verschiedene Eingangssignale empfangen und jedes mit Wichtungsfaktoren versehen, bevor sie sie zu einer Funktion kombinieren, um ein gewünschtes Ausgangsergebnis zu erzeugen. Eine mehrschichtige neuronale Kettenschaltung besteht aus mindestens einer Eingangsschicht und einer Ausgangsschicht aus künstlichen Neuronen, die durch verborgene Schichten getrennt sind. Dieses neuronale Netz vergleicht Fehler und verwendet diese, um die Wichtungsfaktoren und/oder die operativen Funktionen kontinuierlich einzustellen, um die Fehler zu minimieren und das Ergebnis zu optimieren. Deshalb "entscheidet" es im Unterschied zum Kalman-Filter für sich selbst, welche Eingangssignale zu verwenden sind und welche Bedeutung diesen beizumessen ist, und es verbessert dieses Modell kontinuierlich auf der Grundlage von Ergebnissen. Die Theorie und die Realisierung von neuronalen Netzen ist gut dokumentiert, beispielsweise in "Neural Computing: An Introduction", R. Beale und T. Jackson, Adam Hilger 1990.A neural network is essentially an electronic or software equivalent of the neural network in the human brain. It consists of "artificial neurons" that receive various input signals and assign weighting factors to each one before combining them into a function to produce a desired output result. A multilayer neural chain consists of at least one input layer and one output layer of artificial neurons separated by hidden layers. This neural network compares errors and uses these to continuously adjust the weighting factors and/or the operational functions to minimize the errors and optimize the result. Therefore, unlike the Kalman filter, it "decides" for itself which input signals to use and what importance to give them, and it continuously improves this model based on results. The theory and implementation of neural networks is well documented, for example in "Neural Computing: An Introduction", R. Beale and T. Jackson, Adam Hilger 1990.

Im Unterschied zum Kalman-Filter benötigt das neuronale Netz somit keine Voreinstellung. Das neuronale Netz empfängt alle verfügbaren Eingangssignale und verwendet durch seinen internen "Lernverfahren" entsprechende Wichtungsfaktoren, so daß es ihnen nur so viel oder so wenig (einschließlich null) Bedeutung beimißt, wie für eine optimale Schätzung der vorauszusagenden Parameter, im vorliegenden Fall der Mündungsgeschwindigkeit, nötig ist.In contrast to the Kalman filter, the neural network does not require any presetting. The neural network receives all available input signals and uses appropriate weighting factors through its internal "learning process" so that it only gives them as much or as little importance (including zero) as is necessary for an optimal estimate of the parameters to be predicted, in this case the muzzle velocity.

Wenn das neuronale Netz in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, organisiert es sich selbst, um darzustellen:When the neural network is used in the present invention, it organizes itself to represent:

(a) die Art der Fehler bei der nominalen Mündungsgeschwindigkeit und deren stochastisches Verhalten über die Zeit;(a) the nature of the errors in the nominal muzzle velocity and their stochastic behaviour over time;

(b) die Beziehung zwischen diesen Fehlern und den vorstehend bezeichneten Messungen; und(b) the relationship between these errors and the measurements referred to above; and

(c) wie die Fehler die Voraussage der Mündungsgeschwindigkeit beeinflussen.(c) how the errors affect the prediction of muzzle velocity.

Das neuronale Netz berechnet dann eine Schätzung für die Korrektur, die auf die nominale Mündungsgeschwindigkeit anzuwenden ist. Wie beim Kalman-Filter aktualisiert das neuronale Netz fortwährend die relative Wichtung, die es jeder Variablen zuweist, auf der Grundlage eines Vergleichs seiner Mündungsgeschwindigkeitsvoraussage und der anschließend gemessenen Echtzeit-Mündungsgeschwindigkeiten.The neural network then calculates an estimate for the correction to be applied to the nominal muzzle velocity. As with the Kalman filter, the neural network continually updates the relative weight it assigns to each variable based on a comparison of its muzzle velocity prediction and the subsequently measured real-time muzzle velocities.

Die Erfindung wird nachstehend durch die folgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher erklärt. Dabei zeigen:The invention is explained in more detail below by the following description of a preferred embodiment and with reference to the accompanying drawings. In the drawings:

Fig. 1 ein Diagramm, das Ausdrücke darstellt, die die Geschützsteuerung betreffen;Fig. 1 is a diagram illustrating terms relating to gun control;

Fig. 2 ein Waffensystem gemäß der vorliegenden Erfindung;Fig. 2 shows a weapon system according to the present invention;

Fig. 3 die Anordnung einer erfindungsgemäßen Voraussagevorrichtung, die in dem in Fig. 2 dargestellten System verwendet wird; undFig. 3 shows the arrangement of a prediction device according to the invention which is used in the system shown in Fig. 2; and

Fig. 4 den Betrieb eines neuronalen Netzes zur Verwendung bei der Voraussagevorrichtung.Fig. 4 illustrates the operation of a neural network for use in the predictor.

Wie in Fig. 2 dargestellt, weist ein Waffensystem 1 ein Geschützrohr 3 auf, auf dem eine Doppler-Radar-Mündungsgeschwindigkeitsermittlungseinrichtung 5 angeordnet ist. Die Höhe θ des Rohrs wird durch das Geschützfeuerleitsystem 7 eingestellt.As shown in Fig. 2, a weapon system 1 has a gun barrel 3 on which a Doppler radar muzzle velocity detection device 5 is arranged. The height θ of the barrel is adjusted by the gun fire control system 7.

Eine elektronische Schaltung enthält eine Einrichtung 9 zur Durchführung einer RMV- Anfangsberechnung auf der Grundlage von Anfangskalibrierwerten und Geschoßdaten. Eine adaptive empirische Voraussagevorrichtung 11, die ebenfalls Teil der Schaltung ist, arbeitet nach dem AEPM. Sie verwendet den RMV-Anfangswert und die gemessene Mündungsgeschwindigkeit, um die nächste Mündungsgeschwindigkeit vorauszusagen. Das Geschützfeuerleitsystem verwendet die vorausgesagte Mündungsgeschwindigkeit zusammen mit Umgebungs- und Positionsinformation, um die ballistischen Berechnungen durchzuführen, die erforderlich sind, um den entsprechenden Ladungs- und Geschoßtyp zu wählen und den entsprechenden Azimut und die entsprechende Höhe für das Geschütz zu bestimmen. Durch die vom AEPM gelieferte, verbesserte Mündungsgeschwindigkeitsvoraussage kann das Geschützfeuerleitsystem eine verbesserte Höhe für den nächsten Schuß bestimmen.An electronic circuit includes means 9 for performing an initial RMV calculation based on initial calibration values and projectile data. An adaptive empirical predictor 11, also part of the circuit, operates in accordance with the AEPM. It uses the initial RMV value and the measured muzzle velocity to predict the next muzzle velocity. The gun fire control system uses the predicted muzzle velocity together with environmental and position information to perform the ballistic calculations necessary to select the appropriate charge and projectile type and to determine the appropriate azimuth and elevation for the gun. The improved muzzle velocity prediction provided by the AEPM enables the gun fire control system to determine an improved elevation for the next shot.

Der Betrieb der Schaltung wird nachstehend ausführlich beschrieben.The operation of the circuit is described in detail below.

Fig. 3 zeigt die Konfiguration der Schaltung, die eine (mikroprozessorbestückte) Verarbeitungseinheit CPU aufweist. Die CPU ist mit einem nicht flüchtigen Speicher MEM zur Speicherung zwecks Datensicherung verbunden. Die CPU ist über eine erste Schnittstelle INT1 angeschlossen, um das Ausgangssignal einer Doppler-Radar- Mündungsgeschwindigkeitameßvorrichtung MVMD (5) zu empfangen, die bei Verwendung an einem Geschützrohr befestigt ist, um die Mündungsgeschwindigkeit von Geschossen zu messen, während sie abgefeuert werden.Fig. 3 shows the configuration of the circuit, which comprises a (microprocessor-based) processing unit CPU. The CPU is connected to a non-volatile memory MEM for storage for data backup. The CPU is connected via a first interface INT1 to receive the output signal of a Doppler radar muzzle velocity measuring device MVMD (5) which, in use, is attached to a gun barrel to measure the muzzle velocity of projectiles as they are fired.

Die CPU ist auch über eine zweite Schnittstelle INT2 mit einer interaktiven Anzeige-Datenstation TEM und mit einem automatischen Rohrrichtsystem BLS verbunden.The CPU is also connected to an interactive display data station TEM and to an automatic pipe straightening system BLS via a second interface INT2.

Die CPU empfängt Werte der verfügbaren Messungen. z. B. Geschoßmasse und -typ, Ladungstyp und -temperatur, geschätzte Rohrabnutzung, Geschoßsitztiefe und dgl. Diese können durch den Bediener in die Datenstation einprogrammiert werden. Die Mündungsgeschwindigkeitsmessung wird vom Doppler-Radar durchgeführt, und die Zeit wird vom Systemtakt der CPU abgeleitet. Als Alternative können Messungen einiger Variablen, z. B. Rohrtemperatur, durch geeignete Sensoren (nicht dargestellt) der CPU direkt zugeführt werden. Die Voreinstellungsparameter sind zusammen mit dem Computerprogramm im nichtflüchtigen Speicher resident.The CPU receives values of available measurements, e.g. bullet mass and type, charge type and temperature, estimated barrel wear, bullet seating depth, and the like. These can be programmed into the data station by the operator. The muzzle velocity measurement is made by the Doppler radar and the time is derived from the CPU's system clock. Alternatively, measurements of some variables, e.g. barrel temperature, can be fed directly to the CPU by suitable sensors (not shown). The preset parameters are resident in non-volatile memory along with the computer program.

Der Betrieb der Schaltung bei der Implementierung des AEPM wird nachstehend ausführlicher beschrieben.The operation of the circuit in implementing the AEPM is described in more detail below.

DATENEINGABEDATA ENTRY

Einige Datenwerte müssen in die Vorrichtung eingegeben werden, damit sie zufriedenstellend arbeitet. Andere können in die Vorrichtung in Situationen eingegeben werden, in denen Messungen dieser Werte verfügbar sind.Some data values must be entered into the device for it to operate satisfactorily. Others can be entered into the device in situations where measurements of those values are available.

Die Eingaben sind kategorisiert als Mündungsgeschwindigkeits- und AEP-Messungen, die Messungen von Zustandsvariablen sind, die in die AEP-Vorrichtung aufzunehmen sind, Geschoßmessungen, die für die RMV-Berechnung erforderlich sind, und Positions- und Umgebungsmessungen, die für das Richten des Geschützes erforderlich sind.The inputs are categorized as muzzle velocity and AEP measurements, which are measurements of state variables to be included in the AEP device, bullet measurements required for the RMV calculation, and position and environment measurements required for gun aiming.

AEP-MESSUNGENAEP MEASUREMENTS

Die wesentlichen und weitere zusätzlich wählbare Messungen der Zustandsvariablen sind vorstehend beschrieben worden.The essential and additional selectable measurements of the state variables have been described above.

POSITIONS- UND UMGEBUNGSMESSUNGENPOSITION AND ENVIRONMENT MEASUREMENTS

Beispiele für Umgebungsmessungen sind Lufttemperatur und -druck und Windgeschwindigkeit und -richtung.Examples of environmental measurements include air temperature and pressure and wind speed and direction.

Beispiele für Positionsinformationen sind Zielposition, Geschützposition und Geländeinformation.Examples of position information include target position, gun position, and terrain information.

BESCHREIBUNG DES KALMAN-FILTERSDESCRIPTION OF THE KALMAN FILTER

Ein Kalman-Filter mit mehreren Zuständen dient zur Bestimmung der Hauptfehlerquellen bei der Mündungsgeschwindigkeitsvoraussage, d. h. der Differenz zwischen nominaler Mündungsgeschwindigkeit und gemessener Mündungsgeschwindigkeit.A multi-state Kalman filter is used to determine the main sources of error in muzzle velocity prediction, i.e. the difference between nominal muzzle velocity and measured muzzle velocity.

Das Kalman-Filter umfaßt:The Kalman filter includes:

a) eine Definition dieser Fehler und deren stochastisches Zeitverhalten;a) a definition of these errors and their stochastic time behavior;

b) die Beziehung zwischen diesen Fehlern und den vorstehend bezeichneten Messungen; und(b) the relationship between these errors and the measurements referred to above; and

c) wie diese Fehler die Voraussage der Mündungsgeschwindigkeit beeinflussen.c) how these errors affect the prediction of muzzle velocity.

NACHBILDUNG DES VERHALTENS VON FEHLEREFFEKTENREPRODUCTION OF THE BEHAVIOR OF ERROR EFFECTS

Die nachgebildeten Fehler sind:The reproduced errors are:

Rohreffekt, bezeichnet mit b(t), (die Bezeichnung b(t) zeigt an, daß der Rohreffekt b eine Funktion der Zeit ist),Pipe effect, denoted by b(t), (the notation b(t) indicates that the pipe effect b is a function of time),

gelegenheitsbedingter Effekt, bezeichnet mit s(t),opportunity-related effect, denoted by s(t),

serieninterner Effekt, bezeichnet mit w(t),series-internal effect, denoted by w(t),

Sitztiefeneffekt, bezeichnet mit d(t).Seat depth effect, denoted by d(t).

Der Rohreffekt wird als Zeitreihe nachgebildet, wobei eine Zeitkonstante und -änderung gewählt werden, um die Fortdauer des Effekts über eine Anzahl von Reihen widerzuspiegeln. Folglich wird b(t) in der folgenden Form nachgebildet:The pipe effect is modeled as a time series, with a time constant and change chosen to reflect the persistence of the effect over a number of series. Consequently, b(t) is modeled in the following form:

b(t + z) = e-z/B b(t) + a&sub1;,b(t + z) = e-z/B b(t) + a1,

wobei z die Zeit zwischen den Schüssen und B die (lange) Zeitkonstante ist, die die langsame Änderung von b wiedergibt. Die Variable a&sub1; stellt ein weißes Rauschen mit einer festgelegten Varianz v&sub1;(z) dar, d. h. v&sub1; ist eine Funktion von z.where z is the time between shots and B is the (long) time constant that represents the slow change of b. The variable a₁ represents a white noise with a fixed variance v₁(z), i.e. v₁ is a function of z.

Der gelegenheitsbedingte Effekt wird als Zeitreihe nachgebildet, wobei eine Zeitkonstante und -änderung gewählt werden, um die Fortdauer des Effekts über eine Serie widerzuspiegeln. Folglich wird s(t) in der folgenden Form nachgebildet:The opportunity effect is modeled as a time series, with a time constant and change chosen to reflect the persistence of the effect over a series. Consequently, s(t) is modeled in the following form:

s(t + z) = a(t) + a&sub2;s(t + z) = a(t) + a₂

wobei die Variable a&sub2; ein weißes Rauschen mit einer festgelegten Varianz v&sub2;(z) darstellt.where the variable a₂ represents a white noise with a fixed variance v₂(z).

Der serieninterne Effekt wird als Zeitreihe nachgebildet, wobei eine (Kurz-) Zeitkonstanten und -änderung gewählt werden, um die schnelle Änderung über die ersten wenigen Schüsse einer Serie wiederzuspiegeln. Folglich wird w(t) in der folgenden Form nachgebildet:The intra-series effect is modeled as a time series, with a (short) time constant and change chosen to reflect the rapid change over the first few shots of a series. Consequently, w(t) is modeled in the following form:

W (nächster Schuß) = W w (dieser Schuß) + a&sub3;,W (next shot) = W w (this shot) + a₃,

wobei W ein Faktor ist, der die Änderung von w von Schuß zu Schuß wiedergibt (Man beachte, daß 0 < W < 1). Auch a&sub3; stellt ein weißes Rauschen mit einer festgelegten Varianz v&sub3;(z) dar.where W is a factor representing the change in w from shot to shot (note that 0 < W < 1). Also a3 represents a white noise with a fixed variance v3(z).

Der Sitztiefeneffekt versucht die Wechselbeziehung zwischen der Mündungsgeschwindigkeit und der Sitztiefe des Geschosses nachzubilden. Die Zustandsvariable wird als Zeitreihe nachgebildet, wobei eine Zeitkonstante und -änderung gewählt werden, um die Fortdauer des Effekts über mehr als eine Serie widerzuspiegeln. Folglich wird d(t) als Zufallsbewegung in der folgenden Form nachgebildet:The seating depth effect attempts to model the correlation between muzzle velocity and bullet seating depth. The state variable is modeled as a time series, with a time constant and change chosen to reflect the persistence of the effect over more than one series. Consequently, d(t) is modeled as a random motion in the following form:

d(t + z) = d(t) + a&sub4;,d(t + z) = d(t) + a₄,

wobei a&sub4; ein weißes Rauschen mit einer festgelegten Varianz v&sub4;(z) darstellt. Man beachte, daß diese Variable nur dann in das Filter einbezogen würde, wenn Messungen der Sitztiefe verfügbar wären. In der Praxis bewahrt das Filter eine Sitztiefenzustandsvariable pro Ladungstyp auf.where a4 represents white noise with a fixed variance v4(z). Note that this variable would only be included in the filter if seat depth measurements were available. In practice, the filter maintains one seat depth state variable per load type.

Alle anderen Fehler werden als nichtkorreliertes weißes Rauschen nachgebildet und wirksam in die aj-Glieder aufgenommen.All other errors are modeled as uncorrelated white noise and are effectively incorporated into the aj terms.

Bei den Bezeichnungen der vorstehend beschriebenen Kalman-Filter-Theorie sind die Variablen b, s, w und d die Zustandsvariablen. Die vorstehend erwähnten Formeln stellen die Zustandsvariablen in einer Weise dar, die die Kalman-Filterübertragungsgleichung vollständig definiert.In the notations of the Kalman filter theory described above, the variables b, s, w and d are the state variables. The formulas mentioned above represent the state variables in a way that completely defines the Kalman filter transfer equation.

Die Zustandsvariablen werden am Anfang jeder Serie voreingestellt. Solche Variablen, die über eine einzelne Serie hinaus fortdauern, d. h. gelegenheitsbedingte Effekte, werden mit null voreingestellt. Rohr- und Sitztiefeneffekte werden mit den Schätzungen voreingestellt, die während der vorhergehenden Serie abgeleitet worden sind, wie nachstehend beschrieben wird. Serieninterne Effekte werden so voreingestellt, daß sich Rohreffekte plus serieninterne Effekte zur Erstschußvoraussage summieren, die ebenfalls nachstehend beschriebenen wird.The state variables are preset at the beginning of each series. Those variables that persist beyond a single series, ie, opportunity effects, are preset to zero. Tube and seat depth effects are preset to the estimates derived during the previous series, as described below. Within-series effects are preset to Barrel effects plus in-series effects sum to the first shot prediction, which is also described below.

Die diesen voreingestellten Zuständen zugeordneten anfänglichen Varianzen werde für gelegenheitsbedingte und serieninterne Effekte vorgeschrieben und für Rohr- und Sitztiefeneffekte aus den vorherigen Serien abgeleitet.The initial variances associated with these preset states are prescribed for opportunity and within-series effects and derived from the previous series for tube and seat depth effects.

MESSUNGEN IM KALMAN-FILTERMEASUREMENTS IN THE KALMAN FILTER

Die AEP-Messungen können in Voreinstellungs- und parametrische Messungen eingeteilt und in bezug auf ihre Beziehung zu den Zustandsvariablen beschrieben werden. Dadurch sind die Einzelheiten vorgegeben, die zum Realisieren der Kalman-Formulierung notwendig sind.The AEP measurements can be divided into default and parametric measurements and described in terms of their relationship to the state variables. This provides the details necessary to realize the Kalman formulation.

Die nachfolgenden Voreinstellungsmessungen zeigen an, wann der Beginn einer Serie erfolgt, und das Kalman-Filter ist mit den Zustandsschätzungen voreinzustellen, die vom Erstschußvoraussagealgorithmus abgeleitet worden sind. Sie haben die vorstehend beschriebene Bedeutung und sind: Zeit; Änderung des Geschoßtyps; Änderung der Ladungsbezeichnung; und Rohrtemperatur.The following preset measurements indicate when the start of a series occurs and the Kalman filter is to be preset with the state estimates derived from the first shot prediction algorithm. They have the meaning described above and are: time; change in bullet type; change in charge designation; and barrel temperature.

Die verschiedenen Parameter im Kalman-Filter hängen vom Schießablaufplan ab. Die relevanten Messungen sind folgende:The different parameters in the Kalman filter depend on the shooting schedule. The relevant measurements are as follows:

ZEIT.TIME.

Die Zeit seit dem letzten Feuern ist erforderlich, um die Parameter z, v&sub1;, v&sub2;, v&sub3; und v&sub4; zu definieren, wie vorstehend definiert.The time since the last firing is required to define the parameters z, v₁, v₂, v₃ and v₄, as defined above.

GESCHOßTYP.BULLET TYPE.

Jeder Geschoßtyp erfordert einen anderen Satz von Zeitkonstanten B und W und andere Änderungen v&sub1;, v&sub2;, v&sub3; und v&sub4;.Each projectile type requires a different set of time constants B and W and different variations v₁, v₂, v₃ and v₄.

LADUNGSBEZEICHNUNG.CARGO DESIGNATION.

Wie bei Geschoßtyp.As for bullet type.

TREIBLADUNGSCHARGENBEZEICHNUNG.PROPELLER CHARGE DESIGNATION.

Eine Änderung der Treibladungscharge wird als eine Möglichkeit für erhöhte Unbestimmtheit bei den Fehlereffekten interpretiert. Dadurch wird dieser Parameter die Wahl der Varianzen v&sub1;, v&sub2;, v&sub3; und v&sub4; für das nächste Feuern beeinflussen.A change in the propellant charge is interpreted as a possibility for increased uncertainty in the error effects. Thus, this parameter will influence the choice of the variances v₁, v₂, v₃ and v₄ for the next firing.

ROHRABNUTZUNG.PIPE WEAR.

Bekanntlich verringert sich die richtige RMV mit erhöhter Rohrabnutzung, und wenn verfügbar, können Messungen der Rohrabnutzung benutzt werden, um die eingegebene RMV im Verhältnis zur gemessenen Rohrabnutzung zu modifizieren.It is known that the true RMV decreases with increased pipe wear, and if available, pipe wear measurements can be used to modify the entered RMV in proportion to the measured pipe wear.

EFFEKTIVER VOLLADUNGS-(EFC-)WERT.EFFECTIVE FULL CHARGE (EFC) VALUE.

Wenn verfügbar, können Messungen des EFC verwendet werden, um die Rohrabnutzung anzuzeigen und dadurch die eingegebene RMV zu modifizieren.When available, EFC measurements can be used to indicate pipe wear and thereby modify the entered RMV.

MÜNDUNGSGESCHWINDIGKEITSMESSUNGMUZZLE VELOCITY MEASUREMENT

Die folgenden Messungen werden als Standardmessungen in das Kalman-Filter eingegeben. Die Beziehung zwischen jeder Messung und den Zustandsvariablen ist festgelegt, wodurch die zum Ausführen der Aktualisierung der Kalman-Filter-Messung notwendige Information definiert ist.The following measurements are entered into the Kalman filter as standard measurements. The relationship between each measurement and the state variables is fixed, defining the information necessary to perform the Kalman filter measurement update.

DELTA-MÜNDUNGSGESCHWINDIGKEIT.DELTA MUZZLE VELOCITY.

Die Delta-Mündungsgeschwindigkeit, die mit Delta-RMV bezeichnet wird, ist die berechnete Differenz zwischen der gemessenen Mündungsgeschwindigkeit, die von der Mündungsgeschwindigkeitsmeßvorrichtung ausgegeben wird, und der nominalen Mündungsgeschwindigkeit. Die Beziehung zwischen der Delta-RMV und den Zustandsvariablen wird wie folgt angenommen:The delta muzzle velocity, denoted by delta RMV, is the calculated difference between the measured muzzle velocity output by the muzzle velocity measuring device and the nominal muzzle velocity. The relationship between the delta RMV and the state variables is assumed to be as follows:

Delta-RMV = b + (SSD · s) + w + d + a&sub5;,Delta-RMV = b + (SSD · s) + w + d + a5,

wobei die Variable a ein weißes Rauschen mit einer festgelegten Varianz v&sub5; darstellt. Das Glied, in dem SSD enthalten ist, was die Messung der Geschoßsitztiefe (wie unten angegeben) bezeichnet, ist nur vorhanden, wenn diese Messung möglich ist.where the variable a represents white noise with a fixed variance v5. The term containing SSD, which denotes the measurement of bullet seating depth (as given below), is only present if this measurement is possible.

GESCHOßSITZTIEFE.FLOOR SEAT DEPTH.

Die Messung der Tiefe des Sitzes des Geschosses, die mit SSD bezeichnet wird, kann in die Vorrichtung eingegeben werden, wenn solche Daten verfügbar sind. Die in der vorstehenden Gleichung beschriebene Beziehung enthält die Zustandsvariable s, die die Wechselbeziehung zwischen SSD und RMV bestimmt.The measurement of the depth of the bullet's seating, denoted SSD, can be entered into the device if such data is available. The relationship described in the above equation includes the state variable s, which determines the interrelationship between SSD and RMV.

MÜNDUNGSGESCHWINDIGKEITSVORAUSSAGEMUZZLE VELOCITY PREDICTION

Wenn es an der Zeit ist, die Mündungsgeschwindigkeit vorauszusagen, wird die normale Kalman-Voraussage ausgeführt, um Schätzungen der Zustandsvariablen für eine zukünftige Zeit z in der Zukunft zu liefern, d. h. wenn der nächste Schuß abgegeben wird. Dies erfolgt unter Verwendung des vorstehend festgelegten Modells. Unter Verwendung der aktualisierten Schätzungen der Zustandsvariablen wird die RMV wie folgt vorausgesagt:When it is time to predict muzzle velocity, the normal Kalman prediction is performed to provide estimates of the state variables for a future time z in the future, i.e. when the next shot is fired. This is done using the model defined above. Using the updated estimates of the state variables, the RMV is predicted as follows:

RMV = nominale RMV + b + (SSD · s) + w + d,RMV = nominal RMV + b + (SSD s) + w + d,

wobei das Glied, in dem SSD enthalten ist, nur vorhanden ist, wenn die Messung der Sitztiefe des abzufeuernden Geschosses möglich ist.the member containing SSD is only present if the measurement of the seating depth of the projectile to be fired is possible.

AUFBEWAHRTE INFORMATIONINFORMATION RETAINED

Ein großer Vorteil des AEPM besteht darin, daß es zwischen den Schüssen Information über die wichtigen Eigenschaften des Geschützes aufbewahren kann. Für das Kalman-Filter erfolgt dies durch Aufbewahrung von Schätzungen der Zustandsvariablen, die länger als einen einzigen Schuß andauern, d. h. Rohreffekt und Sitztiefeneffekt. Am Ende jeder Serie werden diese Variablen zusammen mit den zugeordneten Kovarianzen (wie im Kalman-Filter berechnet) in einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert. Zu Beginn einer neuen Serie werden diese Variablen dann wieder eingesetzt.A major advantage of the AEPM is that it can retain information about the important characteristics of the gun between shots. For the Kalman filter, this is done by retaining estimates of the state variables that last longer than a single shot, i.e. barrel effect and seat depth effect. At the end of each series, these variables are stored in non-volatile memory along with the associated covariances (as calculated in the Kalman filter). At the start of a new series, these variables are then reinserted.

Verschiedene Voreinstellungsparameter müssen in das Kalman-Filter eingegeben werden. Diese werden durch umfassende Datenanalyse von vorhergehenden Schüssen abgeleitet. Diese Parameter sind für alle Geschütze eines bestimmten Typs konstant, können sich aber für unterschiedliche Geschütztypen ändern. Die relevanten Parameter sind:Various preset parameters must be entered into the Kalman filter. These are derived through extensive data analysis of previous shots. These parameters are constant for all guns of a particular type, but may change for different gun types. The relevant parameters are:

a) die Varianzen v&sub1;, v&sub2;, v&sub3;, v&sub4; und v&sub5;.a) the variances v₁, v₂, v₃, v₄ and v₅.

b) die Anfangsvarianzen der Zustandsvariablen für jede Serie.b) the initial variances of the state variables for each series.

c) die Zeitkonstanten B und W der hauptsächlichen Fehler.c) the time constants B and W of the main errors.

Diese Parameter müssen möglicherweise für jeden neuen Geschütztyp geschätzt werden.These parameters may need to be estimated for each new gun type.

Auch diese Werte müssen, zusammen mit der Erstschußvoraussagetabelle und den Schätzungen der Rohr- und Sitztiefeneffekte, zwischen den Schüssen aufbewahrt werden, auch wenn die Vorrichtung abgeschaltet wird.These values, together with the first shot prediction table and the estimates of barrel and seat depth effects, must also be retained between shots, even when the device is turned off.

BESCHREIBUNG DES NEURONALEN NETZESDESCRIPTION OF THE NEURAL NETWORK

Eine mehrschichtige neuronales Kettenschaltung kann auch konfiguriert werden, um das AEPM zu implementieren und Korrekturen an den nominalen Mündungsgeschwindigkeiten zu erzeugen und die Mündungsgeschwindigkeiten für nachfolgende Schüsse vorauszusagen.A multi-layer neural chain can also be configured to implement the AEPM and generate corrections to the nominal muzzle velocities and predict muzzle velocities for subsequent shots.

Der Vorteil der auf einem neuronalen Netz beruhenden Methode gegenüber anderen besteht darin, daß es "selbstanpassend" ist und keine Ableitung der Voreinstellungsparametern benötigt. Das neuronale Netz organisiert sich in der vorstehend beschriebenen allgemeinen Weise selbst.The advantage of the neural network-based method over others is that it is "self-adapting" and does not require derivation of the preset parameters. The neural network organizes itself in the general way described above.

Es ist üblich, ein neuronales Netz mit ausgewählten Daten zu trainieren. Dies kann erreicht werden, indem Trainingsdaten gewählt werden, diese in das Netz codiert werden, dann für jedes Element der Trainingsdaten das gewünschte Ausgangssignal vorgeschrieben wird und die erforderlichen Netzwichtungen mit dem Rückwärtsausbreitungsverfahren bestimmt werden. Dieses Verfahren ist erfolgreich und entspricht der für das Kalman-Filter vorgeschriebenen Verfahrensweise, bei der bestimmte Parameter für einen Geschütztyp festgelegt werden, indem eine Anfangsanalyse von Schüssen aus einem einzelnen Geschütz durchgeführt wird.It is common to train a neural network on selected data. This can be achieved by choosing training data, encoding it into the network, then prescribing the desired output for each element of the training data and determining the required network weights using the back propagation method. This method is successful and is equivalent to the approach prescribed for the Kalman filter, where certain parameters for a gun type are specified by performing an initial analysis of shots from a single gun.

Der bevorzugte Mechanismus bietet jedoch den Vorteil, daß er deren Wichtungen durch Rückwärtsausbreitung bei jedem Schuß modifiziert. Auf diese Weise erweitert das neuronale Netz außerdem das Konzept der Kalibrierung jedes Geschützes, da diese Anfangsdatenanalyse nicht mehr ausgeführt werden muß. Wenn das AEPM als neuronales Netz implementiert ist, dann erfolgt diese Analyse für jedes Geschütz effektiv durch die Implementierung. Dies verringert den Effekt von Änderungen innerhalb der Geschütze und vereinfacht das Kalibrierverfahren.However, the preferred mechanism has the advantage of modifying their weights by backpropagation at each shot. In this way, the neural network also extends the concept of calibrating each gun, as this initial data analysis no longer needs to be performed. If the AEPM is implemented as a neural network, then this analysis is effectively done for each gun by the implementation. This reduces the effect of intra-gun variations and simplifies the calibration procedure.

NETZKONFIGURATIONNETWORK CONFIGURATION

Die spezifische Implementierung ist ein mehrschichtiges vorwärtsgespeistes Netz, wie in Fig. 4 schematisch dargestellt. Alle Knoten in einer Schicht sind mit allen Knoten der nächsten Schicht verbunden. Jedem Verbindungsglied zugeordnet ist eine Wichtung, die durch Rückwärtsausbreitung nach jeder Messung der Mündungsgeschwindigkeit aktualisiert wird.The specific implementation is a multi-layer feedforward network, as schematically shown in Fig. 4. All nodes in one layer are connected to all nodes in the next layer. Each link is associated with a weight that is updated by backpropagation after each muzzle velocity measurement.

Jede eingegebene Messung hat einen Satz von Knoten, in die die eingegebenen Werte codiert werden.Each entered measurement has a set of nodes into which the entered values are encoded.

Die Ausgabe des Netzes ist die Korrektur, die für das vorgeschriebene Geschoß in der vorgeschriebenen Zeit auf die nominale Mündungsgeschwindigkeit anzuwenden ist.The output of the net is the correction to be applied to the nominal muzzle velocity for the prescribed bullet in the prescribed time.

Die nächsten Abschnitte beschreiben das Verfahren, mit dem eingegebene Messungen codiert werden, wie das Verfahren auf jede Messung angewendet wird, wie Voraussagen der Mündungsgeschwindigkeit abgeleitet werden und welche Information aufbewahrt werden sollte, um das Verhalten des Geschützes zu kennzeichnen.The next sections describe the procedure used to encode input measurements, how the procedure is applied to each measurement, how muzzle velocity predictions are derived, and what information should be retained to characterize the gun's behavior.

VERTEILTE CODIERUNGDISTRIBUTED CODING

In einem neuronalen Netz müssen die eingegebenen Daten in einer effizienten und effektiven Art und Weise codiert werden. Bei dieser Anwendung wird der auf viele Messungen angewendete entsprechende Modus verteilte Codierung genannt. Dabei wird ein Eingangswert in eine Anzahl von Eingangsknoten, z. B. m, codiert. Dies erfolgt, indem der Bereich [a bis b], über den die Variable codiert wird, in m-1 Teile geteilt wird. Man nimmt an, daß die Variable den Wert f hat, der in dem Bereich [a bis b] liegt. Außerdem nimmt man an, daßIn a neural network, the input data must be encoded in an efficient and effective way. In this application, the data obtained from many measurements The corresponding mode used is called distributed coding. In this, an input value is encoded into a number of input nodes, e.g. m. This is done by dividing the range [a to b] over which the variable is encoded into m-1 parts. It is assumed that the variable has the value f, which lies in the range [a to b]. It is also assumed that

i = 1 + ganzzahliger Teil von ((m - 1) · (f - a)/(b - a)).i = 1 + integer part of ((m - 1) · (f - a)/(b - a)).

Dann werden alle Eingangsknoten auf null gesetzt, mit Ausnahme der Knoten i und i + 1. Diese Knoten nehmen Werte an, die nachstehend definiert sind.Then all input nodes are set to zero except nodes i and i + 1. These nodes take values defined below.

Es gelteIt applies

w = (m - 1) · (f - a)/(b - a),w = (m - 1) · (f - a)/(b - a),

undand

p = w - ganzzahliger Teil von (w).p = w - integer part of (w).

Außerdem wird angenommen. daß nj jeweils für j = 1, 2 m den Wert bezeichnet, der in den Knoten j eingegeben wird. Dann werden ni und ni+1 folgendermaßen berechnet:It is also assumed that nj denotes the value entered into node j for j = 1, 2 m. Then ni and ni+1 are calculated as follows:

ni = 1 - pni = 1 - p

undand

ni+1 = p.ni+1 = p.

IN DAS NEURONALE NETZ EINGEGEBENE MESSUNGENMEASUREMENTS INPUT TO THE NEURAL NETWORK

Bei den in die AEP-Vorrichtung eingegebenen Messungen handelt es sich um jene, die bereits unter der Überschrift Dateneingabe beschrieben worden sind. Jede Messung wird auf die nachstehend beschriebene Art und Weise in ihre bestimmten Eingangsknoten eingegeben.The measurements entered into the AEP device are those already described under the heading Data Entry. Each measurement is entered into its specific input nodes in the manner described below.

AEP-MESSUNGENAEP MEASUREMENTS ZEIT.TIME.

Die Zeit wird durch verteilte Codierung des Logarithmus der Zeit ab dem letzten Schuß eingegeben.The time is entered by distributed coding of the logarithm of the time since the last shot.

GESCHOßTYP.BULLET TYPE.

Ein binärer Knoten ist jedem Geschoßtyp zugeordnet. Der relevante Knoten wird auf eins gesetzt, alle anderen Geschoßtypknoten werden auf null gesetzt.A binary node is assigned to each floor type. The relevant node is set to one, all other floor type nodes are set to zero.

ÄNDERUNG DES GESCHOßTYPS.CHANGING THE BULLET TYPE.

Ein binärer Eingangsknoten ist jedem Geschoßtyp zugeordnet. Der Knoten wird für den Geschoßtyp der vorherigen Serie auf eins gesetzt, andernfalls wird er auf null gesetzt.A binary input node is associated with each story type. The node is set to one for the story type of the previous series, otherwise it is set to zero.

LADUNGSBEZEICHNUNG UND LADUNGSÄNDERUNGSBEZEICHNUNG.CARGO DESIGNATION AND CARGO CHANGE DESIGNATION.

Auf die Ladungsbezeichnung wird die gleiche Methode angewendet wie auf den Geschoßtyp.The same method is applied to the charge designation as to the projectile type.

ROHRTEMPERATUR.PIPE TEMPERATURE.

Die Rohrtemperatur wird verteilt codiert.The pipe temperature is coded distributed.

ÄNDERUNG DER TREIBLADUNGSCHARGENBEZEICHNUNG.CHANGE OF PROPELLER CHARGE DESIGNATION.

Ein einzelner Knoten ist der Änderung der Treibladungscharge zugeordnet. Dieser Knoten wird auf eins gesetzt, wenn sich die Charge geändert hat, und ist andernfalls null.A single node is associated with the propellant charge change. This node is set to one if the charge has changed and zero otherwise.

ROHRABNUTZUNG UND EFFEKTIVE VOLLADUNGS-(EFC-)WERTE.TUBE WEAR AND EFFECTIVE FULL CHARGE (EFC) VALUES.

Diese Werte werden in der gleichen Weise verwendet wie bei dem vorstehend beschriebenen Kalman-Filter-Verfahren.These values are used in the same way as in the Kalman filter method described above.

ANZAHL IN DER SERIE.NUMBER IN SERIES.

Die Anzahl in der Serie entspricht der Anzahl von Schüssen in dieser Serie bis zum einschließlich nächsten, d. h. dem Schuß, für den die Voraussage gilt. Diese Zahl muß inkrementiert und in das Netz eingegeben werden. Sie wird durch verteilte Codierung des Kehrwerts der Anzahl in der Serie eingegeben.The number in the series corresponds to the number of shots in this series up to and including the next one, i.e. the shot for which the prediction applies. This number must be incremented and entered into the network. It is entered by distributed coding of the inverse of the number in the series.

REDUZIERTE MÜNDUNGSGESCHWINDIGKEIT.REDUCED MUZZLE VELOCITY.

Die vorherige Mündungsgeschwindigkeitsvoraussage ist als Eingangssignal verteilt codiert.The previous muzzle velocity prediction is distributed encoded as the input signal.

MÜNDUNGSGESCHWINDIGKEITSMESSUNGMUZZLE VELOCITY MEASUREMENT DELTA-MÜNDUNGSGESCHWINDIGKEIT.DELTA MUZZLE VELOCITY.

Diese Variable wird verteilt codiert.This variable is distributed encoded.

GESCHOßSITZTIEFE.FLOOR SEAT DEPTH.

Diese Variable wird verteilt codiert.This variable is distributed encoded.

MÜNDUNGSGESCHWINDIGKEITSVORAUSSAGEMUZZLE VELOCITY PREDICTION

Das neuronale Netz erbringt eine Mündungsgeschwindigkeitsvoraussage durch Ausgeben der Korrektur, die bei jedem Schuß auf die nominale Mündungsgeschwindigkeit anzuwenden ist.The neural network provides a muzzle velocity prediction by outputting the correction to be applied to the nominal muzzle velocity for each shot.

Das Netz wird nach jedem Schuß durch das Ausführen einer Rückwärtsausbreitung aktualisiert. Beim Rückwärtsausbreitungsverfahren wird die Messung der tatsächlichen Mündungsgeschwindigkeit in die Ausgangsknoten verteilt codiert, und dieses Verfahren modifiziert die Wichtungen, um die Differenz zwischen der vorausgesagten und den tatsächlichen Mündungsgeschwindigkeiten zu verringern. Die neuen Wichtungen werden dann bei der nächsten Voraussage verwendet. Auf diese Weise wird die vorausgesagte Mündungsgeschwindigkeit in verteilt codierter Form in den Ausgangsknoten erzeugt.The network is updated after each shot by performing a backpropagation. In the backpropagation method, the measurement of the actual muzzle velocity is distributed encoded into the output nodes, and this method modifies the weights to reduce the difference between the predicted and actual muzzle velocities. The new weights are then used in the next prediction. In this way, the predicted muzzle velocity is produced in distributed encoded form in the output nodes.

AUFBEWAHRTE INFORMATIONINFORMATION RETAINED

Ein Vorteil des AEP besteht darin, daß es so eingerichtet werden kann, daß es zwischen den Schüssen Information über die wichtigen Eigenschaften des Geschützes aufbewahrt. Für das neuronale Netz wird das statistische Verhalten des Geschützes durch die Gewichtungen dargestellt, die im Netz abgeleitet werden. Deshalb sollten diese Wichtungen zwischen den Schüssen auch dann aufbewahrt werden, wenn die Vorrichtung abgeschaltet wird.One advantage of the AEP is that it can be set up to retain information about the gun's important characteristics between shots. For the neural network, the statistical behavior of the gun is represented by the weights derived in the network. Therefore, these weights should be retained between shots even when the device is turned off.

Das Aufbewahren der Wichtungen erlaubt eine effektive Erstschußvoraussage.Keeping the weightings allows for effective first shot prediction.

ERSTSCHUßVORAUSSAGEALGORITHMUS (FRPA - "First Round Prediction Algorithm")FIRST SHOT PREDICTION ALGORITHM (FRPA - "First Round Prediction Algorithm")

Um die beste Schätzung der Mündungsgeschwindigkeit des ersten Schusses in einer Serie abzuleiten, pflegt die AEP-Einrichtung eine Tabelle mit Erstschußkorrekturen. Diese Korrekturen werden auf die nominale RMV angewendet, um die Erstschußmündungsgeschwindigkeit vorauszusagen. Die Tabelle enthält eine Korrektur, die für folgende Paare:To derive the best estimate of the muzzle velocity of the first shot in a series, the AEP facility maintains a table of first shot corrections. This Corrections are applied to the nominal RMV to predict the first shot muzzle velocity. The table contains a correction that applies to the following pairs:

vorhergehender Ladungstyp/gegenwärtiger Ladungstyp geeignet ist.previous load type/current load type is suitable.

Die Tabelle wird folgendermaßen aktualisiert.The table is updated as follows.

Es wird angenommen, daß der neue Ladungstyp ist mit i und der vorherige Ladungstyp ist mit j bezeichnet ist. Weiter wird angenommen, daß das Element in der Tabelle, das die in diesem Fall anzuwendende Korrektur definiert, mit T(i,j) bezeichnet ist. Dann ist die vorausgesagte Mündungsgeschwindigkeit für den ersten Schuß der neuen Serie (mit dem Ladungstyp i) gegeben durch:Assume that the new charge type is denoted by i and the previous charge type is denoted by j. Further, assume that the element in the table defining the correction to be applied in this case is denoted by T(i,j). Then the predicted muzzle velocity for the first shot of the new series (with charge type i) is given by:

Erstschußvoraussage = nominale Mündungsgeschwindigkeit + T(i,j).First shot prediction = nominal muzzle velocity + T(i,j).

Nunmehr wird angenommen, daß die Differenz zwischen der gemessenen Mündungsgeschwindigkeit und der nominalen Mündungsgeschwindigkeit für den ersten Schuß der Serie (mit Ladungstyp i) E war. Dann wird die Tabelle der Korrekturen folgendermaßen aktualisiert:Now assume that the difference between the measured muzzle velocity and the nominal muzzle velocity for the first shot of the series (with charge type i) was E. Then the table of corrections is updated as follows:

T(i,j) = &beta; T(i,j) + (1 - &beta;) E,T(i,j) = ? T(i,j) + (1 - β) E,

wobei &beta; ein festgelegter Wert zwischen null und eins ist.where β is a fixed value between zero and one.

Dann wird der neue Wert von T(i,j) als Korrektur der nominalen Geschwindigkeit des ersten Schusses der nächsten Serie verwendet, wobei der Ladungstyp i auf den Ladungstyp j folgt.Then the new value of T(i,j) is used as a correction to the nominal velocity of the first shot of the next series, with charge type i following charge type j.

Die in den FRPA eingegebenen Messungen sind:The measurements entered into the FRPA are:

- vorherige Erstschußvoraussagetabelle,- previous first shot prediction table,

- vorheriger Ladungstyp.- previous load type.

- gegenwärtiger Ladungstyp,- current load type,

- gemessene Erstschußmündungsgeschwindigkeit,- measured first shot muzzle velocity,

- nominale Mündungsgeschwindigkeit für das vorherige/gegenwärtige-Ladungstyp-Paar.- nominal muzzle velocity for the previous/current load type pair.

Hinweise:Hints:

1. Wenn das Kalman-Filter vorhanden ist, besteht ein verbessertes Verfahren zur Aktualisierung der Erstschußvoraussagetabelle darin, die Schätzung des Rohreffekts (b) als verbesserte Schätzung (anstelle von E) des Erstschußfehlers anzusehen. Dabei würde T(i,j) folgendermaßen aktualisiert werden:1. When the Kalman filter is present, an improved method for updating the first-shot prediction table is to consider the estimate of the pipe effect (b) as an improved estimate (instead of E) of the first-shot error. In doing so, T(i,j) would be updated as follows:

T(i,j) = &beta; T(i,j) + (1 - &beta;) b.T(i,j) = ? T(i,j) + (1 - β) b.

2. Wenn das neuronale Netz vorhanden ist, wird die Erstschußvoraussagefunktion vom Netz durchgeführt.2. When the neural network is present, the first shot prediction function is performed by the network.

3. Wenn bestimmte Folgen von Ladungstypen häufig auftreten, wird die Erstschußvoraussagetabelle erweitert, um Durchschnittswerte für Abfolgen von drei oder v&sub1; er Ladungen in Folge zu akkumulieren. Beispielsweise schätzt das Element T(i,j,k) in der Tabelle die Korrektur, die anzuwenden ist, wenn die Ladungen i, j, k in unmittelbarer Folge folgen. T(i,j,k) wird wie in der vorstehenden Gleichung aktualisiert.3. If certain sequences of charge types occur frequently, the first shot prediction table is extended to accumulate averages for sequences of three or v₁ of charges in a row. For example, the element T(i,j,k) in the Table the correction to be applied when charges i, j, k follow in immediate succession. T(i,j,k) is updated as in the above equation.

Claims (15)

1. Richtsystem für eine indirekte Feuerwaffe, wobei das System eine Einrichtung zur Bestimmung einer neuen Höheneinstellung (B) für die Waffe aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das System ferner aufweist: eine Mündungsgeschwindigkeitsmeßvorrichtung und eine Prädiktoreinrichtung (11), die auf ein Ausgangssignal der Mündungsgeschwindigkeitsmeßvorrichtung anspricht, zum Voraussagen der künftigen Mündungsgeschwindigkeit, um eine neue Höheneinstellung (&theta;) für die Waffe zu bestimmen, indem ein adaptives empirisches Voraussageverfahren als neuronales Netz implementiert wird.1. Aiming system for an indirect firearm, the system comprising means for determining a new elevation setting (B) for the weapon, characterized in that the system further comprises: a muzzle velocity measuring device and a predictor device (11) responsive to an output signal of the muzzle velocity measuring device for predicting the future muzzle velocity to determine a new elevation setting (θ) for the weapon by implementing an adaptive empirical prediction method as a neural network. 2. Richtsystem nach Anspruch 1, wobei das Richtsystem mit einer Waffe integriert ist.2. Aiming system according to claim 1, wherein the aiming system is integrated with a weapon. 3. Richtsystem nach Anspruch 2, das angeordnet ist, um mit einem Feuerleitsystem (7) der Waffe direkt zusammenzuwirken.3. Aiming system according to claim 2, which is arranged to interact directly with a fire control system (7) of the weapon. 4. Richtsystem nach Anspruch 3, wobei die Prädiktoreinrichtung (11) geeignet ist, vorherige gemessene Mündungsgeschwindigkeiten zu benutzen, um eine neue Mündungsgeschwindigkeit unter den Bedingungen für das nächste Feuern vorauszusagen, und außerdem geeignet ist, die vorausgesagte Mündungsgeschwindigkeit zu verwenden, um die Höheneinstellung (&theta;) zu bestimmen.4. A aiming system according to claim 3, wherein the predictor means (11) is adapted to use previously measured muzzle velocities to predict a new muzzle velocity under the conditions for the next firing, and is further adapted to use the predicted muzzle velocity to determine the elevation setting (θ). 5. Richtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Mündungsgeschwindigkeitsmeßvorrichtung eine Dopplerradarvorrichtung (5) ist, die am Rohr (3) der Waffe befestigt ist, zum Messen der Geschwindigkeit eines Geschosses, während es das Rohr (3) verläßt.5. A aiming system according to any preceding claim, wherein the muzzle velocity measuring device is a Doppler radar device (5) attached to the barrel (3) of the weapon for measuring the velocity of a projectile as it leaves the barrel (3). 6. Richtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Schnittstelle außerdem zwischen der Prädiktoreinrichtung (11) und dem zum Einstellen des Rohrs (3) verwendeten Feuerleitsystem vorgesehen ist, so daß der Erhöhungswinkel entsprechend der von der Prädiktoreinrichtung (11) vorausgesagten, künftigen Mündungsgeschwindigkeit automatisch neu eingestellt werden kann.6. Aiming system according to one of the preceding claims, wherein an interface is further provided between the predictor device (11) and the fire control system used to adjust the barrel (3), so that the elevation angle can be automatically readjusted according to the future muzzle velocity predicted by the predictor device (11). 7. Richtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Prädiktoreinrichtung (11) auf Anfangswerte anspricht, um eine Beeinflussung des ersten Feuerns zu ermöglichen.7. A aiming system according to any one of the preceding claims, wherein the predictor device (11) responds to initial values to enable influencing of the first firing. 8. Richtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer Einrichtung, die auf relevante Umgebungs-, Geschoß- und andere Kalibrierdaten anspricht.8. A targeting system according to any preceding claim, further comprising means responsive to relevant environmental, projectile and other calibration data. 9. Richtsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das neuronale Netz ein rekurrentes mehrschichtiges neuronales Netz ist.9. A straightening system according to any one of claims 1 to 7, wherein the neural network is a recurrent multilayer neural network. 10. Richtsystem nach Anspruch 9, wobei das neuronale Netz eine Schätzung der Korrektur berechnet, die auf eine nominale Mündungsgeschwindigkeit anzuwenden ist, um die künftige Mündungsgeschwindigkeit vorauszusagen.10. Aiming system according to claim 9, wherein the neural network calculates an estimate of the correction to be applied to a nominal muzzle velocity to predict the future muzzle velocity. 11. Richtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich das neuronale Netz selbst organisiert, um folgendes darzustellen:11. A directing system according to any preceding claim, wherein the neural network organizes itself to represent: (a) eine Definition von Fehlern und deren stochastisches Verhalten in der Zeit;(a) a definition of errors and their stochastic behavior in time; (b) die Beziehung zwischen den Fehlern und der von der Mündungsgeschwindigkeitsmeßeinrichtung gemessenen Mündungsgeschwindigkeit; und(b) the relationship between the errors and the muzzle velocity measured by the muzzle velocity measuring device; and (c) wie die Fehler die Voraussage der Mündungsgeschwindigkeit beeinflussen.(c) how the errors affect the prediction of muzzle velocity. 12. Verfahren zur Bestimmung einer Höheneinstellung für eine indirekte Feuerwaffe, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Bestimmen einer neuen Höheneinstellung (&theta;) für die Waffe, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner aufweist: Feuern der Waffe und Messen der resultierenden Mündungsgeschwindigkeit und Verwenden des Ergebnisses der Messung, um eine Voraussage der künftigen Mündungsgeschwindigkeit zu machen, indem ein adaptives empirisches Voraussageverfahren verwendet wird, das als neuronales Netz implementiert ist, und somit die neue Höheneinstellung (&theta;) für die Waffe zu bestimmen.12. A method for determining an elevation setting for an indirect fire weapon, the method comprising the steps of: determining a new elevation setting (θ) for the weapon, characterized in that the method further comprises: firing the weapon and measuring the resulting muzzle velocity and using the result of the measurement to make a prediction of the future muzzle velocity using an adaptive empirical prediction method implemented as a neural network and thus determining the new elevation setting (θ) for the weapon. 13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei das neuronale Netz ein rekurrentes mehrschichtiges neuronales Netz ist.13. The method of claim 12, wherein the neural network is a recurrent multilayer neural network. 14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das neuronale Netz eine Schätzung der Korrektur berechnet, die auf die nominale Mündungsgeschwindigkeit anzuwenden ist, um die künftige Mündungsgeschwindigkeit vorauszusagen.14. The method of claim 13, wherein the neural network calculates an estimate of the correction to be applied to the nominal muzzle velocity to predict the future muzzle velocity. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei sich das neuronale Netz selbst organisiert, um folgendes darzustellen:15. The method of any one of claims 12 to 14, wherein the neural network is self-organized to represent: (a) eine Definition von Fehlern und deren stochastisches Verhalten in der Zeit;(a) a definition of errors and their stochastic behavior in time; (b) das Verhältnis zwischen den Fehlern und der von der Mündungsgeschwindigkeitsmeßeinrichtung gemessenen Mündungsgeschwindigkeit; und(b) the relationship between the errors and the muzzle velocity measured by the muzzle velocity measuring device; and (c) wie die Fehler die Voraussage der Mündungsgeschwindigkeit beeinflussen.(c) how the errors affect the prediction of muzzle velocity.