EP0965815A2 - Waffensystem - Google Patents

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EP0965815A2
EP0965815A2 EP99107810A EP99107810A EP0965815A2 EP 0965815 A2 EP0965815 A2 EP 0965815A2 EP 99107810 A EP99107810 A EP 99107810A EP 99107810 A EP99107810 A EP 99107810A EP 0965815 A2 EP0965815 A2 EP 0965815A2
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EP
European Patent Office
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fire control
control system
circuit device
electronic circuit
voltage
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EP99107810A
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EP0965815A3 (de
Inventor
Karl Ulrich Vornfett
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Rheinmetall Landsysteme GmbH
Original Assignee
Tzn Forschungs- und Entwicklungszentrum Unterluess GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F42—AMMUNITION; BLASTING
    • F42C—AMMUNITION FUZES; ARMING OR SAFETY MEANS THEREFOR
    • F42C17/00—Fuze-setting apparatus
    • F42C17/04—Fuze-setting apparatus for electric fuzes

Definitions

  • the invention relates to a weapon system with a fire control system and an ammunition unit that can be fired from a weapon.
  • ammunition-specific data such as ammunition type, Lot number, production date etc.
  • This data will be introduced after the respective cartridge into the loading space of the weapon a reader automatically reads and into the Transfer fire control system.
  • the fire control system then generates considering this as well as target specific Data directional signals for the aiming system of the weapon as well if necessary, control signals for activating one in the respective Cartridge arranged electronically programmable Detonator. For this purpose, this is arranged in the cartridge and an electronic microcontroller Circuit device connected.
  • the present invention is based on the object Weapon system to reveal a permanent safe Check the connection of the fire control computer to the controllable ones Assemblies of the respective ammunition unit simple way is possible.
  • the invention is based on the idea a bidirectional data transmission via the two to Voltage or power supply of the electronic circuit device the respective ammunition unit Lines.
  • the data transmission takes place from the fire control system to the electronic circuit device by means of a voltage modulation of the supply voltage and the data transfer from the circuit device to the fire control computer by means of a current modulation of the operating current.
  • Such bidirectional data transmission also allows the continuous monitoring of the operating current and the transmission voltage for the safe detection of interruptions or short circuits in the connecting lines. This is particularly advantageous because the contact to the ammunition via a mechanical contact and thus affected by vibration and other influences can be.
  • For modulating the supply voltage and for demodulation of the operating current is between the fire control system and the ammunition unit switched converter provided.
  • the modulated supply voltage is demodulated as well as the modulation of the operating current through interface modules and the microcontroller of the electronic Circuit device.
  • the converter and the electronic circuit device of the respective ammunition unit work in the master-slave Operation together, with the converter performing the master function takes over.
  • 1 is a fire control system, e.g. a battle tank, with 2 a converter and with 3 one in the, not shown Gun barrel of the tank located cartridge.
  • the fire control system 1 is both via a bidirectional CAN data bus (ISO-IS 11898) 4 as well as via a e.g. two-wire, cable 5 for power and voltage supply connected to the converter 2.
  • This is in the fire control system 1 integrated current / voltage supply unit with the reference numeral 6 and the CAN bus interface with the Reference numeral 7 marked.
  • the fire control system 1 electronic circuit device 8 arranged, which includes two assemblies 80 and 81 (Fig.2).
  • the first assembly 80 contains a microcontroller 9 with data storage for storing ammunition-specific data (firing table parameters).
  • the second electronic assembly 81 is used for activation the not shown for reasons of clarity Missile detonator.
  • the one arranged between the cartridge 3 and the fire control system 1 Converter 2 serves both the voltage supply of the Circuit device 8 and for modulating the supply voltage with those coming from the fire control system 1 Control signals.
  • the control signals include e.g. also the request for the firing board parameters from assembly 80 and the input of the temperature data for the assembly 81 in the Cartridge 3.
  • the voltage supply of the circuit device 8 is in the converter 2 with the help of a voltage converter 11 and one this downstream power amplifier 12 has an output voltage from e.g. 30V generated. Unless there is a data transfer takes place in the ammunition, the output voltage is constant and regardless of the power consumption of the circuit device 8th.
  • the modulated supply voltage is then via the Supply lines 15 and 16 the modules 80, 81 of supplied electronic circuit device 8 and from demodulates this.
  • the module 80 is the modulated Supply voltage (e.g. 30V ⁇ 5V) via a voltage divider 17 compared with a reference voltage and back in a high / low level for feeding into the RS232 signal Microcontroller changed.
  • Module 81 only reacts to timed negatives Voltage pulses (-10V) via signal input 21 and by transferring data to assembly 80 influenced. Indeed module 80 recognizes by a voltage window comparator, that the voltage modulation in the minus range only Contains data for assembly 81.
  • the demodulated signal values are used to control the modules 80 and 81 used.
  • the microcontroller 9 assembly 80 prompted for the saved firing board parameters to be transferred to the converter 2.
  • the (TTL) signals of the microcontroller 9 a changeable Load resistor 20 on so that e.g. a high signal an increase in the operating current and a low signal Reduction of the operating current of the assembly 80 causes.
  • the operating current modulated in this way is then in the Converter 2 demodulated.
  • the demodulation of the Operating current of module 80 - regardless of the size the supply voltage through the measuring resistor 13 and the Current amplifier 14.
  • the data modulation in the Unit 80 induced plus-minus operating current change gives a at the measuring resistor 13 of the converter 2 proportional voltage with one in the microcontroller 10 included voltage comparator in corresponding (TTL) Signals are converted.
  • TTL voltage comparator in corresponding
  • assembly 81 contains (Fig.2) no microcontroller.
  • the transfer of the temp occurs through a negative start-stop voltage pulse.
  • the time between start and stop pulse is an analog one Measure and proportional to the temp time to be set.
  • a bidirectional data traffic takes place with the module 81 only held to a limited extent.
  • the correct temp acknowledged by a brief increase in the operating current.
  • the decoding is also done here by the current detection with the help of the measuring resistor 13 in the converter 2.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Waffensystem mit einer Feuerleitanlage (1) und einer aus einer Waffe verschießbaren Munitionseinheit (3) mit mindestens einer durch die Feuerleitanlage (1) ansteuerbaren elektronischen Schaltungsvorrichtung (8).
Um auf einfache Weise eine ständige sichere Überprüfung der Verbindung des Feuerleitrechners (1) zu der ansteuerbaren elektronischen Schaltungsvorrichtung (8) der jeweiligen Munitionseinheit (3) zu erreichen, schlägt die Erfindung vor, eine bidirektionale Datenübertragung über die beiden zur Spannungs- bzw. Stromversorgung der elektronischen Schaltungsvorrichtung (8) der jeweiligen Munitionseinheit (3) benötigten Versorgungsleitungen (15,16) vorzunehmen. Hierzu erfolgt die Datenübertragung von der Feuerleitanlage (1) zu der elektro-nischen Schaltungsvorrichtung (8) über eine Spannungsmodulation der Versorgungsspannung und die Datenübertragung von der Schaltungsvorrichtung (8) zu der Feuerleitanlage (1) über eine Strommodulation des Betriebsstromes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Waffensystem mit einer Feuerleitanlage und einer aus einer Waffe verschießbaren Munitionseinheit.
Bei derartigen Waffensystemen ist es bekannt, zur Munitionsidentifizierung die munitionsspezifischen Daten, wie Munitionsart, Losnummer, Herstellungsdatum etc., direkt auf einem in der Munition angeordneten Datenspeicher abzulegen (vgl. z.B. die DE 41 37 819 A1). Diese Daten werden nach Einbringen der jeweiligen Patrone in den Ladungsraum der Waffe mittels einer Lesevorrichtung automatisch gelesen und in die Feuerleitanlage übertragen. Die Feuerleitanlage erzeugt anschließend unter Berücksichtigung dieser sowie zielspezifischer Daten Richtsignale für die Richtanlage der Waffe sowie gegebenenfalls Steuersignale zur Aktivierung eines in der jeweiligen Patrone angeordneten elektronisch programmierbaren Zünders. Dieser ist hierzu mit einer in der Patrone angeordneten und einen Mikrocontroller umfassenden elektronischen Schaltungsvorrichtung verbunden.
Bei den bekannten Waffensystemen erfolgt die Übertragung der Steuersignale von dem Feuerleitrechner auf die dem Zünder zugeordnete elektronische Schaltungsvorrichtung entweder durch induktive Einspeisung oder durch Spannungsmodulation der Versorgungsspannung der Baugruppe. In beiden Fällen findet eine Rückmeldung an den Feuerleitrechner, ob die Daten tatsächlich (richtig) übertragen wurden, nicht statt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Waffensystem zu offenbaren, mit dem eine ständige sichere Überprüfung der Verbindung des Feuerleitrechners zu den ansteuerbaren Baugruppen der jeweiligen Munitionseinheit auf einfache Weise möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
Im wesentlichen liegt der Erfindung der Gedanke zugrunde, eine bidirektionale Datenübertragung über die beiden zur Spannungs- bzw. Stromversorgung der elektronischen Schaltungsvorrichtung der jeweiligen Munitionseinheit benötigten Leitungen vorzunehmen. Hierzu erfolgt die Datenübertragung von der Feuerleitanlage zu der elektronischen Schaltungsvorrichtung mittels einer Spannungsmodulation der Versorgungsspannung und die Datenübertragung von der Schaltungsvorrichtung zu dem Feuerleitrechner mittels einer Strommodulation des Betriebsstromes.
Eine derartige bidirektionale Datenübertragung erlaubt außerdem die kontinuierliche Überwachung des Betriebsstromes und der Übertragungsspannung zur sicheren Detektion von Unterbrechungen bzw. Kurzschlüssen der Verbindungsleitungen. Dieses ist insbesondere deshalb von Vorteil, weil die Kontaktierung zur Munition über eine mechanische Kontaktierung erfolgt und damit durch Vibration und andere Beeinflussungen beeinträchtigt werden kann.
Zur Modulation der Versorgungsspannung sowie zur Demodulation des Betriebsstromes ist ein zwischen Feuerleitanlage und Munitionseinheit geschalteter Umsetzer vorgesehen. In der Munitionseinheit erfolgt die Demodulation der modulierten Versorgungsspannung sowie die Modulation des Betriebsstromes dann durch Interface-Bausteine und den Mikrocontroller der elektronischen Schaltungsvorrichtung.
Der Umsetzer und die elektronische Schaltungsvorrichtung der jeweiligen Munitionseinheit arbeiten dabei im Master-Slave Betrieb zusammen, wobei der Umsetzer die Master Funktion übernimmt.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den folgenden anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Fig.1
die schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Waffensystems mit einem Feuerleitrechner, einem Umsetzer und einer Munitionseinheit mit einer elektronischen Schaltungsvorrichtung und
Fig.2
das Blockschaltbild der in Fig.1 mit 8 bezeichneten elektronischen Schaltungsvorrichtung.
In Fig.1 sind mit 1 eine Feuerleitanlage, z.B. eines Kampfpanzers, mit 2 ein Umsetzer und mit 3 eine in dem nicht dargestellten Waffenrohr des Panzers befindliche Patrone bezeichnet. Die Feuerleitanlage 1 ist sowohl über einen bidirektionalen CAN-Daten-Bus (ISO-IS 11898) 4 als auch über ein, z.B. zweiadriges, Kabel 5 zur Strom- und Spannungsversorgung mit dem Umsetzer 2 verbunden. Dabei ist die in der Feuerleitanlage 1 integrierte Strom-/Spannungsversorgungseinheit mit dem Bezugszeichen 6 und die CAN-Bus-Schnittstelle mit dem Bezugszeichen 7 gekennzeichnet.
In der Patrone 3 ist eine durch die Feuerleitanlage 1 ansteuerbare elektronische Schaltungsvorrichtung 8 angeordnet, die zwei Baugruppen 80 und 81 (Fig.2) umfaßt. Die erste Baugruppe 80 enthält einen Mikrocontroller 9 mit Datenspeicher zur Speicherung munitionsspezifischer Daten (Schußtafelparameter). Die zweite elektronische Baugruppe 81 dient zur Aktivierung des aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellten Geschoßzünders.
Der zwischen der Patrone 3 und der Feuerleitanlage 1 angeordnete Umsetzer 2 dient sowohl der Spannungsversorgung der Schaltungsvorrichtung 8 als auch zur Modulation der Versorgungsspannung mit den von der Feuerleitanlage 1 kommenden Steuersignalen. Dabei beinhalten die Steuersignale z.B. auch die Anforderung der Schußtafelparameter aus der Baugruppe 80 und die Eingabe der Tempierdaten für die Baugruppe 81 in der Patrone 3.
Zur Spannungsversorgung der Schaltungsvorrichtung 8 wird in dem Umsetzer 2 mit Hilfe eines Spannungswandlers 11 und eines diesem nachgeschalteten Leistungsverstärkers 12 eine Ausgangsspannung von z.B. 30V erzeugt. Sofern kein Datentransfer in der Munition stattfindet, ist die Ausgangsspannung konstant und unabhängig vom Stromverbrauch der Schaltungsvorrichtung 8.
Zur Spannungsmodulation wandelt ein in dem Umsetzer 2 angeordneter Mikrocontroller 10 die Signalpegel und das Protokoll der CAN-Bus-Schnittstelle 7 in Signalpegel und Protokolle einer RS232-Schnittstelle um. Die High- und Low-Pegel der RS232-Schnittstelle werden in eine ±ÿ5V Spannung gewandelt und werden der Versorgungsspannung in dem Leistungsverstärker 12 aufmoduliert.
Für die Übertragung von Tempierdaten in die Baugruppe 81 erfolgt die Umsetzung der CAN-Bus-Daten in dem Mikrocontroller 10 in zeitabhängige Spannungspulse mit negativer Spannung (z.B. -10V). Hierzu wird mit Hilfe des Leistungsverstärkers 12 die Versorgungsspannung von ca. +30V kurzzeitig auf -10V geschaltet. Dabei ist das Zeitmaß zwischen Start-Stop-Impuls proportional zu der zu übertragenden Zünderzeit.
Während der gesamten Übertragungszeit wird der Stromfluß kontinuierlich über einen Meßwiderstand 13 mit nachgeschaltetem Stromverstärker 14 überwacht, um Leitungsunterbrechungen, die z.B. durch die galvanische Kontaktierung zur Munition oder Leitungskurzschlüsse verursacht werden, zu detektieren.
Die modulierte Versorgungsspannung wird anschließend über die Versorgungsleitungen 15 und 16 den Baugruppen 80, 81 der elektronischen Schaltungsvorrichtung 8 zugeführt und von diesen demoduliert. In der Baugruppe 80 wird die modulierte Versorgungsspannung (von z.B. 30V ± 5V) über einen Spannungsteiler 17 mit einer Referenzspannung verglichen und wieder in einen High/Low-Pegel zur Einspeisung als RS232-Signal in den Mikrocontroller gewandelt.
Die Baugruppe 81 reagiert nur auf zeitlich gesteuerte negative Spannungspulse (-10V) über Signaleingang 21 und wird durch Übertragung von Daten in die Baugruppe 80 nicht beeinflußt. Allerdings erkennt die Baugruppe 80 durch einen Spannungsfenster-Komperator, daß die Spannungsmodulation im Minusbereich nur Daten für die Baugruppe 81 enthält.
Mit Hilfe der Dioden 18 und 19 und zusätzlicher Komponenten wird erreicht, daß eine Modulation der Versorgungsspannung keine Auswirkungen auf die Funktionsbereitschaft der Baugruppen 80 und 81 hat.
Die demodulierten Signalwerte werden zur Ansteuerung der Baugruppen 80 und 81 genutzt. So wird z.B. der Mikrocontroller 9 der Baugruppe 80 aufgefordert, die gespeicherten Schußtafelparameter auf den Umsetzer 2 zu übertragen. Dabei werden die abgerufenen Signalwerte des Mikrocontrollers 9 mit Hilfe einer Strommodulation auf den Umsetzer 2 übertragen. Hierzu steuern die (TTL-) Signale des Mikrocontrollers 9 einen veränderbaren Lastwiderstand 20 an, so daß z.B. ein High-Signal eine Erhöhung des Betriebsstromes und ein Low-Signal eine Verringerung des Betriebsstromes der Baugruppe 80 bewirkt.
Der derart modulierte Betriebsstrom wird anschließend in dem Umsetzer 2 demoduliert. Dabei erfolgt die Demodulation des Betriebsstromes von Baugruppe 80 -unabhängig von der Größe der Versorgungsspannung- durch den Meßwiderstand 13 und den Stromverstärker 14. Die durch die Datenmodulation in der Baueinheit 80 hervorgerufene Plus-Minus-Betriebsstromveränderung ergibt an dem Meßwiderstand 13 des Umsetzers 2 eine proportionale Spannung, die mit einem in dem Mikrocontroller 10 enthaltenen Spannungskomperator in entsprechende (TTL) Signale gewandelt werden. Diese Signale werden aufgrund der verwendeten RS232-Datenprotokolle erkannt und im Controller 10 konvertiert in das CAN-Bus-Datenprotokoll zum schnelleren Datentransfer über die Leitung 4 zur CAN-Bus-Schnittstelle 7 in dem Feuerleitrechner 1 übertragen.
Im Gegensatz zur Baugruppe 80 enthält die Baugruppe 81 (Fig.2) keinen Mikrocontroller. Die Übertragung der Tempierzeit erfolgt durch einen negativen Start-Stop-Spannungsimpuls. Die Zeit zwischen Start- und Stopimpuls ist ein analoges Maß und proportional der einzustellenden Tempierzeit. Ein bidirektionaler Datenverkehr findet mit der Baugruppe 81 nur eingeschränkt statt. Die richtig erfolgte Tempierung wird quittiert durch eine kurzzeitige Erhöhung des Betriebsstromes. Die Decodierung erfolgt hier auch durch die Stromerfassung mit Hilfe des Meßwiderstandes 13 in dem Umsetzer 2.
Bezugszeichenliste
1
Feuerleitanlage
2
Umsetzer
3
Patrone, Munitionseinheit
4
Daten-Bus, Leitung
5
Kabel
6
Strom-/Spannungsversorgungseinheit
7
CAN-Bus-Schnittstelle
8
Schaltungsvorrichtung
80
erste Baugruppe
81
zweite Baugruppe
9,10
Mikrocontroller
11
Spannungswandler
12
Leistungsverstärker
13
Meßwiderstand
14
Stromverstärker
15,16
Versorgungsleitungen
17
Spannungsteiler
18,19
Dioden
20
Lastwiderstand
21
Signaleingang

Claims (4)

  1. Waffensystem mit einer Feuerleitanlage (1) und einer aus einer Waffe verschießbaren Munitionseinheit (3) mit den Merkmalen:
    a) die Munitionseinheit (3) umfaßt mindestens eine durch die Feuerleitanlage (1) ansteuerbare und einen Mikrocontroller (9) enthaltende elektronische Schaltungsvorrichtung (8), die mit einer externen Strom-/Spannungsversorgungseinheit (6) verbunden ist;
    b) zwischen der Munitionseinheit (3) und der Feuerleitanlage (1) ist ein Umsetzer (2) zur Modulation der Versorgungsspannung der elektronischen Schaltungsvorrichtung (8) mit den von der Feuerleitanlage (1) kommenden und von der elektronischen Schaltungsvorrichtung (8) demodulierbaren Steuersignalen angeordnet;
    c) die elektronische Schaltungsvorrichtung (8) und der Umsetzer (2) sind derart aufgebaut, daß die der Feuerleitanlage (1) von der elektronischen Schaltungsvorrichtung (8) zu übermittelnden Signale von der Schaltungsvorrichtung dem Versorgungsstrom aufmoduliert und von dem Umsetzer (2) demoduliert werden.
  2. Waffensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltungsvorrichtung (8) einen Datenspeicher zur Speicherung munitionsspezifischer Daten umfaßt, die vor Übertragung auf die Feuerleitanlage (1) durch den Mikrocontroller (9) einer Datenvorverarbeitung unterzogen werden.
  3. Waffensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltungsvorrichtung (8) eine elektronische Baugruppe (81) zur Aktivierung des Geschoßzünders der Munitionseinheit (3) umfaßt.
  4. Waffensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Munitionseinheit (3) zwei durch die Feuerleitanlage (1) ansteuerbare elektronische Baugruppen (80,81) umfaßt, wobei die erste Baugruppe (80) einen Mikrocontroller (9) mit bidirektionaler Schnittstelle und einen Datenspeicher zur Speicherung munitionsspezifischer Daten und die zweite Baugruppe (81) eine Elektronik zur Aktivierung des Geschoßzünders enthält.
EP99107810A 1998-06-19 1999-04-20 Waffensystem Expired - Lifetime EP0965815B1 (de)

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