ES2252373T3 - Procedimiento y dispositivo para evaluar los errores de punteria de un sistema de arma y uso del dispositivo. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para evaluar los errores de punteria de un sistema de arma y uso del dispositivo.Info
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Abstract
Procedimiento para evaluar los errores de puntería de un sistema de arma que presenta - un aparato de dirección de tiro (F) para seguir un objetivo (Z), - un arma (W) con un cañón (B), - unos medios de puntería para apuntar el cañón (B) del arma y - una instalación de proceso de datos (EDV), en donde - el aparato de dirección de tiro (F) sigue el objetivo (Z) y los medios de puntería apuntan el cañón (B) del arma, - un dispositivo de toma de imágenes (V) movido solida riamente con el cañón (B) del arma capta repetitivamente imágenes del objetivo (Z) y de su entorno, y - un dispositivo de reproducción de imágenes (M) hace visibles las imágenes captadas por el dispositivo de toma de imágenes (V) y una marca (X), cuya marca (X) representa un punto de una recta de puntería del arma (W), representando una desviación de posición (a) de una imagen del objetivo (Z) respecto de la marca (X) el error de puntería del sistema de arma, caracterizado - porque el apuntamiento del cañón (B) se realiza sobre la base de un cálculo de predicción que tiene en cuenta los movimientos del objetivo (Z) y de un proyectil (G) que puede ser disparado por el cañón (B) del arma, a fin de captar la totalidad del error de puntería, incluyendo el cálculo de predicción.
Description
Procedimiento y dispositivo para evaluar los
errores de puntería de un sistema de arma y uso del dispositivo.
La invención concierne a un procedimiento según
la reivindicación 1, un sistema de arma según la reivindicación 7 y
un uso según una de las reivindicaciones 21 a 23.
Los procedimientos y dispositivos de esta clase
sirven para evaluar la precisión de puntería de sistemas de armas
que se utilizan para combatir objetivos en rápido movimiento, en
general objetivos volantes.
Tales sistemas de armas comprenden un aparato de
dirección de tiro y uno o varios cañones asociados al aparato de
dirección de tiro. El aparato de dirección de tiro está destinado a
detectar, adquirir y seguir un objetivo. En el seguimiento del
objetivo, que se denomina rastreo, se realizan mediciones de forma
prácticamente continua, es decir, en instantes de medida situados
muy próximos uno a otro en el tiempo, para averiguar el
emplazamiento del objetivo en cada instante de medida. Una
instalación de proceso de datos asociada al sistema de arma calcula
retrospectivamente, a partir de los resultados de estas mediciones,
el estado de movimiento del objetivo, entre los cuales se entienden
al menos una función empírica de recorrido/tiempo, una función
empírica de velocidad/tiempo y una función de aceleración/tiempo
del objetivo. Sobre la base de la función de recorrido/tiempo, la
función de velocidad/tiempo y la función de aceleración/tiempo la
unidad de ordenador calcula también el estado de movimiento futuro
del objetivo. Se trata aquí de una extrapolación, es decir que no se
calcula el estado de movimiento futuro real del objetivo, sino el
estado de movimiento que tendrá presumiblemente el objetivo y que
se denomina también estado de movimiento esperado del objetivo. Se
determinan especialmente un instante de interceptación y una
posición de interceptación correspondiente en la que espera el
objetivo en el instante de interceptación. La posición de
interceptación se determina de tal manera que un proyectil disparado
por el arma en un instante de disparo determinado impacte en la
posición de interceptación en el instante de interceptación o,
dicho de forma simplificada, alcance el objetivo en la posición de
interceptación. Por tanto, la posición de interceptación así
determinada es el punto de impacto esperado. En relación con esto,
la unidad de proceso de datos calcula también para el arma o para
el cañón del arma un punto de puntería hacia el cual ha de apuntarse
el cañón del arma en el instante del disparo, o bien un azimut o
una elevación que ha de tener el cañón del arma en el instante de
disparo. En este cálculo, que se denomina cálculo de predicción, se
incorporan las posiciones relativas del aparato de dirección de
tiro y del arma, la balística interna y la balística externa y los
retardos que resulten en el funcionamiento del sistema.
Evidentemente, el instante de disparo en el que el arma tiene que
estar apuntada al punto de apuntamiento, está delante del punto de
interceptación en el que el objetivo se encontrará en la posición
de interceptación.
Para evaluar la aptitud funcional del sistema de
arma se ensaya la precisión de puntería del sistema de arma que
determina en grado decisivo la eficiencia de impacto. En este caso,
se analiza sustancialmente si los procesos entre el rastreo del
objetivo y el disparo de un proyectil discurren en la forma
planeada, es decir, de modo que el objetivo y el proyectil se
encuentren en el instante de interceptación en la posición de
interceptación o al menos en su entorno cercano. Se conocen
diferentes procedimientos para detectar errores de puntería. Sin
embargo, una evaluación realmente pertinente de la eficiencia de
impacto de un sistema de arma es posible únicamente cuando el
ataque a un objetivo se efectúe realmente o se simule en forma
próxima a la realidad.
Una evaluación precisa de la precisión de
puntería o una detección exacta de errores de puntería puede
realizarse, por ejemplo, disparando realmente contra un objetivo y
determinando la desviación de posición en ángulo y/o en distancia
de los proyectiles respecto del objetivo durante su vuelo. No
obstante, la evaluación de la precisión de puntería o de la
eficiencia de impacto está restringida a una ventana de tiempo
relativamente estrecha durante el disparo y no suministra puntos de
arranque sobre eventuales impactos durante el restante intervalo de
tiempo en el que el objetivo puede ser atacado por el arma
utilizada. Como objetivo se utiliza un objetivo de manipulación o
un objetivo de ejercicio que se deberá comportar al menos
aproximadamente como los objetivos reales para cuyo ataque está
previsto el sistema de arma. Tales objetivos de manipulación carecen
de tripulación. Se conocen, por un lado, objetivos de manipulación
capaces de vuelo autónomo que son controlados a distancia y, por
otro lado, objetivos de manipulación incapaces de vuelo que son
arrastrados, por ejemplo, por un avión remolcador. Como munición se
puede emplear munición de guerra o munición de ejercicio. La
desviación de posición puede calcularse de maneras diferentes: Se
determinan las curvas de recorrido/tiempo tanto del objetivo de
manipulación como de los proyectiles y se calcula a partir de ellas
la desviación de posición de los proyectiles respecto del objetivo
de manipulación; por ejemplo, se puede reproducir para ello el
intervalo local - en el que chocan el objetivo de manipulación y
los proyectiles - en el intervalo temporal en el que tiene lugar
este choque, y se puede calcular a partir de ello la desviación de
posición. O bien, se instalan sensores en el objetivo de
manipulación que reaccionan a los proyectiles que vuelan por delante
de ellos. El gran inconveniente de este procedimiento reside en que
es muy complejo y muy costoso. Independientemente de si se utilizan
objetivos de manipulación capaces de vuelo autónomo o remolcados,
son necesarios estos mismos objetivos de manipulación y equipos
adicionales para calcular y acotar las trayectorias de vuelo y para
evaluar los valores de medida entonces obtenidos o bien equipos
para procesar las señales proporcionadas por los sensores. El empleo
de objetivos de manipulación controlados a distancia, capaces de
volar y no tripulados requiere, además, equipos terrestres para
controlar a distancia estos objetivos de manipulación. La totalidad
de los equipos necesarios es en cualquier caso, como ya se ha
manifestado más arriba, costosa en la adquisición y compleja en el
funcionamiento; estos equipos pueden ser maniobrados en general
solamente por personal especializado y requieren una infraestructura
que está disponiblemente solamente en polígonos de tiro fijos, pero
no en campaña. Además, existe siempre el riesgo del deterioro o
destrucción de los objetivos de manipulación, que no puede ni debe
evitarse, ya que precisamente el impacto en el objetivo de
manipulación documenta la buena precisión de puntería
pretendida.
Mientras que en el procedimiento anteriormente
descrito se utilizan objetivos de manipulación como objetivos y en
la evaluación se recurre a trayectorias de vuelo auténticas
realmente voladas por proyectiles, en el procedimiento descrito en
lo siguiente, conocido bajo la designación de "ensayo cero", se
utilizan a voluntad objetivos auténticos u objetivos de
manipulación; Se simulan ópticamente las trayectorias de vuelo de
los proyectiles, coincidiendo los rayos de simulación únicamente en
sus puntos iniciales y finales con las trayectorias simuladas de
vuelo de los proyectiles. Con el ensayo cero se verifica solamente
si el rastreo del objetivo por el aparato de dirección de tiro y el
apuntamiento del cañón del arma hacia el objetivo bajo el control
del aparato de dirección de tiro se desarrollan sin errores, pero no
se prueba el cálculo de predicción propiamente dicho.
En el ensayo cero el seguimiento del objetivo, es
decir, el rastreo, es realizado por el aparato de dirección de tiro
de la manera usual. Se reajusta el cañón del arma continuamente al
objetivo, es decir, de modo que esté apuntado permanentemente hacia
el objetivo. No se dispara sobre el objetivo, sino que una cámara de
vídeo montada en el cañón del arma toma imágenes del objetivo.
Estas imágenes son visualizadas inmediatamente o más tarde. La
recta de puntería, es decir, una recta en prolongación del eje del
cañón del arma, es representada por una marca en las imágenes
reproducidas. El error de puntería aparece como desviación de
posición de la imagen del objetivo respecto de esta marca. Por
tanto, el objetivo, que en el ensayo cero puede ser un auténtico
objetivo, no es bombardeado con proyectiles, sino que el bombardeo
es simulado en cierto modo por medio de ratos ópticos; no obstante,
se recoge y visualiza en la simulación un rayo que no discurre del
arma al objetivo, sino del objetivo al arma, si bien esto carece de
importancia para el procedimiento. En el ensayo cero se reajusta
directamente el arma al objetivo, es decir, que el azimut y la
elevación son tales que, en el caso de una precisión de puntería
perfecta, el cañón del arma está apuntado exactamente hacia el
objetivo; en la visualización de las imágenes de la cámara de vídeo
el objetivo está situado entonces siempre sobre la marca. Dado que
en realidad la precisión de puntería no es perfecta, ya que se
presentan prácticamente siempre ciertos errores de puntería, la
imagen del objetivo no se encuentra en general sobre la marca
durante la visualización de las imágenes de la cámara de vídeo. La
desviación de la imagen del objetivo respecto de la marca
corresponde a la desviación de posición de los proyectiles respecto
del objetivo. El ensayo cero se basa en la ficción de que se
emplean proyectiles sin masa que recorren su trayectoria de vuelo
con una velocidad infinita del proyectil, de modo que el tiempo de
vuelo del proyectil desde el cañón del arma hasta el objetivo es
nulo, con lo que queda explicada también la designación de
"ensayo cero". La predicción y la incorporación de magnitudes
balísticas internas de los proyectiles no son tenidas en cuenta por
la unidad de proceso de datos asociada al sistema de arma en los
cálculos de azimut y elevación o en el control del cañón del arma;
dentro de la ficción de la velocidad infinita de los proyectiles
estos datos no tienen realmente tampoco ninguna importancia. La
ventaja del ensayo cero reside en que los equipos adicionalmente
necesarios no son costosos y la realización del ensayo es sencilla,
de modo que no tiene que utilizarse personal especializado; la
realización del ensayo puede tener lugar no sólo en polígonos de
tiro, sino también en campaña. Las simplificaciones que tienen lugar
en el ensayo cero, es decir, la exclusión de todos los hechos que
están relacionados con el cálculo de predicción, son al mismo
tiempo los inconvenientes del ensayo cero.
Por tanto, es cometido de la invención
- indicar un procedimiento de la clase citada al
principio que evite los inconvenientes del estado de la técnica;
por un lado, el nuevo procedimiento, en cuanto a los dispositivos
necesarios para el mismo, deberá ser más barato y más sencillo
respecto de su realización que el procedimiento convencional, en el
que se utilizan un objetivo de manipulación y proyectiles
auténticos; por otro lado, el nuevo procedimiento, a diferencia del
ensayo cero ya conocido, deberá tener en cuenta también todos los
hechos relacionados con el cálculo de predicción;
- proponer un dispositivo para la puesta en
práctica de tal procedimiento y
- indicar un uso del nuevo dispositivo.
La solución de este problema se logra según la
invención
- para el procedimiento por medio de las
características de la reivindicación 1;
- para el dispositivo por medio de las
características de la reivindicación 7; y
- para el uso del dispositivo por medio de las
características de las reivindicaciones 21 ó 22 ó 23.
Perfeccionamientos preferidos del procedimiento
según la invención y del dispositivo según la invención están
definidos por las respectivas reivindicaciones subordinadas.
Los distintos pasos del procedimiento pueden
realizarse al menos en parte también en otras secuencias.
En el nuevo procedimiento se emplean, al igual
que en el ensayo cero convencional, objetivos auténticos u
objetivos de manipulación y se simulan ópticamente proyectiles o su
trayectoria de vuelo - dicho con más precisión, el principio y el
final de la trayectoria de vuelo -; sin embargo, en contraposición
al ensayo cero convencional, no se realiza un cálculo de
predicción. Por tanto, no sólo se ensaya si el cañón del arma sigue
exactamente al aparato de dirección de tiro para rastreo, sino que
se incorpora también la precisión del cálculo de predicción en el
ensayo. Las ventajas logradas con esto son sustancialmente las
siguientes:
- Aunque se puede lograr un resultado de ensayo
más amplio, no son necesarios - en comparación con el ensayo cero -
equipos adicionales para realizar el ensayo.
- El procedimiento no resulta complicado en su
realización; no es necesaria la ayuda de especialistas y el
procedimiento se puede realizar también fuera de polígonos de
tiro.
- El procedimiento es ecológico; no se producen
daños en el objetivo y no se emplea munición; por tanto, se
suprimen también inmisiones acústicas.
El nuevo procedimiento es muy barato y sencillo
en su realización, pero - al igual que ocurre también con el ensayo
cero convencional - es solamente un procedimiento de ensayo que da
información sobre la totalidad de los errores de puntería,
incluyendo el cálculo de predicción. Por tanto, el procedimiento no
permite diagnósticos sobre las causas de los errores de puntería.
En consecuencia, las correcciones de los errores de puntería pueden
realizarse solamente por medio de compensaciones de errores, pero no
por eliminación de las cosas de los errores. Sin embargo, esto no
reduce el valor del procedimiento, ya que, en último término,
solamente es de importancia la acción del sistema de arma y carece
de importancia el que los errores de puntería se excluyan
atendiendo a sus causas o bien por vía de compensación.
El nuevo procedimiento comprende los pasos
siguientes:
- Sobre la base de varias mediciones de la
posición del objetivo se efectúa un cálculo retrospectivo de los
estados de movimiento de dicho objetivo, es decir que se determinan
sustancialmente una curva empírica de recorrido/tiempo, una curva
empírica de velocidad/tiempo y una función de aceleración/tiempo del
objetivo.
- Sobre la base del cálculo retrospectivo de los
estados de movimiento del objetivo se efectúa un cálculo de
extrapolación de estados de movimiento futuros de dicho objetivo, es
decir que se determina una curva de recorrido/tiempo futura
presumida del objetivo.
- Se fijan pares de valores de instantes de
interceptación y posiciones de interceptación, a saber,
- instantes de interceptación en los que el
objetivo se encontrará en una posición determinada y
- posiciones de interceptación en las que el
objetivo se encontrará presumiblemente en los instantes de
interceptación correspondientes.
- Se determina cada posición de interceptación
para un respectivo instante de disparo determinado, teniendo en
cuenta la velocidad del proyectil y los valores de balística interna
del proyectil, de tal manera que un proyectil que fuera disparado
por el arma en este instante de disparo llegaría a la posición de
interceptación en el instante de interceptación.
- Se ajusta ahora el cañón del arma con respecto
a elevación y azimut de modo que en cada instante de interceptación
esté apuntado hacia la posición de interceptación correspondiente.
El apuntamiento del cañón del arma a la posición de interceptación
puede efectuarse en un instante de apuntamiento situado poco antes
del instante de interceptación, pero se realiza preferiblemente en
el instante de interceptación.
- El dispositivo de toma de imágenes capta
continua o temporalmente, pero especialmente en el instante de
interceptación o al menos en su proximidad temporal inmediata, la
posición de interceptación y su entorno; las imágenes entonces
tomadas se hacen visibles por medio del dispositivo de reproducción
de imágenes.
- En el instante de interceptación el proyectil
disparado se encontraría en la posición de interceptación y el
objetivo se encuentra presumiblemente en el entorno de la posición
de interceptación. Se representa la posición de interceptación por
una marca en la imagen del dispositivo de reproducción de imágenes y
se reproduce el objetivo real. La distancia entre la marca y la
imagen del objetivo corresponde a la desviación de posición de un
proyectil que hubiera sido disparado antes del instante de
interceptación en la medida del tiempo de vuelo del proyectil con
dirección a la posición de interceptación.
Como se explica más arriba, para los cálculos del
comportamiento de vuelo de los proyectiles a simular se tiene en
cuenta solamente la balística interna de proyectiles
correspondientes. Esto tiene sentido, ya que con el procedimiento
se deberán ensayar solamente los errores de puntería, es decir,
solamente el comportamiento interno del sistema de arma.
En el nuevo procedimiento se realizan los pasos
anteriormente descritos en forma continua y preferiblemente en
forma cíclica, debiendo entenderse por esto que los pasos de cálculo
para los pares de valores instantes de interceptación/posiciones de
interceptación se llevan a cabo en instantes de cálculo que están
separados por intervalos de tiempo muy pequeños y preferiblemente
iguales. Por tanto, el dispositivo de reproducción de imágenes
indica continuamente los errores de puntería del sistema de arma
para una trayectoria de objetivo completa.
Cada instante de interceptación es calculado
preferiblemente partiendo de un instante de cálculo y, por tanto,
no coincide en general con uno de los instantes de cálculo
subsiguientes. Por consiguiente, cuando se apunta el cañón del arma
en un instante de cálculo, se tiene que determinar en general la
posición de interceptación correspondiente por medio de una
interpolación entre posiciones de interceptación cuyos instantes de
interceptación correspondientes están situados en las proximidades
de este instante de interceptación correspondiente a los instantes
de cálculo.
En el nuevo procedimiento se han de tener en
cuenta para los cálculos las desviaciones de los lugares de
ubicación del aparato de dirección de tiro y del arma. El
procedimiento se puede llevar a cabo incluso aunque el arma se
mueva con relación al aparato de dirección de tiro, es decir que,
por ejemplo, esté montado sobre un tanque en movimiento. En este
caso, se tiene que acotar continuamente la posición variable del
arma y se tiene que incorporar ésta también en los cálculos.
El movimiento progresivo anteriormente descrito
de un arma con relación al aparato de dirección de tiro no se puede
confundir con movimientos a manera de vibraciones de un arma que se
encuentre en una plataforma movida, por ejemplo a bordo de un barco
o un tanque. Las armas montadas en barcos o tanques pueden realizar
tanto movimientos progresivos como también movimientos a manera de
vibraciones y sacudidas. Para compensar tales movimientos a manera
de vibraciones, los barcos o tanques disponen en general de
instalaciones de estabilización. En el nuevo procedimiento no se
incorporan en los cálculos los movimientos a manera de vibraciones
que deberán ser compensados por instalaciones de estabilización.
Esto significa que el trayecto de ensayo según el nuevo
procedimiento no sólo comprende las funciones del sistema de arma
entre el rastreo del objetivo y el apuntamiento del cañón del arma
teniendo en cuenta el cálculo de predicción, sino que incluye
también la acción de las instalaciones de estabilización.
En la evaluación de los resultados del nuevo
procedimiento se ha de tener en cuenta que la eficiencia de impacto
de un sistema de arma puede suponerse en general más bien mejor que
la resultante sobre la base de las imágenes que aparecen en el
dispositivo de reproducción de imágenes, en primer lugar porque los
cañones de defensa antiaérea empleados como armas presentan casi
siempre varios tubos de arma, en segundo lugar porque en un sistema
de arma están asociadas generalmente varias armas a un aparato de
dirección de tiro, y en tercer lugar porque, al disparar con
proyectiles reales, hay que contar siempre con dispersiones. No
obstante, ha de tenerse en cuenta también que el nuevo
procedimiento no incorpora la balística externa, que puede influir
negativamente sobre la eficiencia de impacto.
Para realizar el procedimiento anteriormente
descrito se emplean un dispositivo de toma de imágenes y un
dispositivo de reproducción de imágenes que está unido con dicho
dispositivo de toma de imágenes a través de un dispositivo de
unión. Además, tienen que estar disponibles una unidad de proceso de
datos con el software necesario y una unidad de memoria.
En un ejemplo de realización preferido de la
invención el dispositivo de reproducción de imágenes está unido con
el dispositivo de toma de imágenes de modo que las imágenes tomadas
sean reproducidas inmediatamente de forma continua.
Como dispositivo de toma de imágenes puede
utilizarse, por ejemplo, una cámara de vídeo.
Existen diferentes variantes para la instalación
del dispositivo de toma de imágenes. Suponiendo trayectorias de
vuelo al menos aproximadamente tendidas, se logran los resultados de
impacto más precisos cuando el eje óptico del dispositivo de toma
de imágenes coincide con el eje del cañón del arma. Esto no es
ciertamente posible en todas las variantes de montaje, pero, en
principio, deberá pretenderse que el eje óptico del dispositivo de
toma de imágenes y el eje del cañón del arma coincidan hasta donde
sea posible. Una primera variante es la fijación del dispositivo de
toma de imágenes sobre o en el cañón del arma, concretamente de modo
que su eje óptico coincida con el eje del cañón del arma, es decir
que coincida con éste en dirección y en posición. Una segunda
variante es la fijación del dispositivo de toma de imágenes en el
cañón del arma, concretamente de modo que su eje óptico coincida
con el eje del cañón del arma en dirección, pero no en posición. Una
tercera variante es la fijación del dispositivo de toma de imágenes
en el cañón del arma, concretamente de modo que su eje óptico no
coincida con el eje del cañón del arma ni en dirección ni en
posición. En la segunda variante y en la tercera variante de
fijación del dispositivo de toma de imágenes puede averiguarse antes
del comienzo del procedimiento propiamente dicho la diferencia
entre el eje óptico del dispositivo de toma de imágenes y el eje
del cañón del arma, por ejemplo por medio de una cámara de ajuste
fijada en el cañón del arma, y en los pasos subsiguientes del
procedimiento se puede incorporar dicha diferencia como corrección
compensatoria en forma puramente óptica o bien por consideración de
la misma en los cálculos. Se puede prescindir de esta corrección
cuando al menos la diferencia de posición entre el eje óptico del
dispositivo de toma de imágenes y el eje del cañón del arma sea
relativamente pequeña en comparación con la distancia entre el arma
y el objetivo.
Cuando el dispositivo de toma de imágenes esté
montado de modo que su eje óptico coincida con el eje del cañón del
arma, este dispositivo puede fijarse sólo temporalmente al arma.
Sin embargo, cuando el dispositivo de toma de
imágenes esté montado de modo que su eje óptico no coincida en
posición con el eje del cañón del arma, este dispositivo puede
fijarse también definitivamente al arma. Es ventajoso en esto el
hecho de que el procedimiento según la invención puede llevarse a
cabo entonces prácticamente en cualquier momento y sin
preparativos; por ejemplo, se puede ensayar rápidamente si los
fallos en la lucha contra objetivos se basan en errores de puntería
del sistema de arma o en movimientos inesperados del objetivo. Sin
embargo, la fijación ha de ser relativamente robusta, especialmente
cuando el dispositivo de toma de imágenes se fije directamente al
cañón del arma, ya que está expuesto a grandes trepidaciones
mientras se efectúan disparos regulares.
Para el montaje del dispositivo de toma de
imágenes en el arma se utilizan medios de fijación adecuados
usuales. Preferiblemente, se tiene en cuenta que las armas pueden
estar expuestas en campaña a grandes diferencias de
temperatura.
Como dispositivo de reproducción de imágenes se
utiliza habitualmente un monitor. El dispositivo de reproducción de
imágenes está construido de modo que en la visualización de las
imágenes suministradas por el dispositivo de toma de imágenes
resulte visible una marca, por ejemplo un retículo filar o un
sistema de coordenadas o un campo correspondiente; la marca, es
decir, el origen del retículo filar o del sistema de coordenadas, o
el campo correspondiente representan la recta de puntería, por la
cual se entiende una recta que prolonga el eje del cañón del arma.
Cuando el objetivo coincide con la marca, no está presente ninguna
desviación de posición y la precisión de puntería es perfecta, lo
que, no obstante, no excluye que se presenten varios errores en la
cadena de control entre el rastreo del objetivo y el apuntamiento
del cañón del arma, si bien estos se anulan. Mediante marcaciones o
calibrados adicionales se puede leer la magnitud de la desviación de
posición en el dispositivo de reproducción de imágenes.
El dispositivo de unión entre el dispositivo de
toma de imágenes y el dispositivo de reproducción de imágenes puede
ser una unión de cable convencional, una unión de fibra de vidrio o
una unión no material con un emisor en el dispositivo de toma de
imágenes y un receptor en el dispositivo de reproducción de
imágenes. Los dispositivos de unión no materiales tienen la ventaja
de que no se produce ningún enredamiento de cables cuando el cañón
del arma se hace bascular en un ángulo grande, eventualmente en más
de 360º. Sin embargo, son fácilmente averiables. Si se emplean
disposiciones de unión materiales que son menos propensas a averías,
se tienen que tomar medidas para impedir que se enreden los cables
al realizar basculaciones granangulares del cañón del arma; se
pueden emplear para ello contactos rotativos uno respecto de otro o
se pueden tender cables, por ejemplo a través de una especie de
horca.
Como unidad de proceso de datos puede utilizarse
en general la unidad de proceso de datos asociado al sistema de
arma. Esta unidad puede estar dispuesta exclusivamente en el aparato
de dirección de tiro o bien en parte en el aparato de dirección de
tiro y en parte en la propia arma. Puede utilizarse también una
unidad de ordenador y/o de memoria independiente y eventualmente
separada del arma y del aparato de dirección de tiro, la cual puede
conectarse eventualmente a modo de módulo.
Como se ha mencionado más arriba, la posición
relativa, es decir, la distancia y la posición angular, entre el
arma y el aparato de dirección de tiro tiene que se conocida y ha de
ser tenida en cuenta en los cálculos.
Cuando tanto el arma como el aparato de dirección
de tiro son estacionarios, esta posición relativa es el paralaje
constante del cañón. El paralaje del cañón ha de determinarse antes
del comienzo del procedimiento. Para determinar el paralaje del
cañón se emplea un dispositivo de medición de posición. Se puede
tratar aquí de un dispositivo completamente externo a la manera de
un dispositivo de triangulación o de un dispositivo interno del
sistema de arma o bien de un dispositivo cooperante con un GPS.
Sin embargo, la posición relativa entre el arma y
el aparato de dirección de tiro puede variar también, por ejemplo
cuando el arma está montada sobre un vehículo en movimiento, por
ejemplo sobre un tanque, mientras que el aparato de dirección de
tiro es estacionario. En este caso, se tiene que captar la variación
continua de la posición relativa y se ha de tener en cuenta ésta
continuamente en los cálculos que se realizan para la puesta en
práctica del procedimiento. Por tanto, el dispositivo de medición de
posición no puede ser un dispositivo puramente externo. El
dispositivo de medición de posición está unido con la instalación de
proceso de datos y el software tiene que estar diseñado para
incorporar la variación continua de la posición relativa en los
cálculos del procedimiento.
Otros detalles y ventajas de la invención se
describen de forma pormenorizada en lo que sigue ayudándose de un
ejemplo y haciendo referencia al dibujo. Muestran:
La figura 1, un sistema de arma estacionario en
el que el aparato de dirección de tiro y el arma se encuentran en
la misma posición, así como un objetivo y un proyectil en posiciones
diferentes durante la puesta en práctica del procedimiento;
La figura 2, un dispositivo de reproducción de
imágenes con una imagen visualizada;
La figura 3, un sistema de arma estacionario en
el que el aparato de dirección de tiro y el arma no se encuentran
en la misma posición, así como un dispositivo y un proyectil en
posiciones diferentes durante la puesta en práctica del
procedimiento; y
La figura 4, un sistema de arma con un arma
montada sobre un vehículo movido en dos posiciones y con un aparato
de dirección de tiro estacionario, así como un objetivo y un
proyectil en posiciones diferentes durante la puesta en práctica
del procedimiento.
Se explica el procedimiento de la invención con
ayuda de las figuras 1 a 4; se describen los procesos en un
instante de cálculo Tc; en realidad, estos cálculos se realizan de
forma continua o repetitiva en un gran número de instantes de
cálculo consecutivos.
La figura 1 muestra un sistema de arma que debe
comprobarse en cuanto a su precisión de puntería o en la que deben
detectarse sus errores de puntería. El sistema de arma presenta un
aparato de dirección de tiro F y un arma W con un cañón B, así como
medios de puntería para apuntar el cañón del arma; simplificando, se
ha supuesto que el aparato de dirección de tiro F y el arma W se
encuentran en la misma posición. El eje del cañón del arma y su
prolongación hasta más allá del cañón B del arma se han designado
con B.1. El sistema de arma lleva asociada una instalación de
proceso de datos EDV con el software S necesario para el servicio
de giro usual.
Para la puesta en práctica del procedimiento
según la invención, el sistema de arma W presenta un dispositivo de
toma de imágenes V, un dispositivo de reproducción de imágenes M y
una unidad de cálculo con un software específico S.1.
El dispositivo de toma de imágenes V es, por
ejemplo, una cámara de vídeo. El dispositivo de toma de imágenes V
está destinado a tomar imágenes del espacio situado delante del
cañón B del arma. A este fin, el dispositivo de toma de imágenes V
está montado de modo que se realicen solidariamente con el cañón B
del arma los movimientos de puntería de este cañón B. El
dispositivo de toma de imágenes V está montado preferiblemente en el
arma W o sobre o en el cañón B del arma de modo que su eje óptico
coincida exactamente con el eje B.1 del cañón del arma o se desvíe
del eje B.1 del cañón del arma tan ligeramente que esta desviación
carezca de importancia para los resultados del procedimiento según
la invención. Alternativamente, el dispositivo de toma imágenes V
puede estar montado también de modo que su eje óptico se desvíe
ciertamente del eje B.1 del cañón del arma en dirección y/o
posición en una medida no despreciable, pero esta desviación sea
captada y compensada dentro del procedimiento según la
invención.
El dispositivo de reproducción de imágenes M es,
por ejemplo, un monitor. Está unido con el dispositivo de toma de
imágenes V y destinado a hacer visibles las imágenes tomadas por el
dispositivo de toma de imágenes V.
La unidad de ordenador puede estar integrada en
la instalación de proceso de datos EDV; esta disposición es en
general usual y se ha adoptado también en el ejemplo descrito; por
tanto, la función de la unidad de ordenador es asumida por la
instalación de proceso de datos EDV existente de todos modos en el
sistema de arma, por lo que sólo se necesita adicionalmente el
software específico S.1.
La figura 1 muestra también un objetivo Z que en
el instante Ta ha ocupado la posición Pa y en el instante Tb, la
posición Pb, y que ocupa en el instante Tc la posición Pc. El
objetivo Z se mueve sobre una trayectoria de objetivo; en la figura
1 el segmento z- de la trayectoria de objetivo que ha sido volado
antes del instante Tc está representado por una línea continua,
mientras que el segmento z+ de la trayectoria de objetivo que se
volará presumiblemente después del instante Tc está representado por
una línea de trazos; una línea de trazos y puntos representa el
segmento z+eff de la trayectoria de objetivo que es volado realmente
después del instante Tc, pero que no es aún conocido en el instante
Tc.
El objetivo Z es seguido o rastreado por el
aparato de dirección de tiro F y se averigua entonces el estado de
movimiento del objetivo Z. El objetivo Z tenía en el instante Ta la
posición Pa y el estado de movimiento correspondiente, y en el
instante Tb tenía la posición Pb y el estado de movimiento
correspondiente. La instalación de proceso de datos EDV, que está
asociada al sistema de arma, calcula retrospectivamente en el
instante Tc el estado de movimiento del objetivo Z, que incluye el
segmento z- de la trayectoria del objetivo, hasta el instante
Tc.
En el instante Tc, que se supone como un instante
de cálculo, se realiza un cálculo de predicción de una manera en sí
conocida. Sobre la base de los estados de movimiento averiguados del
objetivo Z, la instalación de proceso de datos EDV calcula mediante
una extrapolación el estado de movimiento futuro esperado del
objetivo Z al que corresponde la trayectoria de objetivo z+. Se
determinan un llamado instante de interceptación T* y una posición
de interceptación correspondiente P* de tal manera que un proyectil
G disparado en el instante Tc por un cañón B de un arma W llegaría
a la posición de interceptación P* en el instante de interceptación
T*. En el cálculo se incorporan la velocidad del proyectil y la
balística interna de un proyectil P. En caso de que exista una
desviación de la posición del arma W respecto de la posición del
aparato de dirección de tiro F, es decir que haya un paralaje del
cañón, se tiene que incorporar también esta desviación en el
cálculo. En este instante de interceptación T* el objetivo Z es
esperado entonces también en el entorno más próximo de la posición
de interceptación correspondiente P*. Es presumible que el objetivo
Z no alcance exactamente la posición de interceptación esperada P*,
ya que su estado de movimiento real no corresponde en general al
estado de movimiento calculado, de modo que la trayectoria de
objetivo real z+eff no coincide con la trayectoria de objetivo
esperada z+ o es recorrida temporalmente en vuelo en el tiempo
calculado.
El cálculo de predicción se efectúa continuamente
en instantes de cálculo consecutivos. Los pares de valores T*, P*
averiguados para respectivos tiempos de interceptación T* y
respectivas posiciones de interceptación P* correspondientes del
objetivo Z se almacenan en una memoria de la instalación de proceso
de datos EDV a la manera de una tabla. Esta tabla es actualizada
continuamente sobre la base de más averiguaciones de estados de
movimiento del objetivo Z, que sigue volando sobre el segmento z+eff
de la trayectoria de objetivo. Tan pronto como se ha alcanzado el
instante de interceptación T*, se apunta el cañón B del arma hacia
la posición de interceptación P*. Sin embargo, el instante de
interceptación T* no coincidirá en general exactamente con uno de
los instantes de cálculo. En este caso, se utiliza como instante de
interceptación el instante de cálculo que sigue inmediatamente al
instante de interceptación T* y que no pertenece a uno de los pares
de valores almacenados. La posición de interceptación
correspondiente a este instante, la cual, naturalmente, no pertenece
tampoco a uno de los pares de valores almacenados, es determinada
entonces por interpolación entre el par de valores T*/P* y un par
de valores contiguo al mismo tomado de los pares de valores
almacenados de posiciones de interceptación e instantes de
interceptación. Si se disparara un proyectil real G en el instante
Tc hacia la posición de interceptación P*, este proyectil volaría a
lo largo de una trayectoria g y llegaría a la posición de
interceptación P* en el instante de interceptación T*. En el
instante de interceptación T* el objetivo Z se encuentra en el
entorno A de esta posición de interceptación P*, de modo que se
podría producir un impacto con bastante seguridad si se hubiera
disparado realmente el proyectil G. Para estos cálculos se utiliza
un software S.1.
Convencionalmente, el apuntamiento del cañón B
del arma hacia la respectiva posición de interceptación se
realizaba antes de disparar al comienzo de la duración del vuelo del
proyectil y con miras a disparar un proyectil; según la invención,
el apuntamiento del cañón del arma se efectúa siempre al final de la
duración del vuelo del proyectil y, por tanto, en el instante de
interceptación con miras a tomar una imagen.
En el instante de interceptación T* la
instalación de proceso de datos EDV proporciona una señal sobre la
base de la cual los medios de puntería del cañón B del arma apuntan
hacia la posición de interceptación P*. En el instante de
interceptación T* se toma una imagen de esta posición de
interceptación P* y su entorno A por medio del dispositivo de toma
de imágenes V. Esta imagen es visualizada con ayuda del dispositivo
de reproducción de imágenes M.
El apuntamiento del cañón B del arma y la toma de
la imagen se efectúan también de forma continua.
Sobre la imagen visualizada del entorno A se
reconoce según la figura 2 una marca X que representa la
prolongación del eje B1 del cañón del arma. Si se hubiera disparado
el proyectil G en el instante Tc, esta marca X correspondería al
final de la trayectoria g del proyectil. Sobre la imagen visualizada
es visible también la imagen del objetivo Z - que se ha designado
también con Z - con una cierta desviación de posición respecto de la
marca X. La desviación de posición a de la imagen del objetivo Z
respecto de la marca X es una medida del error de puntería del
sistema de arma. Si el sistema de arma no tuviera ningún error de
puntería, coincidirían entonces la imagen del objetivo Z y la marca
X.
Con ayuda de la figura 3, que no está a escala,
se representan una vez más los procesos anteriormente descritos,
pero se supone aquí que existe una distancia d entre el aparato de
dirección de tiro F y el arma W. La posición relativa del aparato
de dirección de tiro F y del arma W es medida por un dispositivo de
medición de posición W-F que está representado en
la figura 4. En este caso, se puede tratar de un dispositivo de
medición de posición interno del sistema de arma o de un
dispositivo de medición de posición completamente externo. En el
instante Tc, el aparato de dirección de tiro F o su unidad de
búsqueda y rastreo es operativa en una zona C, el objetivo Z se
encuentra en la posición Pc y el cañón B del arma estaría apuntado
hacia la posición de interceptación T*, en caso de que se tuviera
la intención de disparar un proyectil G; este proyectil G estaría
aún en el cañón B del arma al comienzo de su trayectoria g, que
sería recorrida en vuelo después del disparo. En el instante de
interceptación T*, es decir, después de transcurrida la duración de
vuelo del proyectil, durante la cual el proyectil G estaría de
camino, el objetivo Z se encuentra en las proximidades de la
posición de interceptación P* y el cañón B del arma está apuntado
hacia la posición de interceptación P*. El error de puntería se
representa en la figura 3 como un ángulo \rho.
La figura 4 muestra un sistema de arma con un
aparato de dirección de tiro estacionario F y un arma W montada
sobre un vehículo movido Q, la cual está representada en dos
posiciones; la distancia d y la posición angular \delta entre el
aparato de dirección de tiro F y el arma W varían a lo largo del
tiempo; en el instante Tc valen d1 y \delta1 y en el instante T*
valen d2 y \delta2. El sistema de arma W posee un dispositivo de
medición de posición interno W-F o un dispositivo
de medición de posición W-F cooperante con un GPS,
que está unido con la instalación de proceso de datos EDV. El
software S.1 está diseñado también para incorporar en los cálculos
la variación continua de la distancia d y de la posición angular d
entre el arma W y el aparato de dirección de tiro F.
Claims (23)
1. Procedimiento para evaluar los errores de
puntería de un sistema de arma que presenta
- un aparato de dirección de tiro (F) para seguir
un objetivo (Z),
- un arma (W) con un cañón (B),
- unos medios de puntería para apuntar el cañón
(B) del arma y
- una instalación de proceso de datos (EDV), en
donde
- el aparato de dirección de tiro (F) sigue el
objetivo (Z) y los medios de puntería apuntan el cañón (B) del
arma,
- un dispositivo de toma de imágenes (V) movido
solidariamente con el cañón (B) del arma capta repetitivamente
imágenes del objetivo (Z) y de su entorno, y
- un dispositivo de reproducción de imágenes (M)
hace visibles las imágenes captadas por el dispositivo de toma de
imágenes (V) y una marca (X), cuya marca (X) representa un punto de
una recta de puntería del arma (W), representando una desviación de
posición (a) de una imagen del objetivo (Z) respecto de la marca (X)
el error de puntería del sistema de arma,
caracterizado
- porque el apuntamiento del cañón (B) se realiza
sobre la base de un cálculo de predicción que tiene en cuenta los
movimientos del objetivo (Z) y de un proyectil (G) que puede ser
disparado por el cañón (B) del arma, a fin de captar la totalidad
del error de puntería, incluyendo el cálculo de predicción.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado
- porque el aparato de dirección de tiro (F)
realiza repetitivamente mediciones durante el seguimiento del
objetivo (Z) para captar posiciones del objetivo (Z) e instantes en
los que el objetivo (Z) ocupa estas posiciones,
- porque en un respectivo instante (Tc)
seleccionado como instante de cálculo la instalación de proceso de
datos (EDV)
- calcula continuamente, basándose en las
mediciones del aparato de dirección de tiro (F), el estado de
movimiento actual del objetivo (Z),
- calcula continuamente, basándose en el estado
de movimiento actual del objetivo (Z), el estado de movimiento
futuro esperado del objetivo (Z),
- determina continuamente instantes de
interceptación (T*) y posiciones de interceptación correspondientes
(P*) teniendo en cuenta una desviación (d, \delta) de las
posiciones del arma (W) y del aparato de dirección de tiro (F), así
como la velocidad y la balística interna de proyectiles utilizables
(G), de tal manera que en el instante de interceptación (T*) llegue
a la posición de interceptación (P*) un proyectil (G) que se hubiera
disparado en el instante de cálculo (Tc), y el objetivo (Z) sea
esperado en el entorno de la posición de interceptación (P*), y
- al alcanzar un instante de puntería (Tº*),
proporciona una señal a los medios de puntería del cañón (B) del
arma, y
- porque el cañón (B) del arma es apuntado lo más
tarde en el instante de interceptación (T*) hacia la posición de
interceptación correspondiente (P*), correspondiendo la desviación
de posición (a) a un error de puntería que tiene en cuenta el
cálculo de predicción.
3. Procedimiento según la reivindicación 2,
caracterizado porque el instante de puntería (Tº*) coincide
con el instante de interceptación (T*).
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se tienen
en cuenta en los cálculos los retardos originados por el
procedimiento, especialmente los retardos en la transmisión de
señales a los medios para apuntar el cañón (B) del arma.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se mide
repetitivamente la desviación (d, \delta) de la posición del arma
(W) respecto de la posición del aparato de dirección de tiro (F) y
se incorporan continuamente en los cálculos las variaciones de esta
desviación (d, \delta).
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se averigua
una desviación entre un eje (B.1) del cañón del arma y un eje
óptico del dispositivo de toma de imágenes (V) y se tienen en
cuenta estas desviaciones por parte del dispositivo de reproducción
de imágenes (M) al presentar las imágenes tomadas por el
dispositivo de toma de imágenes (V).
7. Sistema de arma con un dispositivo (M, V, S.1)
para evaluar los errores de puntería del sistema de arma,
- cuyo sistema de arma presenta
- un aparato de dirección de tiro (F) para seguir
un objetivo (Z),
- un arma (W) con un cañón (B),
- unos medios de puntería para apuntar el cañón
(B) del arma y
- una instalación de proceso de datos (EDV) con
un software (S), en donde
- el aparato de dirección de tiro (F) presenta un
dispositivo sensor para acotar las respectivas posiciones del
objetivo (Z), y en donde
- el dispositivo (M, V, S.1) presenta
- un dispositivo de toma de imágenes (V) movido
solidariamente con el cañón (B) del arma para captar imágenes del
objetivo (Z) y de su entorno,
- un dispositivo de reproducción de imágenes (M)
para visualizar las imágenes captadas y una marca (X), cuya marca
(X) representa un punto de una recta de puntería del arma,
correspondiendo una desviación de posición (a) de una imagen del
objetivo (Z) respecto de la marca (X) al error de puntería del
sistema de arma,
caracterizado
- porque la instalación de proceso de datos (EDV)
está diseñada para
- calcular repetitivamente el estado de
movimiento actual del objetivo (Z),
- realizar repetidamente un cálculo de predicción
en un respectivo instante elegido como instante de cálculo (Tc)
para, teniendo en cuenta el estado de movimiento actual del objetivo
(Z) y teniendo en cuenta la velocidad y la balística interna de
proyectiles utilizables (G), averiguar un instante de interceptación
(T*) y una posición de interceptación (P*), de tal manera que en el
instante de interceptación (T*) llegaría a la posición de
interceptación (P*) un proyectil (G) que se hubiera disparado en el
instante de cálculo (Tc), y se espera el objetivo (Z) en el entorno
de la posición de interceptación (P*), y
- porque está presente un software adicional
(S.1) para la instalación de proceso de datos (EDV) para
proporcionar una señal a los medios de puntería sobre la base del
cálculo de predicción a fin de que el cañón (B) del arma esté
apuntado en el instante de interceptación (T*) hacia la posición de
interceptación (P*), siendo el error de puntería que puede
visualizarse con ayuda del dispositivo de toma de imágenes (V) y el
dispositivo de reproducción de imágenes (M) la totalidad del error
de puntería, incluyendo el cálculo de predicción.
8. Sistema de arma según la reivindicación 7,
caracterizado porque se apunta el cañón del arma en el
instante de interceptación (T*) hacia la posición de interceptación
(P*).
9. Sistema de arma según una de las
reivindicaciones 7 y 8, caracterizado porque el dispositivo
de reproducción de imágenes (M) está construido y unido con el
dispositivo de toma de imágenes (V) de modo que se hagan
inmediatamente visibles las imágenes tomadas.
10. Sistema de arma según una de las
reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque el dispositivo
de toma de imágenes (V) es una cámara de vídeo.
11. Sistema de arma según una de las
reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque el dispositivo
de toma de imágenes (V) está montado de modo que un eje óptico del
dispositivo de toma de imágenes (V) coincida con un eje (B.1) del
cañón del arma.
12. Sistema de arma según una de las
reivindicaciones 7 a 11, caracterizado porque el dispositivo
de toma de imágenes (V) está montado de modo que un eje óptico del
dispositivo de toma de imágenes (V) coincida al menos en su
dirección y preferiblemente también en su posición con la posición
de un eje (B.1) del cañón del arma.
13. Sistema de arma según una de las
reivindicaciones 7 a 12, caracterizado porque el dispositivo
de toma de imágenes (V) está fijado temporalmente al arma (W).
14. Sistema de arma según una de las
reivindicaciones 7 a 12, caracterizado porque el dispositivo
de toma de imágenes (V) está fijado permanentemente al arma
(W).
15. Sistema de arma según una de las
reivindicaciones 7 a 14, caracterizado porque el dispositivo
de reproducción de imágenes (M) es un monitor.
16. Sistema de arma según una de las
reivindicaciones 7 a 15, caracterizado porque comprende un
dispositivo para acotar una desviación de un eje óptico del
dispositivo de toma imágenes (V) respecto de un eje (B.1) del cañón
del arma a fin de compensar esta desviación en la visualización de
las imágenes proporcionadas por el dispositivo de toma de imágenes
(V).
17. Sistema de arma según la reivindicación 16,
caracterizado porque la unidad de proceso de datos (EDV) está
diseñada para realizar cálculos a fin de determinar la compensación
necesaria de la desviación del eje óptico del dispositivo de toma
de imágenes (V) respecto del eje (B.1) del cañón del arma durante la
visualización de las imágenes proporcionadas por el dispositivo de
toma de imágenes (V).
18. Sistema de arma según una de las
reivindicaciones 7 a 17, caracterizado
- porque presenta un dispositivo de medición de
posición (W-F) para acotar continuamente la
variación de la posición relativa del arma (W) durante un
movimiento progresivo del arma (W) con relación al aparato de
dirección de tiro (F), y
- porque la unidad de proceso de datos (EDV) está
diseñada para incorporar continuamente en los cálculos la variación
de la posición relativa del arma.
19. Sistema de arma según la reivindicación 18,
caracterizado porque el dispositivo de medición de posición
(W-F) es un dispositivo interno del sistema de
arma.
20. Sistema de arma según la reivindicación 18,
caracterizado porque el dispositivo de medición de posición
(F-W) es un dispositivo cooperante con medios
externos, por ejemplo con un GPS.
21. Uso del sistema de arma (M, V, S.1) según una
de las reivindicaciones 7 a 20, caracterizado porque el arma
(W) está montada sobre un vehículo (Q) y el aparato de dirección de
tiro (F) es estacionario.
22. Uso del sistema de arma según una de las
reivindicaciones 7 a 20, caracterizado porque el arma (W) y
el aparato de dirección de tiro (F) están montados sobre un
vehículo (Q).
23. Uso del sistema de arma según una de las
reivindicaciones 7 a 20, caracterizado porque el arma (W)
está montada sobre un vehículo (Q) que realiza movimientos a manera
de vibraciones y/o movimientos de sacudidas y está estabilizada con
relación a este vehículo (Q) con ayuda de un dispositivo de
estabilización.
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