DE19729475C1

DE19729475C1 - Schußsimulationsverfahren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE19729475C1
Application number: DE19729475A
Authority: DE
Original assignee: C O E L ENTWICKLUNGSGESELLSCHA
Current assignee: RUAG DEFENCE DEUTSCHLAND GMBH, DE
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 1998-04-30
Anticipated expiration: 2017-07-11
Also published as: US6139323A; EP0890818A2; EP0890818B1; EP0890818A3; ES2200223T3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schußsimulations verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Ver fahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-PS 32 34 949 bekannt. Aus dieser Patentschrift ist eine Einrichtung zur Schußgefechtssimulation zwischen Gefechtsteilnehmern bekannt, die als Waffenträger einen der Waffe zugeordne ten Lasersender zum Aussenden von ein Zielobjekt vermes senden Laserimpulsen bei der simulierten Schußabgabe, einen optischen Meßempfänger für vom Zielobjekt reflek tierte Laserimpulse und eine Auswerteeinrichtung zur Ge winnung der Trefferinformation, die dann durch codierte Laserimpulse zum Zielobjekt übertragen wird, und die als Zielobjekt mit Reflektorelementen für die Laserimpulse sowie mit mindestens einem optischen Informationsempfän ger zum Empfangen von codierten Laserimpulsen und zum Auswerten von darin enthaltener Trefferinformation ver sehen sind, wobei die Reflektorelemente getrennt von dem Informationsempfänger ausgebildet und im räumlichen Ab stand von ihm angeordnet sind.

Aus der DE-PS 22 62 605 ist eine ähnliche Übungsschieß einrichtung bekannt. Hier wird aufgezeigt, wie durch lichtoptische Übertragung der Wirkungsdaten des Angrei fers und durch zielseitige Berücksichtigung des Eigen schutzes ein realistisches Szenario entsteht, welches den simulierten Feuerkampf der verbundenen Waffen er laubt.

Modern ausgerüstete Armeen setzen für die Schieß- und Gefechtsausbildung an direkt gerichteten Waffen Licht schußsimulatoren ein. Bekannte Lichtschußsimulatoren arbeiten mit Hilfe von gepulsten Lichtquellen. Aus tech nischen Gründen, auch wegen der Kompatibilität zwischen den eingeführten Simulatoren, arbeiten heute alle Licht schußsimulatoren mit Wellenlängen um λ = ca. 900 nm. Be vorzugt werden GaAs-Festkörperlaserdioden verwendet. Bei allen besonders leistungsfähigen Lichtschußsimulatoren ist jeder Gefechtsteilnehmer zugleich Angreifer und Ziel und als Zielsystem unter anderem mit Retroreflektoren ausgerüstet. Die Vermessung der Retroreflektoren als Referenz für die Zielposition und die Datenübertragung vom Angreifer zum Ziel erfolgt mit Hilfe von gepulsten Laserlichtquellen. Mit diesen Maßnahmen wird eine präzi se Vermessung der Lage des simulierten Geschosses in der Zielebene vom Lichtschußsimulator des angreifenden Waf fensystems möglich, da die Treffer beeinflussenden Fakto ren, wie Zielentfernung und Zielgeschwindigkeit, mit augensicheren Laserpulsen vermessen werden können. Damit und mit den Daten weiterer Sensoren kann für die Berech nung der Lage des simulierten Geschosses in der Zielebe ne die Verkantung des Angreifers, die Geschoßballistik, die Flugzeit des Geschosses oder des Flugkörpers, Vor halt und Aufsatz, Richtqualität usw. berücksichtigt wer den.

Aus der Technik der bisher entwickelten und eingeführten leistungsfähigsten Lichtschußsimulatoren ergibt sich, daß zwar im zielseitigen Simulationssystem die Daten des angreifenden Waffensystems (Typ, Munition, Kampfentfer nung usw.) durch lichtoptische Übertragung während des Bekämpfungsvorganges bekannt sind und hier unter Berück sichtigung der Eigendaten des Zieles die Trefferwirkung bestimmt werden kann, am angreifenden System liegt aber nachteilig nur die Information über die Position eines oder einiger Reflektoren vor.

Zur umfassenden Ausbildung der Soldaten unter Einsatzbe dingungen sind gemeinsame Übungen mit Gefechtsteilneh mern der verschiedenen Truppengattungen von der Infante rie bis zur Panzergruppe erforderlich. Alle Gefechtsteil nehmer sind dazu mit Lichtschußsimulatoren auszustatten. Insbesondere bei Teilnahme der Infanterie an solchen Übungen erhält man durch die Große Zahl der Reflektoren gegebenenfalls eine übermäßige Anzahl von Reflexen auf Lasermeßsignale, die eine korrekte Auswertung eventuell unmöglich machen. Es ist auch nicht zu vermeiden, daß durch zufällige oder bewußte Positionierung einzelner Infanteristen mit ihren Reflektoren auf oder neben Ge fechtsfahrzeugen die von Simulator des angreifenden Systems ermittelten Daten falsch sind bzw. daß durch solche Maßnahmen die Bekämpfung einzelner Ziele verhin dert wird. Dem Gefechtsteilnehmern wird ein simulations spezifisches Verhalten antrainiert, und die Ausbildungs ziele sind in Frage gestellt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gat tungsgemäßes Schußsimulationsverfahren und eine gattungs gemäße Vorrichtung derart weiterzuentwickeln, daß beim Angriffssystem Daten vorhanden sind, die eine Differen zierung der Ziele und Zielgruppen ermöglichen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem gattungsgemäßen Schußsimulationsverfahren mit den kennzeichnenden Merk malen des Patentanspruchs 1 bzw. mit einer gattungsgemä ßen Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 6.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Schußsimulationsverfah rens sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 aufgeführt, und vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen 7 bis 9 aufgeführt.

Dadurch, daß auswählbar unterschiedliche Wellenlängen (λ₁, λ₂) der gepulsten Laserstrahlen ausgesendet und/oder empfangen werden, ist eine Selektion zwischen Teil nehmern bzw. Teilnehmergruppen sowie speziellen Einrich tungen (pyrotechnischen Stationen, Bunkern usw.) mög lich. Auch Zielsysteme, die ursprünglich ohne Retrore flektoren gearbeitet haben, können systemtechnisch inte griert werden.

Neben den aktuell für Lichtschußsimulatoren eingesetzten GaAs-Festkörperlaserdioden werden für andere technische Aufgaben auch gepulste und CW-Laserdioden, die anderen Wellenlängen als λ = ca. 900 nm emittieren, hergestellt. Die Verwendung einer Kombination von Lasern unterschied licher Wellenlängen (auch durchstimmbaren) und passiven und aktiven Selektivfiltern (Kanten-, Bandpaß-, adapti ven, z. B. piezogesteuerten) für die Zielvermessung bzw. Zieldifferenzierung wird erfindungsgemäß vorgeschlagen. Die Selektivfilter können sowohl vor den Retroreflekto ren angebracht als auch in die Retroreflektoren inte griert werden. Gezielt können bestimmte Selektivfilter auch in die Laserimpulssender eingesetzt werden. Es ist zu berücksichtigen, daß mit Retroreflektoren verschie dener Bauart (z. B. massiver Körper oder Hohlspiegel) durch die Wahl des Materials (Glassorte, z. B. Quarz oder Farbglas; Metall; Kunststoff) durch die Beschichtung, durch Vorsatzfilter und weitere Maßnahmen eine Selektion der reflektierten Laserimpulse in weiten spektralen Be reichen möglich ist.

Die gesendeten Laserstrahlen werden an der Zielseite re gistriert. Wenn man dort zusätzlich eine Wellenlängenana lyse durchführt, kann man zur Steuerung der Messungen mit Hilfe von aktiven Elementen (z. B. durchstimmbare Interferenzfilter) oder in einfachen Ausführungen durch mechanische Vorrichtungen die Laserstrahlen abhängig von der Wellenlänge durch den Filter bzw. die Sperre durch lassen oder sperren und so selektive Messungen ermögli chen.

Eine Maßnahme, welche in einfacher Weise die besonderen Vorteile des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens aufzeigt, ist die Ausrüstung der Infanteriezielausrüstun gen mit Reflektoren mit vorgeschaltetem Selektivfilter, die nur die Wellenlänge λ₁ durchlassen. Alle Simulatoren für Waffen, die für die Infanterie direkt eine Bedrohung darstellen, also z. B. Gewehr, Maschinengewehr, Maschinen kanone, sind so ausgerüstet, daß sie mit Lasern der Wel lenlänge λ₁ die Zielvermessung und Trefferbewertung durchführen. Andere Lichtschußsimulatoren, z. B. für Pan zerkanonen, erkennen die Infanteristen nicht, da diese Systeme erfindungsgemäß die Wellenlänge λ₂ nutzen. Gegen seitige Störungen und Manipulationen dieser Systeme sind demnach ausgeschlossen.

Erfindungsgemäß ist durch das selektive System und durch die Laserkombination eine Zuordnung der Teilnehmer bzw. Teilnehmergruppen oder auch anderer Einrichtungen mög lich, und zwar am Lasermeßsystem und am Ziel.

Zusätzlich ist es bei einer Häufung der Teilnehmer auch möglich, eine gezielte Information nur zu einem der Teil nehmer oder zu einer Gruppe der Teilnehmer oder nur zu speziellen Einrichtungen zu senden, und zwar auch dann, wenn eine optische und/oder geometrische Trennung aller Teilnehmer nicht möglich ist.

Spezielle Nachrichten, die z. B. nur für eine Gruppe der Teilnehmer bestimmt sind, werden mit einer spezifischen Wellenlänge gesendet.

Ein allgemeiner Datenaustausch zwischen den teilnehmen den Systemen erfolgt unabhängig von der für die Messung genutzen spezifischen Wellenlänge mit Hilfe einer gemein samen Wellenlänge von z. B. ca. 900 nm.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Sie zeigt in

Fig. 1 schematisch einen Retroreflektor mit einem Selek tivfilter, in

Fig. 2 einen Retroreflektor mit einer Selektivschicht, in

Fig. 3 einen Retroreflektor mit zwei Selektivschichten, und in

Fig. 4 einen Retroreflektor mit einem nachgeschalteten Empfänger.

Fig. 1 zeigt einen als solchen bekannten Retroreflektor 2, der als Retrospiegel entweder als Vollmaterial oder hohl ausgebildet ist. Vor dem Retroreflektor 2 ist ein Selektivfilter 1 angebracht. Dieser Selektivfilter 1 läßt als Kantenfilter einen Wellenlängenbereich durch, oder als Bandpaßfilter eine ausgewählte Wellenlänge.

Fig. 2 zeigt in einer anderen Ausgestaltung den Retro reflektor 2, der eine Selektivschicht 3 auf einer seiner Seiten aufweist, wobei die Selektivschicht 3 passiv oder aktiv sein kann, d. h. Strahlen einer bestimmten Wellen länge durchläßt oder sie reflektiert. In diesem Falle kann der Körper des Retroreflektors 2 aus Vollmaterial bestehen oder hohl sein.

Fig. 3 zeigt einen Retroreflektor 2 aus Vollmaterial, der auf zwei Seiten eine Selektivschicht 3 aufweist.

Fig. 4 zeigt einen Retroreflektor 2 der mit einem Aus koppelungskörper 5, z. B. einem Rechteckprisma verbunden ist. Dieser Auskoppelungskörper 5 weist eine Selektiv schicht 4 auf. Es können auch mehrere Flächen mit ver schiedenen Selektivschichten eingesetzt werden. Durch den Auskoppelungskörper 5 dringen nur Strahlen mit aus gewählter Wellenlänge, die in einem nachfolgenden Emp fänger 6 analysiert werden. Die ausgekoppelten Strahlen können auch von Detektoren registriert werden, die gege benenfalls auch selektiv reagieren.

Claims

1. Schußsimulationsverfahren zur Ausbildung von minde stens zwei Teilnehmern an direktgerichteten Waffen, mit gepulsten Laserstrahlen, wobei jeder Teilnehmer ein Angriffs- und Zielsystem umfaßt, wobei das An griffssystem die Waffe und einen damit gekoppelten Laserimpulssender aufweist, mit dem die gepulsten La serstrahlen zumindest zu einem mit dem Zielsystem ver bundenen Retroreflektor gesendet werden und zumin dest ein Teil der gepulsten Laserstrahlen von dem Retroreflektor zu einem mit dem Angriffssystem ver bundenen Laserimpulsempfänger reflektiert werden und mit dem gepulsten Laserstrahlen die Entfernung zwi schen Angriffs- und Zielsystem, dessen Position und Geschwindigkeit und deren Richtung bestimmt werden und Informationen übermittelt werden, dadurch gekennzeichnet, daß auswählbar unterschiedliche Wellenlängen (λ₁, λ₂) der gepulsten Laserstrahlen ausgesendet und/oder empfangen werden.

2. Schußsimulationsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gepulsten Laserstrahlen un terschiedlicher Wellenlänge (λ₁, λ₂) gleichzeitig oder nacheinander oder verschachtelt ausgesendet werden.

3. Schußsimulationsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur ausgewählte Wellen längen reflektiert und/oder von dem Laserimpulsemp fänger empfangen werden.

4. Schußsimulationsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die empfangenen gepulsten Laserstrahlen spektral analysiert werden.

5. Schußsimulationsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit den spektral analysierten Laserstrahlen die Sperrung oder Durchlassung auswähl barer Wellenlängen gesteuert wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Schußsimulations verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, wobei diese einen mit der Waffe des Angriffssystems gekoppelten Laser impulssender aufweist, einen Laserimpulsempfänger und eine Anlage zur Auswertung der vom Laserimpuls empfänger empfangenen gepulsten Laserstrahlen zum Richten der Waffe, wobei das Zielsystem mindestens einen Retroreflektor (2) aufweist, dadurch gekenn zeichnet, daß der Laserimpulssender mindestens zwei Laserimpulssender zur wahlweisen Aussendung unter schiedlicher Wellenlängen (λ₁, λ₂) umfaßt, und daß der mindestens eine Retroreflektor (2) einen aktiven oder passiven vorgeschalteten Selektivfilter (1) oder eine aktive oder passive Selektivbeschichtung (3) an mindestens einer seiner reflektierenden Flä chen aufweist oder daß der Lichtsignalempfänger ei nen vorgeschalteten aktiven oder passiven Selektiv filter (1) aufweist.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Schußsimulationsver fahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die se einen mit der Waffe des Angriffssystems gekoppel ten Laserimpulssender aufweist, einen Laserimpulsemp fänger und eine Anlage zur Auswertung der vom Laser impulsempfänger empfangenen gepulsten Laserstrahlen zum Richten der Waffe, wobei das Zielsystem minde stens einen Retroreflektor (2) aufweist, dadurch ge kennzeichnet, daß der Laserimpulssender wahlweise mit einem von mindestens zwei jeweils eine Wellen länge (λ₁, λ₂) oder einen Wellenlängenbereich durch lassenden vorgeschalteten Selektivfilter (1) koppel bar ist, und daß der mindestens eine Retroreflektor (2) einen aktiven oder passiven vorgeschalteten Se lektivfilter (1) oder eine aktive oder passive Selek tivbeschichtung (3) an mindestens einer seiner re flektierenden Flächen aufweist oder daß der Lichtsi gnalempfänger einen vorgeschalteten aktiven oder passiven Selektivfilter (1) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn zeichnet, daß der Selektivfilter (1) ein Kantenfil ter oder ein Bandpaßfilter oder ein piezogesteuerter Filter ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 8 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß bei Verwendung eines Selektivfilters (1) mit einer passiven Selektivbeschichtung (4) an mindestens einer seiner Flächen ein Ankoppelungskör per (5) vorhanden ist, der die selektierten gepul sten Laserstrahlen durchläßt, und ein diesem nachge schalteter Empfänger (6), der die Laserstrahlen ana lysiert und registriert und die Sperrung oder Durch lassung auswählbarer Wellenlängen steuert.