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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Waffenverbundsystem und ein Verfahren zur Steuerung eines Waffenverbundsystems.
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In modernen militärischen Umfeldern ist der Einsatz von Beobachtungssystemen, insbesondere von unbemannten Beobachtungssystemen, von zunehmender Bedeutung. Beobachtungssysteme können stationär oder mobil sein, wie zum Beispiel Drohnen oder KZOs (Kleinfluggerät Zielortung). Sie enthalten einen Beobachter, wie zum Beispiel ein unbemanntes Luftfahrzeug (UAV), und eine Beobachter-Kontrollstation, die den Beobachter kontrolliert. Der Beobachter kann auch die Funktion eines Zieleinweisers ausüben, der ein Ziel markiert, beispielsweise mittels eines Laser Designators. Als Wirksysteme werden Systeme bezeichnet, die eine militärische Wirkung auf ein Ziel ausüben. Beispiele für Wirksysteme sind loiterfähige Munition und endphasengelenkte Munition, aber auch bewaffnete bemannte oder unbemannte Luftfahrzeuge. Ein Wirksystem enthält einen Wirker und eine Wirksystem-Kontrollstation, die den Wirker kontrolliert.
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Sowohl das beobachtende als auch das wirkende System verfügen über die Fähigkeit, Daten, beispielsweise über ihren Zustand (Eigen-Position, Eigen-Lage, Sensordaten, Telemetriedaten, und dergleichen) sowie gegebenenfalls Zielortungsdaten mit einer systembedingten Latenz an ein geeignetes Empfangsgerät zu übermitteln, wodurch ein entsprechendes System überwacht werden kann. Sowohl das beobachtende als auch das wirkende System verfügen über eine direkte (zum Beispiel Funk) oder indirekte (zum Beispiel mittels eines Laser-Designators) Fähigkeit, mit einer gegebenen Latenz auf ihre Aktionen (wie zum Beispiel insbesondere ihre Navigation) Einfluss zu nehmen, also zu führen.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, es einem Bediener zu ermöglichen, mindestens ein Beobachtungssystem und mindestens ein damit zusammenwirkendes Wirksystem zu koordinieren, sodass ein Wirksystem oder mehrere Wirksysteme bis zum (physikalisch) letztmöglichen Zeitpunkt geführt und/oder überwacht werden können. Insbesondere soll ein letztmöglicher Zeitpunkt für den Abbruch des Einsatzes eines Wirksystems möglichst weit hinausgezögert werden. Dabei steht insbesondere der Eingriff in die Wirkung unter Berücksichtigung neuester Lageinformationen mit dem Ziel, Kollateralschäden zu vermeiden, im Vordergrund.
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Die Grundlage der vorliegenden Erfindung ist es, eine Instanz zu schaffen, der sowohl die entscheidungsrelevanten Informationen der beteiligten Beobachtungs- und Wirksysteme mit minimaler Latenz vorliegen als auch die Instruierung eines Wirksystems mit minimaler Latenz durchführbar ist. Dadurch verfügt der Bediener über die maximale Entscheidungsfrist, um die Operation eines Wirkmittels so zu führen, dass die Wahrscheinlichkeit für Kollateralschäden auf das technisch mögliche Minimum reduziert werden kann.
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Dazu umfasst die vorliegende Erfindung ein Waffenverbundsystem aufweisend mindestens ein Beobachtungssystem mit einer Beobachtungssystem-Kontrollstation, mindestens ein Wirksystem mit einer Wirksystem-Kontrollstation und ein Verbundkontrollsystem, das mit den Kontrollstationen der Beobachtungs- und Wirksysteme verbunden ist. Das Verbundkontrollsystem weist eine Recheneinheit und eine Anzeigeeinrichtung auf, die dazu eingerichtet sind, Daten von den Kontrollstationen der Beobachtungs- und Wirksysteme anzuzeigen und mindestens ein Eingabefeld für Instruktionen an die Kontrollstation eines Wirksystems anzuzeigen.
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Somit sind an dem Verbundkontrollsystem, das auch als Verbundsystemschnittstellenrechner bezeichnet wird, Daten sowohl eines Beobachtungssystems als auch eines Wirksystems gleichzeitig von einem Bediener erfassbar und bewertbar. Dem Bediener stehen somit Zielinformationen, wie elektro-optische und/oder Infrarot-Echtzeitbilder, Sensor-Zielinformationen wie Radar- oder Schallecho-Intensitätsdiagramme, Position, Verhalten, Signatur oder Umgebung, aller beteiligten Systeme zur Verfügung.
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Bevorzugt ist das Verbundkontrollsystem dazu eingerichtet, eine Teilmenge der von den Kontrollstationen der Beobachtungs- und Wirksysteme bereitstellbaren Daten auf der Anzeigeeinrichtung anzuzeigen. Dies entspricht einer Filterung der bereitstellbaren Daten. Somit werden nicht alle verfügbaren Daten dargestellt, sondern insbesondere nur die entscheidungsrelevanten Daten, was die Erfassung der Lage durch den Bediener vereinfacht. Die Filterung der Daten erfolgt in dem die Daten bereitstellenden System vor der Übertragung an das Verbundkontrollsystem, nach dem Empfang in dem Verbundkontrollsystem oder als Kombination daraus.
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In einer Ausgestaltungsform der Erfindung ist das Verbundkontrollsystem dazu eingerichtet, Eingabefelder für eine Teilmenge der von einer Wirksystem-Kontrollstation ausführbaren Instruktionen auf der Anzeigeeinrichtung anzuzeigen. Somit kann über das Verbundkontrollsystem eine reduzierte Menge an Instruktionen an die Wirksystem-Kontrollstation übermittelt werden. Dadurch wird eine übersichtlichere Darstellung auf der Anzeigeeinrichtung des Verbundkontrollsystems erreicht.
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In einer Ausgestaltungsform der Erfindung wird die Teilmenge der Daten und/oder der Instruktionen anhand von in einer Datenbank hinterlegten Kriterien bestimmt. Die Datenbank enthält insbesondere eine Vielzahl von Kriteriendatensätzen, wobei ein geeigneter Kriteriendatensatz aus der Datenbank abgerufen und für die Filterung der Daten und/oder verfügbaren Instruktionen verwendet wird.
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Alternativ oder zusätzlich wird die Teilmenge der Daten und/oder Instruktionen anhand mindestens eines aus dem Typ eines Beobachtungssystems, dem Typ eines Wirksystems oder des Einsatzszenarios des Waffenverbundsystems bestimmt. So kann für eine Vielzahl von Konstellationen aus Typen von Beobachtungs- und Wirksystemen sowie Einsatzszenarien eine Regel für die Bestimmung der Teilmenge der Daten und/oder Instruktionen vorgegeben sein. Insbesondere dienen die vorgenannten Parameter zur Suche eines zugehörigen Kriteriendatensatzes in der Datenbank.
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Bevorzugt weist das Verbundkontrollsystem eine Schnittstelle zur Herstellung einer Datenverbindung zu einem Führungssystem auf, wobei das Verbundkontrollsystem dazu eingerichtet ist, Daten vom Führungssystem auf der Anzeigeeinrichtung anzuzeigen. Das Führungssystem, das zum Beispiel ein Feuerleitsystem sein kann, befehligt den Einsatz des Waffenverbundsystems und erteilt beispielsweise die Freigabe für den Einsatz eines Wirksystems. Das Verbundkontrollsystem zeigt auf seiner Anzeigeeinrichtung insbesondere an, ob die Freigabe erteilt wurde oder der Einsatz abzubrechen ist.
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Üblicherweise weist ein Beobachtungssystem einen Arbeitsplatzcontainer auf, in dem seine Kontrollstation untergebracht ist, und ein Wirksystem weist einen Arbeitsplatzcontainer auf, in dem seine Kontrollstation untergebracht ist. Ein Arbeitsplatzcontainer, der auch mobil sein kann, enthält mindestens einen Arbeitsplatz für einen Bediener des entsprechenden Beobachtungs- oder Wirksystems. In einem Ausführungsbeispiel weist das Verbundkontrollsystem zwei Recheneinheiten und zwei Anzeigeeinrichtungen auf, wobei in jedem der beiden Arbeitsplatzcontainer eine Recheneinheit und eine Anzeigeeinrichtung untergebracht sind. Der Verbundsystemschnittstellenrechner ist somit auf zwei Arbeitsplätze, die in den jeweiligen Arbeitsplatzcontainern der beteiligten Beobachtungs- und Wirksysteme angeordnet sind, aufgeteilt. Somit ist die direkte Kommunikation eines Bedieners des Verbundkontrollsystems mit dem Bediener des jeweiligen Beobachtungs- oder Wirksystems möglich.
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Optional ist das Verbundkontrollsystem dazu eingerichtet, auf der Anzeigeeinrichtung mindestens ein Eingabefeld für Instruktionen an die Kontrollstation eines Beobachtungssystems anzuzeigen. Somit kann auch ein Beobachtungssystem von dem Verbundkontrollsystem aus zumindest teilweise gesteuert werden. Bevorzugt werden auf der Anzeigeeinrichtung Eingabefelder für eine Teilmenge der von dem Beobachtungssystem ausführbaren Instruktionen angezeigt. Die Bestimmung der Teilmenge erfolgt in vorteilhafter Weise wie vorstehend für die Instruktionen für das Wirksystem beschrieben.
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Bevorzugt ist das Verbundkontrollsystem dazu eingerichtet, auf der Anzeigeeinrichtung den spätestmöglichen Zeitpunkt zum Abbruch des Einsatzes eines Wirksystems anzuzeigen. Somit ist der Bediener des Verbundkontrollsystems darüber informiert, bis wann er wirksam einen Abbruch des Einsatzes des Wirksystems befehlen kann. Der spätestmögliche Zeitpunkt berechnet sich aus mindestens einem aus der Latenzzeit der Kommunikation des Verbundkontrollsystems mit dem Wirker, den Eigenschaften des Wirkers und dem Einsatzszenario des Wirkers.
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Weiterhin bevorzugt ist das Verbundkontrollsystem dazu eingerichtet, ein Eingabefeld für einen Befehl zum Abbruch des Einsatzes eines Wirksystems anzuzeigen. Dadurch kann ein Bediener des Verbundkontrollsystems den Einsatz des Wirksystems unmittelbar befehlen.
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Optional ist das Verbundkontrollsystem dazu eingerichtet, auf der Anzeigeeinrichtung eine Karte mit den Positionen der Wirker, der Beobachter und etwaiger Ziele und/oder die Lagesituation anzuzeigen.
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Wenn das Verbundkontrollsystem dazu eingerichtet ist, eine Funktion auszuüben, dann bedeutet dies insbesondere, dass die Recheneinheit des Verbundkontrollsystems zur Ausübung der Funktion eingerichtet ist oder dazu eingerichtet ist, die Ausübung der Funktion anzuweisen.
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Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Steuerung eines Waffenverbundsystems aufweisend mindestens ein Beobachtungssystem mit einer Beobachtungssystem-Kontrollstation, mindestens ein Wirksystem mit einer Wirksystem-Kontrollstation und ein Verbundkontrollsystem, das mit den Kontrollstationen der Beobachtungs- und Wirksysteme verbunden ist, wobei das Verbundkontrollsystem eine Recheneinheit und eine Anzeigeeinrichtung aufweist, wobei auf der Anzeigeeinrichtung Daten von den Kontrollstationen der Beobachtungs- und Wirksysteme und mindestens ein Eingabefeld für Instruktionen an die Kontrollstation eines Wirksystems angezeigt werden.
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Bevorzugt wird eine Teilmenge der von den Kontrollstationen der Beobachtungs- und Wirksysteme bereitstellbaren Daten auf der Anzeigeeinrichtung angezeigt. Die Teilmenge der Daten wird beispielsweise anhand von in einer Datenbank hinterlegten Kriterien bestimmt. Alternativ oder zusätzlich wird die Teilmenge der Daten anhand mindestens eines aus dem Typ eines Beobachtungssystems, dem Typ eines Wirksystems oder dem Einsatzszenario des Waffenverbundsystems bestimmt.
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In einer Ausgestaltungsform wird auf der Anzeigeeinrichtung der spätestmögliche Zeitpunkt zum Abbruch des Einsatzes eines Wirksystems angezeigt.
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Vorteile und weitere Ausprägungen der Ausgestaltungsformen und Optionen des Verfahren wurden bereits im Zusammenhang mit der Vorrichtung diskutiert, weshalb an dieser Stelle auf die vorstehend genannte Diskussion verwiesen wird.
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Es liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung, einzelne Merkmale aus Ausführungsformen oder Ausgestaltungsformen oder optionale Merkmale miteinander zu kombinieren oder nicht erfindungswesentliche Merkmale einer Ausführungsform oder Ausgestaltungsform wegzulassen.
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Die vorliegende Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dabei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Waffenverbundsystems und
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2 eine beispielhafte Bildschirmdarstellung auf einer Anzeigeeinrichtung des Verbundkontrollsystems des Waffenverbundsystems.
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Die 1 zeigt schematisch die Struktur eines Waffenverbundsystems 1, das ein Verbundkontrollsystem 2, ein Beobachtungssystem 3 und ein Wirksystem 4 enthält. Das Verbundkontrollsystem 2 und damit das Waffenverbundsystem 1 ist mit einem Führungssystem 5 verbunden. Das Waffenverbundsystem 1 dient dazu, in einem Szenario mindestens ein Ziel aufzuklären und zu bekämpfen, also eine Operation auszuführen.
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Das Beobachtungssystem 3 besteht aus einem Beobachter 32, beispielsweise einer unbemannten Aufklärungsdrohne, und einer Beobachtungssystem-Kontrollstation 31, zwischen denen eine drahtlose, bidirektionale Datenverbindung besteht. Die Beobachtungssystem-Kontrollstation 31 steuert den Beobachter 32. Dieser sendet Sensordaten und Telemetriedaten an die Beobachtungssystem-Kontrollstation 31. Das Beobachtungssystem dient dazu, Informationen über das Ziel zu erfassen, also das Ziel aufzuklären.
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Das Wirksystem 4 besteht aus einem Wirker 42, beispielsweise loiterfähiger oder endphasengesteuerter Munition, und einer Wirksystem-Kontrollstation 41, zwischen denen eine drahtlose, bidirektionale Datenverbindung besteht. Die Wirksystem-Kontrollstation 41 steuert den Wirker 42, der auch als Wirkmittel bezeichnet wird, insbesondere im Hinblick auf die Navigation und die Auslösung der Wirkung. Der Wirker 42 sendet Sensordaten und Telemetriedaten an die Wirksystem-Kontrollstation 41. Das Wirksystem dient dazu, das Ziel zu bekämpfen. Der Beobachter 32 und der Wirker 42 werden auch als unbemanntes Luftfahrzeug (unmanned aerial vehicle, UAV) bezeichnet.
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Das Verbundkontrollsystem besteht aus einer Recheneinheit 21, die mit einer Anzeigeeinrichtung 22, wie beispielsweise einem Monitor oder einem Projektor, sowie drei Schnittstellen 23, 24 und 25 verbunden ist. Bei den Schnittstellen 23 bis 25 kann es sich um separate Schnittstellen oder eine gemeinsame Schnittstelle handeln. Über die Schnittstelle 23 ist das Verbundkontrollsystem 2 mit der Kontrollstation 31 des Beobachtungssystems 3 verbunden. Über die Schnittstelle 24 ist das Verbundkontrollsystem 2 mit der Kontrollstation 41 des Wirksystems 4 verbunden. Über die Schnittstelle 25 ist das Verbundkontrollsystem 2 mit dem Führungssystem 5, beispielsweise einem Feuerleitsystem, verbunden. Optional ist das Führungssystem 5 Bestandteil des Waffenverbundsystems 1. Das Verbundkontrollsystem 2 überträgt Daten über die Lage des Szenarios an das Führungssystem 5 und empfängt Befehle und Informationen vom Führungssystem 5, wird also von dem Führungssystem 5 geführt.
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Die Recheneinheit 21 umfasst unter anderem einen Prozessor, einen Grafikadapter, eine Eingabeeinrichtung, einen Arbeitsspeicher und einen Massenspeicher. Der Prozessor verarbeitet Daten und gibt diese aus, beispielsweise über die Schnittstellen 23 bis 25 oder den Grafikadapter. Der Grafikadapter berechnet ein Bild zur Darstellung auf der Anzeigeeinrichtung 22. Die Eingabeeinrichtung, beispielsweise eine Maus, eine Tastatur oder eine berührungsempfindliche Oberfläche der Anzeigeeinrichtung 22, dient der Eingabe von Daten. Der Arbeitsspeicher enthält den von dem Prozessor abzuarbeitenden Programmcode und speichert die zu verarbeitenden und verarbeiteten Daten zwischen. Der Massenspeicher dient dazu, größere Datenmengen und den Programmcode dauerhaft zu speichern
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Die Recheneinheit 21 empfängt und sendet Daten über die Schnittstellen 23 bis 25, bereitet die empfangenen Daten auf und stellt die aufbereiteten Daten auf der Anzeigeeinrichtung 22 dar. Da die Kontrollstationen 31 und 41 des Beobachtungssystems 3 und des Wirksystems 4 über eine Vielzahl von Daten verfügen, die jedoch nicht alle für den Bediener des Verbundkontrollsystems 2 relevant sind, wird nur eine Teilmenge der verfügbaren Daten auf der Anzeigeeinrichtung 22 dargestellt. Die Filterung der verfügbaren Daten auf die Teilmenge der Daten erfolgt entweder in dem Verbundkontrollsystem 2 oder in der jeweiligen Kontrollstation 31 beziehungsweise 41, indem das Verbundkontrollsystem 2 nur gezielt Daten von der jeweiligen Kontrollstation 31 oder 41 abruft oder der jeweiligen Kontrollstation 31 oder 41 mitteilt, welche Teilmenge der Daten insbesondere regelmäßig an das Verbundkontrollsystem zu übertragen sind.
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Die Teilmenge der Daten wird durch Filterkriterien definiert, die wiederum von einem oder mehreren Parametern abhängen. Beispiele für diese Parameter sind die Art des Beobachtungssystems 3, die Art des Wirksystems 4, die Art des Ziels und das Szenario. In diesem Ausführungsbeispiel ist in dem Massenspeicher des Verbundkontrollsystems 2 eine Datenbank mit Filterkriteriendatensätzen hinterlegt, die anhand der Parameter nach einem geeigneten Datensatz mit Filterkriterien durchsucht wird. Bevorzugt enthält ein Datensatz auch ein Schema zur Anordnung der Teilmenge der Daten auf der Anzeigeeinrichtung 22. Optional kann der Bediener des Verbundkontrollsystems die Filterkriterien über die Eingabeeinrichtung eingeben oder ändern.
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Optional sind der Beobachter 32 und der Wirker 42 über eine bidirektionale, drahtlose Datenverbindung miteinander verbunden. Diese Verbindung kann auch über ein Relais erfolgen.
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Die 2 zeigt eine schematische Bildschirmdarstellung auf der Anzeigeeinrichtung 22 des Verbundkontrollsystems 2. In dem Feld F01 werden Sensordaten des Beobachters 32 dargestellt, beispielsweise ein infrarotes oder elektro-optisches Videobild, das bevorzugt mit weiteren Informationen beispielsweise über das Ziel angereichert ist. in dem Feld F05 werden Sensordaten des Wirkers 42 dargestellt, beispielsweise ein infrarotes oder elektro-optisches Videobild, das bevorzugt mit weiteren Informationen beispielsweise über das Ziel angereichert ist.
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In dem Feld F02 werden Daten über den Status und/oder die Mission des Beobachters 32, beispielsweise die Position, die Flugrichtung, die Fluggeschwindigkeit und die Treibstoffrestmenge, angezeigt. In dem Feld F06 werden Daten über den Status und/oder die Mission des Wirkers 42, beispielsweise die Position, die Flugrichtung, die Fluggeschwindigkeit und die Treibstoffrestmenge, angezeigt. Bevorzugt wird im Feld F06 ebenfalls die Restzeit angezeigt, während der der Einsatz des Wirkers 42 abgebrochen werden kann.
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In dem Feld F03 wird eine Tabelle oder Liste mit dem Status eines oder mehrerer Ziele, beispielsweise für n Ziele, dargestellt. Der Status des Ziels ist beispielsweise die Geschwindigkeit, die Bewegungsrichtung oder der Zustand des Ziels. In dem Feld F07 wird eine Tabelle oder Liste mit dem Status eines oder mehrerer Wirkmittel, beispielsweise für m Wirker, dargestellt.
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Das Feld F04 ist in drei Teilfelder unterteilt, die jeweils die Freigabe durch einer von drei Instanzen darstellen.
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Das Feld F09 ist ein Eingabefeld, über das der Bediener des Verbundkontrollsystems 2 den Angriff durch den Wirker 42 befehlen oder abbrechen kann. Je nach Status des Wirkers 42 ist das Feld verschiedenfarbig hinterlegt. Ist der Angriff möglich, aber noch nicht befohlen, ist das Feld F09 mit einer ersten Farbe, beispielsweise Grün, hinterlegt. Eine Betätigung des Feldes F09 in diesem Zustand initiiert den Angriff, also den Einsatz des Wirkers 42. Ist der Angriff befohlen, kann aber noch abgebrochen werden, so ist das Feld F09 mit einer zweiten Farbe, beispielsweise Rot, hinterlegt. Eine Betätigung des Feldes F09 in diesem Zustand bricht den Angriff durch den Wirker 42 ab. Ist der Angriff befohlen und kann nicht mehr abgebrochen werden, so ist das Feld F09 mit einer dritten Farbe, beispielsweise Schwarz, hinterlegt. Eine Betätigung des Feldes F09 in diesem Zustand hat keinen Effekt.
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Ist der Angriff befohlen und kann noch abgebrochen werden, und wird daraufhin das Feld F09 betätigt, so stellt das Verbundkontrollsystem 2 auf der Anzeigeeinrichtung 22 bevorzugt ein Auswahlfeld dar, über das die Art des Abbruchs des Angriffs ausgewählt werden kann. Dabei werden insbesondere nur die verfügbaren Abbrucharten dargestellt, beispielsweise Rückkehr des Wirkers 42, Selbstzerstörung des Wirkers 42, Umleitung des Wirkers 42 auf ein unkritisches Zielgebiet oder Abfangflug.
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Mit dem Waffenvorbundsystem 1 gemäß der vorliegenden Erfindung stehen dem Bediener des Verbundkontrollsystems 2 alle Entscheidungswesentlichen Informationen und Daten mit der kleinstmöglichen Latenz zur Verfügung, da Daten sowohl eines Beobachtungssystems als auch eines Wirksystems auf derselben Anzeigeeinrichtung dargestellt werden. Da der Bediener auch Einfluss auf das Wirksystem nehmen kann, zum Beispiel den Angriff befehlen oder abbrechen kann, erfolgt auch die Führung mit der geringstmöglichen Latenz. Somit kann der Zeitpunkt, bis zu dem eine Operation wirksam abgebrochen werden kann, weitestmöglich hinausgezögert werden.
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Bestehende Beobachtungssysteme und Wirksysteme verfügen über Schnittstellen, über die Daten mit dem Verbundkontrollsystem 2 ausgetauscht werden können. Somit ist kein Eingriff in diese Systeme notwendig, wodurch auch keine neue Zulassung dieser Systeme notwendig ist.
